Работа № 5 Кислотные осадки Теоретическая часть

Одной из экологических проблем является повышение кислотности окружающей среды.

Осадки, содержащие кислоты, называются кислотными осадками.

Основными источниками кислотных осадков являются соединения серы и азота. Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные, медные и другие руды. Одни из них используются как топливо, другие направляют на предприятия химической и металлургической промышленности с целью их переработки. При обжиге металлических руд и сжигании ископаемого топлива сера окисляется с образованием оксидов серы SO₂ и SO₃, которые, соединяясь с парами воды, находящимися в атмосфере, образуют кислоты – сернистую и серную:

SO₂ + Н₂O  Н₂SO₃ ,

SO₃ + Н₂O  Н₂SO₄

Природным источником серосодержащих соединений является извержение вулканов. При извержении вулканов преобладает диоксид серы (SO₂), в меньшем количестве в атмосферу поступает сероводород (Н₂S), а также сульфаты в виде аэрозолей и твердых частиц. Ежегодно во всем мире в результате вулканической деятельности выделяется 4-16 млн. т. соединений серы (в пересчете на SO₂).

Основным источником соединений азота является процесс сжигания топлива. Так, например, в выхлопных газах автомобильного транспорта содержится 93% монооксида азота (NO), который в результате химических реакций в атмосфере превращается в диоксид азота (NO₂), образующего с водой азотистую и азотную кислоты.

2NO₂ + Н₂O  НNO₃ + НNO₂

3HNO₂  HNO₃ + 2NO + H₂O

Природные источники азота – это деятельность почвенных бактерий, лесные пожары, грозовые разряды и молнии.

Основными компонентами кислотных осадков являются серная и азотная кислоты.

Количественной характеристикой кислотности среды является водородный показатель рН – логарифм концентрации ионов водорода [H+] (моль/дм³), взятый с обратным знаком, рН = – lg [H⁺].

В кислой среде 0<рН 7, в щелочной - 7 рН 14, в нейтральной – рН=7.

Чистая дождевая вода имеет слабокислую среду вследствие растворения в ней диоксида углерода СO₂:

2СO₂ + Н₂O  Н₂СO₃  H⁺ + НСO₃^–,

и ее рН ≈ 5,5 - 5,6. Осадки, рН которых меньше, чем 5,5, называются кислотными.

Кислотные осадки наносят экологический, экономический и эстетический ущерб.

В результате выпадения кислотных осадков нарушается равновесие в экосистемах, снижается продуктивность сельскохозяйственных растений и плодородие почв, ржавеют металлические конструкции, разрушаются здания, сооружения, памятники архитектуры.

Кислотные осадки влияют на леса, вызывая замедление их роста и уменьшение сопротивляемости к болезням и паразитам. Диоксид серы разрушает зеленый пигмент растений – хлорофилл, что приводит к пожелтению хвои, изменению окраски листьев, гибели части кроны. Самые чувствительные растения – это ель, лиственница, пихта, бук, граб.

Кислотные осадки растворяют тяжелые металлы и их соединения, находящиеся в почве, в результате чего они усваиваются растениями и передаются по пищевым цепям от уровня к уровню. Попадание в организм соединений тяжелых металлов (ртути, свинца, кадмия, меди и др.) может привести к различным патологическим изменениям. В частности, они нарушают структуру белков и их функции.

Учеными доказана токсичность алюминия, оказывающего негативное влияние на растения, животных и человека. Алюминий – составной элемент глинистых почв, при средних значениях кислотности он находится в малорастворимых нетоксичных формах. При повышении кислотности почвы происходит растворение соединений алюминия, образуются токсичные соединения, которые разрушают корневую систему, нарушается процесс питания.

В почве содержатся различные виды микроорганизмов. Они улучшают структуру почвы, переводят органические соединения в усвояемые растениями формы. С повышением кислотности почвы и образованием растворимых соединений токсичных металлов активность микроорганизмов резко снижается.

Изменение рН влечет глубокие биохимические перестройки водных экосистем. Многие организмы вымирают из-за невозможности размножения в кислой среде. При рН равном 6,0 –5,0 гибнут сиговые рыбы, форель, хариус, лосось, окунь, щука. При рН ниже 4,5 в воде озер вымирают микроорганизмы, развиваются анаэробные (бескислородные) процессы с выделением метана и сероводорода.

Кислотные осадки медленно растворяют сооружения из мрамора и известняка. Существует опасность полной утраты произведений искусства в ближайшие 15-20 лет.