ПРОБЛЕМА КИСЛОТНИХ ДОЩІВ В УМОВАХ СУЧАСНОГО СУСПІЛЬСТВА
Кропивницька Лілія Михайлівна, к.т.н., доцент Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка Одним із найважливіших показників стану атмосфери як середовища існування живих організмів є хімічний склад її приземного шару. Дослідження показали, що до висоти 20 км тенденцій до зміни хімічного складу атмосфери не спостерігається, що зумовлено, очевидно, інтенсивним її перемішуванням конвективними потоками. Атмосфера приземного шару являє собою суміш газів з постійними та змінними компонентами. До групи постійних газів входять азот (N2), кисень (О2), аргон (Ar) та інші інертні гази, а до змінних – карбон(IV) оксид (CO2), сульфур(ІV) оксид (SO2), оксиди Нітрогену (NO, NO2), озон, водяна пара. Останнім часом атмосфера зазнає колосального антропогенного навантаження. Масштаби і характер забруднень, викликаних діяльністю людини, є дуже тривожними, оскільки природні механізми самоочищення повітря вже не в змозі їх нейтралізувати. Одним з небезпечних наслідків забруднення атмосферного повітря газами і парами є випадання кислотних дощів, оскільки вони вкрай шкідливо впливають на довкілля та зумовлюють захворювання людей. Термін «кислотні дощі» вперше був вжитий англійським інженером Робертом Смітом у книзі «Повітря і дощ: начала хімічної кліматології». Точнішим терміном, який би відображав суть явища, є «кислотні опади», бо, крім дощів, є й кислотні снігові опади, кислотні тумани – смоги. Однак застосування зазначеного терміну стало традиційним, бо частка кислотних дощів в загальному обсязі утворення кислотних опадів чи подібних явищ є переважаючою. Кислотними дощами називають опади, які мають рН . 5,6. Кислотність опадів прийнято виражати не через концентрацію йонів Н+, а величиною рН розчину. Дощові опади з рН в межах 4,5.5,6 вважаються слабкокислими, а з рН . 4,5 – кислими. Зазвичай кислотні дощі містять неорганічні (сульфатну H2SO4, нітратну HNO3, хлоридну HCl, флуоридну HF, сульфітну H2SO3, ортофосфатну H3PO4) та органічні (мурашину HCOOH, оцтову CH3COOH та інші) кислоти. Вміст цих речовин у кислотному дощі залежить від характеристики джерела викидів і може змінюватись у дуже широких межах, але основними сполуками, що визначають низьке значення рН опадів, є сульфатна, нітратна та хлоридна кислоти. Вперше проблема кислотних дощів на міжнародному рівні була піднята на 28 генеральній асамблеї Міжнародної спілки теоретичної і прикладної хімії (IUPAC), яка відбулася у Мадриді у 1975 році. На асамблеї було відмічено, що охорона об’єктів довкілля від дії кислотних дощів є однією з найактуальніших проблем сьогодення. Наукові дослідження щодо впливу кислотних дощів та причин їх утворення розпочались наприкінці 60-х років ХХ століття. В атмосферу потрапляють переважно не кислоти, а сполуки, з яких вони утворюються – так звані попередники кислот. Наприклад, попередником сульфатної кислоти є сульфур діоксид (SO2), нітратної кислоти – оксиди нітрогену (NO, NO2), хлоридної – газоподібний HCl та хлоровмісні органічні сполуки. В атмосфері ці речовини беруть участь в чисельних фізико-хімічних процесах, які і призводять до утворення кислот. Атмосферу можна розглядати як велику окиснювальну систему з високим вмістом основного окисника – кисню. Тому при потраплянні в атмосферу сполук, які в своєму складі містять атоми Сульфуру, Нітрогену, Карбону, Гідрогену тощо, вони перетворюються на «довгоживучі» компоненти, наприклад карбон діоксид, або на «короткоживучі» продукти кислотного характеру, наприклад, оксиди сульфуру та нітрогену, які беруть участь в процесах утворення кислот і видаляються з атмосфери у вигляді кислотних дощів. У цих хімічних перетвореннях речовин, які забруднюють атмосферу, крім кисню, беруть участь озон, гідроксильний радикал (.ОН), гідрогенпероксидний радикал (НО2 .), органічні пероксиди (ROO.) і гідроген пероксид (Н2О2). Внаслідок фотохімічного збудження молекули кисню відбувається її розпад з утворенням атомарного Оксигену: О2 + h. . 2 О. Частина утвореного атомарного Оксигену рекомбінує в молекули кисню, але близько 1 % його реагує з парами води, що містяться в повітрі, з утворенням гідроксильного радикалу: О. + Н2О . 2 ОН. Утворений гідроксильний радикал взаємодіє з карбон(ІІ) оксидом і внаслідок послідовних реакцій утворюється гідрогенпероксидний радикал: НО. + СО . СО2 + Н. Н. + О2 . НО2 . Ці радикали вступають у реакцію з сульфур діоксидом та нітроген(ІІ) оксидом, перетворюючи їх в кислоти: NO + HO2 . . NO2 + HO. 3 NO2 + H2O . 2 HNO3 + NO 4 NO2 + 2 H2O + O2 . 4 HNO3 2 NO2 + H2O . HNO2 + HNO3 SO2 + HO. . HSO3 . HSO3 . + O2 . SO3 + HO2 . SO3 + H2O . H2SO4 Утворені сильні неорганічні кислоти, зокрема сульфатна і нітратна, видаляються із атмосфери опадами. Крім того, можуть утворюватись слабкі нітритна та сульфітна кислоти, але час їх перебування в атмосфері невеликий, оскільки вони окиснюються киснем повітря до сульфатної та нітратної кислот, особливо в присутності NO2 як каталізатора: 2 H2SO3 + O2 .2 H2SO4 2 HNO2 + O2 . 2 HNO3 У процесі перебігу атмосферних вільнорадикальних окисно-відновних реакцій, крім нітратної та сульфатної кислот, утворюються також і органічні кислоти – переважно мурашина (метанова НСООН) і оцтова (етанова, СН3СООН). Джерелами їх утворення є леткі органічні сполуки, а реакцію окиснення каталізує нітроген діоксид. В органічні кислоти трансформується близько 5.10 % олефінів, які потрапили в атмосферу з викидами. В міській місцевості кількість органічних кислот в опадах є більшою, що зумовлено значно більшими кількостями NO2 та летких органічних сполук у містах. Шлейф опадів кислотних дощів поширюється за напрямком вітру на десятки і сотні кілометрів від джерел викиду оксидів Сульфуру та Нітрогену. Особливо високі концентрації кислот спостерігаються на перших 25.40 км від джерел забруднення атмосфери, але до 25.30 % SO2 та 10.15 % NO2 переносяться вітром від промислових зон на відстані понад 200 км. Швидкість перетворення сульфур діоксиду на сульфатну кислоту (внаслі- док вільнорадикальних реакцій) не дуже висока. Тільки . 50 % сульфур діоксиду трансформується на сульфатну кислоту протягом 180 годин, тому навіть при малій швидкості вітру SO2 може переноситись на значні відстані. нітроген(ІІ) оксид (NO) досить швидко окиснюється до нітроген діоксиду (NO2) і при взаємодії з парами води утворює нітратну кислоту. Вона швидко вимивається з атмосфери опадами. В літній період при інтенсивному сонячному випромінюванні швидкість перетворення оксидів Нітрогену на нітратну кислоту досить велика. Протягом 12.14 годин до 50 % нітроген(ІІ) оксиду перетворюється на нітратну кислоту і видаляється із атмосфери. Отже, характер перебігу атмосферних окисно-відновних реакцій сприяє утворенню кислотних дощів. Таким чином, одним з небезпечних наслідків забруднення атмосферного повітря газами і парами в результаті людської діяльності є випадання кислотних дощів, що є екологічною проблемою сьогодення. Для зменшення їх негативного впливу необхідно розробляти заходи і засоби попередження забруднення атмосферного повітря і регулювати суспільні відносини у відповідності із Законом України «Про охорону атмосферного повітря». Найбільш надійним методом попередження забруднення атмосферного повітря є залучення нових екологічно чистих джерел енергії, наприклад енергії Сонця, а також створення безвідходних технологій, що дозволить покращити екологічний стан довкілля в цілому. У сучасних умовах викладання будь-якої дисципліни має бути пронизане екологічними ідеями, повинен бути встановлений тісний зв'язок між навчальними предметами. Шкільний курс хімії несе основне навантаження в розкритті таких важливих проблем, як забруднення навколишнього середовища техногенними речовинами, радіаційне забруднення середовища, порушення озонового шару, смоги, кислотні дощі, парниковий ефект. Першоджерело - Збірник тез доповідей Міжнародної науково-практичної конференції - (PDF, 2,54 Мб) | |
|
| |
| Переглядів: 3910 | | |
| Всього коментарів: 0 | |