Екологія - Васюкова Г. Т. - 5.1.3.Кислотні дощі. Склад і утворення кислотних дощів

Однією із найважливіших екологічних проблем є підвищення кислотності середовища, що веде до загибелі риби і лісів, підкислення грунту, корозії споруджень і будинків.

Власне кажучи, кислотний дощ являє собою наслідок взаємного впливу одна на одну різних сфер Землі (атмосфери, гідросфери, літосфери, і т. д.) через дисбаланс у кругообігу речовин у них. Причому, слід зазначити, що ці речовини можуть залишати атмосферу не тільки з вологими опадами, але і "сухим" методом - шляхом випадання дисперсних часток, що утворилися, (седиментації). Таким чином, поняття "кислотний дощ" включає вологу (випадання опадів чи сам дощ) і суху (часточки пилу) седиментацію.

При аналізі сполук, які є попередниками кислотних дощів, необхідно враховувати не тільки антропогенні джерела, тобто зумовлені свідомою діяльністю людини, але і природні джерела, наприклад, лісові масиви, оскільки вони в процесі газообміну виділяють значну кількість органічних речовин. Має значення і ступінь урбанізації окремих регіонів, наприклад, виділений аміак може істотно впливати на нейтралізацію кислотних компонентів.

вплив різних сфер землі на утворення кислотного дощу

Рис. 5.3. Вплив різних сфер Землі на утворення кислотного дощу

Джерелами кислотних дощів є мікроорганізми, що містять сірку й азот. Розглянемо, як ці речовини і їхні сполуки надходять в атмосферу. Вони частково потрапляють в атмосферу природним шляхом (через поверхню суші, океанів, морів), а частково антропогенним.

Є три види джерел природної емісії сірки.

1. Процеси руйнування біосфери - за допомогою анаеробних (що діють без участі кисню) мікроорганізмів відбуваються процеси руйнування органічних речовин, завдяки чому сірка, що міститься в них, утворює газоподібні сполуки. Виділення сірки біологічним шляхом не перевищує 30-40 млн. тонн у рік, що складає 1/3 усієї кількості сірки, що виділяється.

2. Вулканічна діяльність викидає в атмосферу (більше всього в тропосферу) двоокис сірки, сірководень, сульфати й елементарну сірку. Це складає близько 2 млн. тонн сполук на рік, які вміщують сірку.

3. Поверхня океанів - при випаровуванні крапель води в атмосферу залишається морська сіль, що містить поряд із краплями натрію і хлору сполуки сірки - сульфати, що складає 50-200 млн. тонн сірки в рік. З цих сульфатів не може утворитися сірчана кислота, тому їхній вплив поширюється тільки на регулювання утворення хмар і опадів.

У результаті діяльності людини в атмосферу надходить значна кількість сполук сірки, головним чином у вигляді її двоокису.

Джерелами антропогенного утворення сірки є:

- спалювання вугілля;

- металургійна промисловість;

- підприємство з виробництва сірчаної кислоти;

- переробка нафти;

- спалювання мазуту;

- транспорт.

У такий спосіб в атмосферу щорічно надходить 60-70 тонн сірки (таблиця 5.1).

До складу атмосфери входить ряд азотовмісних мікроречовин, з яких найбільш поширені закис азоту Nfi. У той же час у повітрі є кислотні оксиди азоту, наприклад, окис азоту NO (оксид азоту) і двоокис азоту N02.

Кислотні оксиди азоту мають наступний склад:

- закис азоту - N20;

- окис азоту - NO;

- азотистий ангідрид - N203;

- двоокис азоту - N02;

- оксид азоту - N205.

При нормальних атмосферних умовах приймається до уваги тільки окис, двоокис і закис азоту, тому шо у результаті реакцій, що протікають в атмосфері, утворюється азотиста кислота.

Якщо азотна кислота, що знаходиться в повітрі, нейтралізується, то утвориться азотнокисла сіль, що знаходиться в атмосфері у вигляді аерозолів. Природні і антропогенні джерела сполук азоту і кількість викидів наведені у таблиці 5.2.

Таблиця 5.1 Природні і антропогенні джерела утворення атмосферних сполук сірки

Джерела

Кількість викидів млн. т. сірки на рік

%

Природні процеси руйнування біосфери

30-40

29-39

Вулканічна діяльність

2

9

Антропогенні

60-70

59-69

Усього

92-112

100

Аміак, що має у водному розчині лужну реакцію, відіграє значну роль у регулюванні кислотних дощів, тому що він може нейтралізувати атмосферні кислотні сполуки. Джерелом атмосферного аміаку є грунт, розпад сечі домашніх тварин, внесення добрив, виробництво і згоряння вугілля (таблиця 5.3) альдегіди і кетони 8% (формальдегід, ацетон і ін.) і їхні викиди складають 43,8 млн. тонн у рік, і надходять в атмосферу з природних джерел.

Таблиця 5.2 Природні і антропогенні джерела сполук азоту

Джерела

Кількість викидів, млн. т.

Відходи діяльності людини

1*8

Виробництво добрив

0,22

Використання рідкого аміаку

0,1

Викиди катіонів лужних і лужноземельних речовин здійснюються, в основному, із природних джерел, частіше при експлуатації доріг без покриттів і грунтів. До промислових джерел відноситься виробництво магнію, сталі, чавуну, видобутку вугілля і мінералів, виготовлення і використання цементу і бетону, сульфатне варіння целюлози, виробництво керамічних виробів. Вони істотно впливають на кислотність опадів, що випадають, нейтралізуючи їх.

Таблиця 5,3 Структура викидів аміаку із антропогенних джерел

Джерела

Кількість викидів N на рік

Млн. т.

%

Природна грунтова емісія

8

14

Грозові розряди

8

14

Горіння біомаси

12

21

Інше

2-12

4-21

Антропогенне: спалювання палива

12

21

Транспорт

8

14

Промисловість

1

2

Усього

51-61

100

Леткі органічні сполуки мають такий склад: реакційно здатні алкани - 50% (пропан, бутан), алефіни - 23% (етилен, пропилен і ін.), ароматичні вуглеводні 18% (бензол, ксилол і ін.), Хлорид і фторид водню утворюються в основному при спалюванні вугілля, виробництві оксиду пропилену, фториду водню і фосфатних добрив. Щорічно викидається близько 1,2 млн. тонн хлориду і 0,16 млн. тонн фториду водню.

Процеси, що протікають в атмосфері, можна розділити на наступні групи:

- перенос викидів вітром до зони опадів одночасно з незабрудненим повітрям:

- хімічні і фізичні процеси в газовому середовищі, що призводять до зміни концентрації і хімічного складу повітряного потоку;

- поглинання речовин антропогенного походження хмарами і краплями дощу, їхні хімічні реакції в рідкій фазі і наступне випадання забруднень у вигляді опадів;

- сухе випадання (адсорбція на грунті, кронах дерев).

Багато стадій процесів, що протікають в атмосфері, можуть бути зворотними, у результаті чого молекула забруднюючої речовини може перетерпіти кілька циклів трансформації до досягнення нею поверхні Землі.

Аналіз показав, що 25-30% S02 і 15-25% N02 переноситься вітрами від промислових підприємств на відстані більше 200 км.

Випадіння кислотних дощів на поверхню Землі може здійснюватися двома шляхами: вимиванням опадів і випадінням опадів.

Вимивання опадів - намивання кислотних речовин з атмосфери відбувається під час утворення хмар і опадів. За умови перенасиченості повітря водяними парами (більш 100%) відбувається випадіння крапель хмар, що промивають шар атмосфери між хмарами і поверхнею Землі. Таким чином, дощ що випадає, зовсім не є дистильованою водою.

Схожі статті




Екологія - Васюкова Г. Т. - 5.1.3.Кислотні дощі. Склад і утворення кислотних дощів

Предыдущая | Следующая