ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Вплив кислотних опадів на біосферу Землі
         

     

    Природничі науки

    ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УПРАВЛІННЯ

    Інститут національної та світової економіки

    Курсова робота

    По предмету: Концепції сучасного природознавства на тему

    « Кислотні дощі »

    Студентки

    1 курсу

    1 групи факультету Національна Економіка

    Різдвяної Д.Д.

    Зміст

    Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

    1. Як потрапляють сполуки сірки в атмосферу

    1.1Віди сполук сірки.

    1.2Істочнікі сполук сірки.

    1.3Віди сполук азоту

    1.4Істочнікі сполук азоту

    1.5Атмосферний аміак
    2 Розповсюдження кислотних речовин в атмосфері.
    3 Хімічні перетворення забруднюючих кислотних речовин в атмосфері.

    3.1Хіміческіе перетворення сполук сірки.

    3.2Хіміческіе перетворення сполук азоту.
    4. Кислотна седиментації (кислотні опади).

    4.1Вимиваніе кислотних речовин з атмосфери

    4.2Сухіе опади
    5. Вплив кислотних опадів на біосферу

    5.1Косвенние впливу

    5.2Непосредственние впливу
    6. Способи захисту від кислотних дощів.


    Висновок

    Список літератури


    Введення.

    Інтенсифікація діяльності людини в останнє сторіччя призвела дозначного порушення рівноваги, що склалася в природі, в результатічого виникло безліч проблем, пов'язаних із захистом навколишнього середовища.

    Серед вельми серйозних проблем екологічного плану найбільшузанепокоєння викликає наростаюче забруднення повітряного басейну Землідомішками, що мають антропогенне природу. Атмосферне повітря єосновним середовищем діяльності біосфери, в тому числі людини. У періодпромисловій і науково-технічної революції збільшився обсяг емісії ватмосферу газів і аерозолів антропогенного походження. Заорієнтовними даними щорічно в атмосферу надходять сотні мільйонів тонноксидів сірки, азоту, галогенопроізводних та інших сполук. Основнимиджерелами атмосферних забруднень є енергетичні установки, вяких використовується паливо мінеральне, підприємства чорної та кольоровоїметалургії, хімічної і нафтохімічної промисловості, авіаційний іавтомобільний транспорт.

    Потрапляючи в атмосферу, багато забруднення піддаються хімічним абофотохімічним перетворень за участю компонентів повітря. Кінцевіпродукти хімічних перетворень видаляються з атмосфери з опадами абовипадають на поверхню Землі з аерозолями. Потрапляючи на поверхнюбіологічних об'єктів, будівельних конструкцій та інших предметів,забруднення і продукти їх перетворення інтенсифікують фізико-хімічніпроцеси руйнування органічних речовин, металів і неорганічнихматеріалів.

    Збиток, нанесений живій природі атмосферними забрудненнями і продуктіввиробничої діяльності людини, важко оцінити, але загибель лісів,забруднення водних басейнів, поширення алергічних захворювань,порушення біологічної рівноваги в екосистемах не в останню чергупов'язані з високими концентраціями агресивних домішок в атмосфері.

    Як потрапляють сполуки сірки та азоту в атмосферу.

    Види з'єднань сірки.

    До найважливіших сполук сірки, що знаходиться в атмосфері, відносятьсядвоокис сірки [оксид сірки (IV)], оксісульфід (Сіроокий вуглецю),сірковуглець, сірководень і Діметилсульфід (табл. 2). Останні чотириз'єднання внаслідок сильного окислювального дії атмосфери легкоперетворюються на двоокис сірки або в сірчану кислоту (сульфати). Під впливомдіяльності людини найбільше змінюється вміст двоокису сірки.

    У сильно забруднених районах рівень двоокису сірки може в 1000 інавіть у десятки тисяч разів перевищити природну межу значень на суші ів океані. Концентрація інших сполук сірки, зазвичай утворюються зприродних джерел, більш-менш однакова поблизу поверхніземлі. Серед сполук сірки, що знаходяться в твердому і рідкому стані,приймаються до уваги тільки сірчана кислота і сульфати (сульфат ігідросульфату амонію), а також морська сіль.

    Джерела сполук сірки.

    З'єднання сірки, як ми вже згадали, частково потрапляють в атмосферуприродним шляхом, а частково антропогенним. Поверхня суші, як іповерхню океанів і морів, грає роль природного джерела. Зазвичайдіяльність людини обмежується сушею, тому ми можемо враховуватизабруднення сіркою тільки на цій території.

    Існують три основних джерела природного емісії сірки.

    1. Процеси руйнування біосфери. За допомогою анаеробних (діючих безучасті кисню) мікроорганізмів відбуваються різні процеси руйнуванняорганічних речовин. Завдяки цьому міститься в них, сірка утворюєгазоподібні з'єднання. Разом з тим певні анаеробні бактеріївитягають із сульфатів, розчинених у природних водах, кисень, ввнаслідок чого утворюються сірчані газоподібні з'єднання.

    Із вказаних речовин спочатку в атмосфері був виявлений сірководень, апотім з розвитком вимірювальних приладів і способів відбору проб повітрявдалося виділити ряд органічних газоподібних сполук сірки. Найбільшважливими джерелами цих газів є болота, зони припливів і відливів уберегової лінії морів, гирла річок і деякі грунту, що містять великукількість органічних речовин.

    Поверхня моря також може містити значні кількостісірководню. У його виникненні беруть участь морські водорості.
    Можна припустити, що виділення сірки біологічним шляхом не перевищує 30 -
    40 млн т на рік, що становить близько 1/3 всього виділяється кількості сірки.

    2. Вулканічна діяльність. При виверження вулкану в атмосферупоряд з великою кількістю двоокису сірки потрапляють сірководень, сульфати іелементарна сірка. Ці сполуки надходять головним чином у нижній шар --тропосферу, а при окремих, великої сили виверженнях спостерігаєтьсязбільшення концентрації сполук сірки і в більш високих шарах - встратосфері. З виверженням вулканів в атмосферу щорічно в середньому потрапляєблизько 2 млн т сірковмісних сполук. Для тропосфери це кількістьмало в порівнянні з біологічними виділеннями, для стратосфери жвиверження вулканів є найважливішим джерелом появи сірки.

    3. Поверхня океанів. Після випаровування крапель води, що надходять уатмосферу з поверхні океанів, залишається морська сіль, що містить поряд зіонами натрію і хлору сполуки сірки - сульфати.

    Разом з частинками морської солі щорічно в атмосферу потрапляє 50-200млн т сірки, що набагато більше, ніж емісія сірки біологічним шляхом. У тойВодночас частинки солі з-за своїх великих розмірів швидко випадають затмосфери і, таким чином, тільки незначна частина сірки потрапляє в більшверхні шари або розпорошується над сушею. Слід також врахувати, що зсульфатів морського походження не може утворитися сірчана кислота,тому з точки зору освіти кислотних дощів вони не маютьістотного значення. Їх вплив позначається лише на регулюванніутворення хмар і опадів.

    В результаті діяльності людини в атмосферу потрапляють значнікількості з'єднань сірки, головним чином у вигляді її двоокису. Середджерел цих сполук на першому місці стоїть вугілля, спалюється в будівляхі на електростанціях, який дає 70% антропогенних викидів. Змістсірки (кілька відсотків) у вугіллі досить велике (особливо в буромвугіллі). У процесі горіння сірка перетворюється на сірчистий газ, а частка сіркизалишається в золі в твердому стані.

    Вміст сірки в неочищеної нафти також досить велика узалежно від місця походження (0, 1-2%). При згорянні нафтовихпродуктів сірчистого газу утворюється значно менше, ніж при згоряннівугілля.

    Джерелами утворення двоокису сірки можуть бути також окремігалузі промисловості, головним чином металургійна, а такожпідприємства з виробництва сірчаної кислоти та переробки нафти. Натранспорті забруднення сполуками сірки щодо незначно, там впершу чергу необхідно рахуватися з оксидами азоту.

    Таким чином, щорічно в результаті діяльності людини в атмосферупотрапляє 60-70 млн т сірки у вигляді двоокису сірки. Порівняння природних іантропогенних викидів сполук сірки показує, що людина забруднюєатмосферу газоподібними з'єднаннями сірки в 3-4 рази більше, ніж цевідбувається в природі. До того ж ці сполуки концентруються в районах зрозвиненою промисловістю, де антропогенні викиди в кілька разівперевищують природні, тобто головним чином у Європі та Північній Америці.

    Приблизно половина викидів, пов'язаних з діяльністю людини (30-40млн т), припадає на Європу.

    Види сполук азоту.

    До складу атмосфери входить ряд азотвмісних мікровеществ, але вкислотної седиментації беруть участь тільки два з них: окис та двоокис азоту,які в результаті що протікають в атмосфері реакцій утворюють азотистихкислоту.

    Окисел азоту під дією окислювачів (наприклад, озону) або різнихвільних радикалів перетворюється на двоокис азоту:

    (окис азоту + радикал пероксиду водню --- двоокис азоту + радикалгідроксилу);

    (окис азоту + озон --- двоокис азоту + молекулярний кисень).

    Отже, можна припустити, що окисом азоту можна знехтувати внаслідокзазначених окислювальних процесів. Однак це не зовсім так, щопояснюється двома причинами. Перша полягає в тому, що викид оксидівазоту в значній мірі відбувається у формі окису азоту, і потрібночас, щоб повністю перетворилася в. З іншого боку, вбезпосередній близькості від джерел забруднення кількість окису азотуперевищує кількість двоокису азоту. Це співвідношення збільшується всторону двоокису азоту в міру наближення до територій, що безпосередньоне схильним до забруднення. Наприклад, в безумовно чистому повітрі надповерхнею океану частина окису азоту становить лише кілька відсотківвід двоокису азоту. Співвідношення цих газів, втім, може змінюватисявнаслідок Фотоліз двоокису азоту:

    (двоокис азоту + квант світла --- окис азоту + атом кисню),

    кислотну середу в атмосфері створює також азотна кислота,утворюється з оксидів азоту. Якщо що знаходиться в повітрі азотна кислотанейтралізується, то утворюється азотнокисла сіль, яка зазвичайприсутня в атмосфері у вигляді аерозолів. Це відноситься також до солейамонію, що утворюються в результаті взаємодії аміаку з якою -або кислотою.

    Джерела сполук азоту.

    Ці джерела можуть бути як природними, так і антропогенними.
    Розглянемо найбільш важливі природні джерела.

    Природні і антропогенні джерела сполук азоту, що містятьсяв атмосфері.

    Грунтова емісія оксидів азоту. У процесі діяльності живуть вгрунті денітрифицируюють бактерій з нітратів вивільняються оксиди азоту.
    Згідно з сучасними даними щорічно у всьому світі утворюється 8 млн токсидів азоту.

    Грозові розряди. Під час електричних розрядів в атмосфері черездуже високої температури і переходу в полум'яне стан молекулярніазот і кисень в повітрі з'єднуються в оксиди азоту. У стані плазмиатоми і молекули іонізуються і легко вступають у хімічну реакцію. Загальнакількість утворилися таким способом оксидів азоту складає 8 млн т нарік.

    Горіння біомаси. Це джерело може бути як природним, так іштучним. Найбільша кількість біомаси згорає в результатівипалювання лісу (з метою отримання виробничих площ) та пожеж всавані. При горінні біомаси в повітря надходить 12 млн т оксидів азоту врік.

    Інші джерела природних викидів оксидів азоту менш значніі практично не піддаються оцінці. До них відносяться: окислення аміаку ватмосфері, розкладання знаходиться в стратосфері закису азоту, внаслідокчого відбувається зворотне попадання утворилися оксидів втропосферу і, нарешті, фотолітіческіе і біологічні процеси в океанах.
    Ці природні джерела спільно виробляють на рік 2-12 млн т оксидівазоту.

    Серед антропогенних джерел утворення оксидів азоту на першумісці стоїть горіння викопного палива (вугілля, нафта, газ і т. д.). Підчас горіння в результаті виникнення високої температури перебувають уповітрі азот і кисень з'єднуються. Кількість утвореного оксидуазоту NO пропорційно температурі горіння. Крім того, оксиди азотуутворюються в результаті горіння наявних в паливі азотвмісних речовин.
    Горячи паливо, людина щорічно викидає в повітря 12 млн т оксидівазоту .. Значним джерелом оксидів азоту також є транспорт.

    Загалом кількості природних і штучних викидівприблизно однакові, проте останні, так само як і викиди сполуксірки, зосереджені на обмежених територіях Землі.

    Необхідно згадати, однак, що кількість викидів оксидів азоту зроку в рік зростає на відміну від емісії двоокису сірки, тому з'єднанняазоту відіграють величезну роль в утворенні кислотних опадів.

    Атмосферний аміак.

    Аміак, що має у водному розчині лужну реакцію, граєзначну роль у регулюванні кислотних дощів, тому що він моженейтралізувати атмосферні кислотні з'єднання за допомогою наступнихреакцій:

    (аміак + сірчана кислота - гідросульфату амонію);

    (аміак + гідросульфату амонію = сульфат амонію);

    (аміак + азотна кислота - нітрат амонію).

    Таким чином, ці хімічні реакції ведуть до утворення сульфату танітрату амонію.

    Найважливішим джерелом атмосферного аміаку є грунт. Знаходятьсяв грунті органічні речовини руйнуються певними бактеріями, і однимз кінцевих продуктів цього процесу є аміак. Встановлено, щоактивність бактерій, що приводить в кінцевому рахунку до утворення аміаку,залежить в першу чергу від температури і вологості грунту. У високихгеографічних широтах (Північна Європа і Північна Америка), особливо взимові місяці, виділення аміаку грунтом може бути незначним. У той жечас на цих територіях спостерігається найбільший рівень емісії двоокисусірки та оксидів азоту, в результаті чого що знаходяться в атмосфері кислоти непіддаються нейтралізації і, таким чином, зростає небезпека випаданнякислотного дощу.

    У процесі розпаду сечі домашніх тварин вивільняється великакількість аміаку. Це джерело аміаку настільки значний, що,наприклад, у Європі він перевищує можливості виділення аміаку грунтом.
    Природно, цей процес також залежить від температури, і в холодні зимовімісяці швидкість розпаду нижче. Істотними джерелами аміаку можутьслужити також виробництво та внесення в землю штучних добрив.
    Менша кількість аміаку може потрапити в атмосферу в результаті згоряннявугілля або пального транспортних засобів.

    Поширення кислотних речовин в атмосфері.

    Забруднюючі речовини, що виділяються з джерел, близьких до поверхні
    Землі, природно, не затримуються на одному місці, а розповсюджуються ввертикальному та горизонтальному напрямках, частково перетворюючись прице нам. Розглянемо спочатку вертикальне перемішування, яке відбуваєтьсяза допомогою конвекційних (впорядкованих вертикальних) або турбулентних
    (невпорядкованих) рухів. В залежності від структури атмосфери і еeстану в даний момент перемішування може досягти тількипевної висоти. Ця висота в першу чергу залежить від розподілутемператури по вертикалі в атмосфері. Як відомо, починаючи з поверхні
    Землі температура повітря в міру руху вгору зазвичай знижується, всередньому на 0, 6 ° С на кожні 100 м. На висоті 8-18 км від поверхні цепониження зникає, більше того, рухаючись вище, можна спостерігати потепління.
    Цей шар, де відбувається зміна температури у зворотному напрямку,називається тропопаузою, а простір між нею і поверхнею --тропосферою. Висота Тропопауза (8-18 км) залежить від географічної широти ідля даного місця залишається постійною. Вище знаходиться стратосфера, депотепління у вертикальному напрямку відбувається в результаті поглинаннякороткохвильового випромінювання та протікання фотохімічних реакцій. Розділяєдві сфери Тропопауза грає важливу роль, вона діє як екрануєшар між тропосферою і стратосферою. Фізичним умовою руху потокувгору є зниження температури повітря в цьому ж напрямку. Томуперемішування вТропопауза сповільнюється, і забруднюючі речовини вже можутьпроникнути в стратосферу тільки за допомогою дифузії (молекулярний рух).
    Остання являє собою дуже повільний процес і, таким чином, тізабруднюючі речовини, які знаходяться в тропосфері недовго, практичноне можуть потрапити в стратосферу. З іншого боку, речовини, що маютьтривалий час життя, можуть потрапити в стратосферу, наприклад, фреони,час перебування яких в тропосфері обчислюється кількома десяткамироків.

    Мікроелементи, які знаходяться в тропосфері протягом короткогочасу (наприклад, з'єднання сірки та азоту), можуть потрапити в більш високішари повітря іншим шляхом, наприклад, при сильному виверження вулкана або підчас польотів у стратосферу.

    Таким чином, повертаючись до Тропопауза, можна сказати, що в результатізбільшення температури з висотою перемішування на цьому рівні припиняється.
    У той же час часто вже в нижніх шарах тропосфери, поблизу від поверхні,спостерігається інверсія температури, тобто зміна її в протилежномунапрямку, що також призводить до припинення вертикальногопереміщення. Місцезнаходження інверсії іноді добре видно неозброєнимоком. Наприклад, в Будапешті, особливо в зимові місяці, над забрудненимимісцями іноді можна чудово розгледіти кордон між сіримзабрудненим нижньою і верхньою чистим шарами повітря. На цьому кордоніприпиняється вертикальне перемішування забруднюючих речовин. Цей близькийдо поверхні шар називають шаром перемішування. Висота його залежить відпори року і метеорологічних умов. Тропопауза є верхньоюкордоном перемішування в тому випадку, якщо, наприклад, інверсія знаходитьсянижче, ніж джерело забруднення.

    Кислотні забруднюючі речовини, природно, поширюються не тількиу вертикальному, а й у горизонтальному напрямку. Цей процес відбуваєтьсяпід впливом так званої адвекціі в напрямку швидкості вітру привпорядкованому русі повітря або ж у результаті турбулентного
    (неупорядкованого) руху. На великих відстанях (більше 50 км) вирішальнимчинником є адвекція. Відстань, що може в середньому пройти одинмолекула забруднюючої речовини, залежить крім швидкості вітру і від часуїї перебування в атмосфері. Всі знаходяться в атмосфері речовини, у томучислі і її основні компоненти, через певний час вступають вхімічну реакцію або випадають з атмосфери на поверхню у вигляді осаду.
    Це виділення речовин на поверхню являє собою седиментацію.
    Час, протягом якого в середньому молекули з'єднань проводять уатмосфері, називається часом перебування. Звичайно чим менший часперебування заданого речовини в атмосфері, тим вище його здатністьзмінюватися в просторі і в часі. Наприклад, концентрація закису азотув тропосфері досить постійна і не залежить від місця і часувимірювання, оскільки атмосферний (тропосферного) час її перебуванняскладає близько 25 років. Концентрація ж двоокису азоту може в кількаразів змінюватися в залежності від місця і часу. Час її перебуваннястановить лише 8-10 добу, а для сірки воно ще коротше - близько 2 діб. Це,природно, не означає, що кожна молекула двоокису сірки точно через 2добу зникає з атмосфери, тому що час життя кожної молекулистатистично коливається навколо середнього значення.

    Що означають для двоокису сірки ці дві доби часу перебування? Наяку відстань в середньому вона може поширитися за допомогою вітру?
    Візьмемо швидкість вітру 10 м/с, що досить часто буває на висоті 1 кмвід поверхні Землі. Легко можна підрахувати, що один "середня" молекуладвоокису сірки на "крилах вітру" може вийти приблизно на 2000 км відмісця викиду. Якщо ж ми візьмемо до уваги середнє значення швидкостівітру біля поверхні грунту (в Угорщині приблизно 3 м/с), то середнєпройдене молекулою відстань складе близько 500 км. Таким чином,молекула двоокису сірки в середньому може покрити відстань 1000 км. Длядвоокису азоту цю відстань через більш тривалого часуперебування може бути ще більше.

    Поширення забруднюючих речовин в таких масштабах створило багатоміжнародних проблем. Оскільки забруднення повітря не знає кордонів,викид забруднюючих речовин в одній державі може забруднити повітряіншого. Наприклад, існує тісний зв'язок між освітою кислотнихдощів у Скандинавських країнах і емісією двоокису сірки та азоту в Середнійта Західній Європі. Європейська економічна комісія ООН (ЄЕК) у рамках
    "Спільної програми спостереження й оцінки поширення забруднюючихповітря речовин на великі відстані в Європі "(ЕМЕП) підрахувала, в якійступеня та чи інша європейська держава несе відповідальність,наприклад, за випадання кислотних дощів в Скандинавських країнах. Необхідновзяти до уваги також кількості забруднюючих речовин, яківидаляються з певного місця розташування та надходять туди з інших країн. Цеможна обчислити виходячи з кругообігу речовин на даній території. Якщо вбудь-якій країні викид забруднюючої речовини (наприклад, двоокису сіркиабо окису азоту) на її території перевищує його випадання в незмінній абоперетвореної формі, то баланс цієї країни негативний, тобто вона більшезабруднює, ніж забруднюється сама. Угорщина, наприклад, має негативнийбаланс за сере, тобто може вважатися забруднює країною, в той час якбаланс кислотних сполук азоту знаходиться у відносній рівновазі.

    За пересуванням мас повітря між країнами і розповсюдженням такимспособом забруднюючих речовин можна простежити. Використовуючи різніметеорологічні дані (наприклад, напрямку вітру на різній висоті,швидкість вітру), можна визначити, де знаходиться над певноютериторією маса повітря буде розташовуватися через 0; 3; 6; ... 36ч.
    Природно, вплив кожного джерела забруднення проявляється тимбільше, чим ближче він знаходиться від місця вимірювання. Розташований близькоменш значний джерело може перекрити вплив більш віддаленогопотужного джерела забруднення.

    Таким чином, ми схематично ознайомилися з вертикальним перемішуванням
    (конвекція) і горизонтальним поширенням (адвекція) забруднюючихречовин. Однак їх тільки теоретично можна відокремити один від одного, вНасправді обидва ці процеси йдуть паралельно. Для математичногоопису (моделювання) поширення забруднюючих речовин необхіднотакож враховувати хімічна взаємодія, седиментацію мікроелементів,вплив рельєфу на формування потоку повітря і т.д. Такі математичнімоделі дуже складні. Однак з деякими спрощеннями можна отриматищодо хороші результати.

    Хімічні перетворення забруднюючих кислотних речовин в атмосфері.

    Потрапляють в повітря забруднюючі речовини значною міроюпіддаються фізичних і хімічних впливів в атмосфері. Ці процесийдуть паралельно їх поширенню. Дуже часто забруднюючі речовини,зазнавши часткове або повне хімічне перетворення, випадають в осад,змінивши таким чином своє агрегатний стан.

    Розглянемо докладніше хімічні реакції і фазові зміни,що відбуваються з атмосферними кислотними мікроелементами (речовинами).

    Хімічні перетворення сполук сірки:

    Сірка входить до складу в неповністю окисленої формі (ступінь окисленняїї дорівнює 4). Якщо з'єднання сірки знаходяться в повітрі протягом доситьтривалого часу, то під дією що містяться в повітрі окислювачіввони перетворюються в сірчану кислоту або сульфати.

    Розглянемо в першу чергу найбільш значне з точки зорукислотних дощів речовину (двоокис сірки. Реакції двоокису сірки можутьпротікати як в гомогенної середовищі, так і в гомогенної.

    Однією з гомогенних реакцій є взаємодія молекули двоокисусірки з фотоном у видимій області спектру, щодо близької доультрафіолетової області:

    .

    В результаті цього процесу виникають так звані активованемолекули, які мають у своєму розпорядженні надлишкової енергією в порівнянні з основнимстаном. Зірочка означає активований стан. Активованімолекули двоокису сірки на відміну від «нормальних» молекул можуть вступати вхімічну взаємодію з що знаходяться в повітрі в досить великихкількостях молекулярною киснем:


    (активована молекула двоокису + молекулярний кисень вільний радикал)

    (вільний радикал + молекулярний кисень трехокісь сірки + озон)

    що утворилася трехокісь сірки, взаємодіючи з атмосферним водою, дуже швидко перетворюється в сірчану кислоту, тому при звичайних атмосфернихумовах трехокісь сірки не міститься в повітрі в значних кількостях.
    У гомогенної середовищі двоокис сірки може вступити у взаємодію затомарним киснем, також з утворенням трехокісі сірки:

    (двоокис сірки + атомарний кисень трехокісь сірки)

    Ця реакція протікає в тих середовищах, де є відносно високийвміст двоокису азоту, яка також під дією світла виділяєатомарний кисень.

    В останні роки було встановлено, що описані вище механізмиперетворення двоокису сірки в атмосфері не мають переважаючого значення, такяк реакції протікають головним чином за участю вільних радикалів.
    Вільні радикали, що виникають при фотохімічних процесах, містятьнепарний електрон, завдяки чому вони мають підвищенуреакційноздатні. Одна з таких реакцій протікає в такий спосіб:

    (двоокис сірки + радикал гідроксилу вільний радикал)

    (вільний радикал + радикал гідроксилу сірчана кислота)

    У результаті реакції утворюються молекули сірчаної кислоти, які вповітрі або на поверхні аерозольних часток швидко конденсуються.

    Перетворення двоокису сірки може здійснюватися і в гетерогенному середовищі.
    Під гетерогенним перетворенням ми розуміємо хімічну реакцію, якавідбувається не в газовій фазі, ав краплях або на поверхні частинок,знаходяться в атмосфері.

    Крім двоокису сірки в атмосфері можна виявити значну кількістьінших природних сполук сірки, які в кінцевому рахунку окислюються досірчаної кислоти. У їх перетворення важливу роль відіграють утворилисяфотохімічним шляхом вільні радікалиі атоми. Кінцеві продукти граютьпевну роль у анторпогенной кислотної седиментації.

    Хімічні перетворення сполук азоту:

    Найбільш поширеним з'єднанням азоту, що входять до складу викидів,є окис азоту, котра при взаємодії з киснем повітряутворює двоокис азоту. Остання в результаті реакції з радикаломгідроксиду перетворюється на азотну кислоту:

    (двоокис азоту + радикал гідроксилу азотна кислота).

    Отримана таким чином азотна кислота може довгий час залишатися вгазоподібному стані, тому що вона погано конденсується. Іншими словами,азотна кислота має більшу леткість, ніж сірчана. Пари азотноїкислоти можуть бути поглинені крапельками хмар, опадів або часткамиаерозолю.

    Кислотна седиментації (кислотні дощі).

    Заключним етапом у перебігу забруднюючих речовин єседиментації, яка може відбуватися двома шляхами. Перший шлях (вимивання опадів або вологе седиментації. Другий шлях (випадання опадівабо суха седиментації. Сукупність цих процесів є кислотноїседиментацією.

    Вимивання кислотних речовин з атмосфери.

    Вимивання відбувається під час утворення хмар і опадів. Одним зумов утворення хмар є перенасиченість. Це означає, щоповітря містить більше водяної пари, чим він може прийняти при заданійтемпературі, зберігаючи рівновагу. При зниженні температури здатністьповітря накопичувати воду у вигляді пари зменшується. Тоді починаєтьсяконденсація водяної пари, яка відбувається до тих пір, поки неприпиниться перенасиченість. Однак при звичайних атмосферних умовахводяна пара здатний конденсуватися тільки при відносній вологості
    400-500 (. Відносна вологість в атмосфері лише в окремих випадках можеперевищити 100,5 (. При такій перенасиченості крапельки хмар можутьвиникати тільки на частинках аерозолю (так званих конденсаційнихядрах. Цими ядрами часто є добре розчинні у воді з'єднаннясірки та азоту.

    Після початку утворення крапель елементи хмари продовжують поглинатиаерозольні частинки і молекули газу. Тому воду хмари або його кристалиможна розглядати як розчин атмосферних елементів.

    Елементи хмари не можуть безмежно збільшуватися. Що виникає піддією гравітації седиментації, яка зростає із збільшенням розмірукрапель, рано чи пізно призводить до випадання крапель хмар з висотидекількох сотень або тисяч метрів. Під час випадання ці краплі промиваютьшар атмосфери між хмарами і поверхнею землі. У цей час поглинаютьсянові молекули газу і нові аерозольні частинки захоплюються падаючоїкраплею. Таким чином, що досягає поверхні землі вода всупереч загальномудумку жодним чином не є дистильованою водою. Більш того, підбагатьох випадках розчинені у воді опадів речовини можуть служити важливим ііноді навіть єдиним джерелом відновлення запасів цих речовин врізних сферах.

    Сухі опади.

    Хоча ця форма седиментації істотно відрізняється від вологогоседиментації, кінцевий результат їх дійсно ідентичний (попаданнякислотних атмосферних мікроелементів, з'єднань сірки та азоту наповерхню Землі. Відомо досить багато різноманітних кислотнихмікроелементів, однак зміст більшості з них настільки мало, що їхроль у кислотної седиментації можна не брати до уваги.

    Ці кислотні речовини можуть випадати на поверхню двома способами.
    Один з них (Турбулентна дифузія, під дією якої в осад випадаютьречовини, що знаходяться в газоподібному стані. Турбулентний дифузійнерух в першу чергу виникає через те, що рух струмливогоповітря над грунтом та іншої поверхнею є нерівномірним внаслідоктертя. Зазвичай у вертикальному напрямку від поверхні відчуваєтьсязбільшення швидкості вітру і горизонтальне рух повітря викликаєтурбулентність. Таким шляхом компоненти повітря досягають Землі, і найбільшактивні кислотні речовини легко взаємодіють з поверхнею.

    Вплив кислотних опадів на біосферу.

    Кислотні опади роблять шкідливий вплив не лише на окреміпредмет або живі істоти, а й на їх сукупність. У природі і внавколишньому середовищу утворилися спільноти рослин і тварин, міжякими, як і між живими й неживим організмами, існує постійнаобмін речовин. Ці спільноти, які можна також називати екологічноїсистемою, зазвичай складаються з чотирьох груп: неживі об'єкти, живіорганізми, споживачі і руйнівники.

    Вплив кислотності в першу чергу позначається на стані пріснихвод і лісів. Зазвичай впливу на спільноти бувають непрямими, тобтонебезпеку становлять не самі кислотні опади, а що протікають під їхвпливом процеси (наприклад, вивільнення алюмінію). У певнихоб'єктах (грунт, вода, мул і т.д.) залежно від кислотності можутьзрости концентрації важких металів, тому що в результаті зміни рНзмінюється їх розчинність. Через питну воду та продукти рослинного походження, наприклад,через рибу в організм людини також можуть потрапити токсичні метали. Якщопід дією кислотності змінюються будову грунту, її біологія і хімія,то це може призвести до загибелі рослин (наприклад, окремих дерев).
    Зазвичай ці непрямі дії не є місцевими і можуть впливати навідстані декількох сотень кілометрів від джерела забруднення.

    Непрямі впливу.

    Впливу на ліси і ріллі. Кислотні опади впливають абонепрямим шляхом; через грунт і кореневу систему, або безпосередньо
    (головним чином на листя). Підкислення грунту в залежності від багатьохчинниками. На відміну від вод грунт має здатність до вирівнюваннякислотності середовища, тобто до певної міри вона чинить опір посиленнюкислотності. Які потрапили у грунт кислоти нейтралізуються, що веде дозбереженню істотного закислення. Однак поряд з природнимипроцесами на грунти в лісах і на ріллі впливають антропогенні фактори.

    Хімічна стабільність, зпособность до вирівнювання, схильність грунтів дозакислению мінливі і залежать від якості підгрунтя порід,генетичного типу грунту, способу її обробки (обробітку), а також віднаявності поблизу значного джерела забруднень (рис. 23). Крімтого, здатність грунту чинити опір впливу кислотності залежить відхімічних і фізичних властивостей підстилаючих шарів.

    Непрямі впливу проявляються по-різному. Наприклад, опади,що містять сполуки азоту, деякий час сприяють зростанню дерев,тому що забезпечують грунт поживними речовинами. Проте в результатіпостійного споживання азоту ліс їм перенасичується. Тоді збільшуєтьсявимивання нітрату, що веде до закислению грунту.

    Під час випадання опадів вода, що стікає з листя, містить більшесірки, калію, магнію, кальцію і менше нітрату і аміаку, ніж вода опадів,що призводить до збільшення кислотності грунту. В результаті цього зростаютьвтрати необхідних для рослин кальцію, магнію, калію, що веде допошкодження дерев.

    Вступники в грунт іони водню можуть замінятись що знаходяться в грунтікатіонами, в результаті чого відбуваються або вилуговування кальцію, магніюі калію, або їх седиментації в збезводненої формі. Далі зростає такожмобільність токсичних важких металів (марганець, мідь, кадмій та ін) вгрунтах з низькими значеннями рН.

    Розчинність важких металів також сильно залежить від рН. Розчиненіі внаслідок цього легко поглинаються рослинами важкі метали єотрутами для рослин і можуть призвести до їх загибелі. Широко відомо, щоалюміній, розчинений у сільнокіслой середовищі, отруйний для живуть у грунтіорганізмів. У багатьох грунтах, наприклад, в північних помірних і бореальнихлісових зонах, спостерігається поглинання більш високих концентрацій алюмінію попорівнянні з концентраціями лужних катіонів. Хоча багато видів рослин встані витримати це співвідношення, однак при випаданні значнихкількостей кислотних опадів ставлення алюминий/кальцій у грунтових водахнастільки зростає, що послаблюється ріст коренів і створюється небезпека дляіснування дерев.

    що відбуваються в складі грунту зміни можуть перетворити складмікроорганізмів у грунті, впливати на їх активність і тим самимвплинути на процеси розкладу та мінералізації, а також на зв'язуванняазоту і внутрішнє закислення.

    Так, наприклад, загибель лісів в Середній і Західній Європі відбуласяголовним чином під впливом непрямих впливів. Майже повністю загинулилісу на площі в кілька сотень тисяч гектарів.

    В Угорщині, згідно з дослідженнями екологів, загинуло понад 10% дубів впівнічному гірському масиві. Здебільшого це відбувається через вилученняважких металів в результаті закислення лісових грунтів. Алюміній і різніважкі метали безпосередньо впливають на живі істоти, але можутьтакож змінити структуру грунту та його здатність забезпечувати поживнимиречовинами.
    Ймовірною причиною змертвіння дубів є руйнування прикріпляється

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !