Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
GOS_33_33_33 (2).docx
Скачиваний:
30
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
636 Кб
Скачать
☆

40.Процессы окисления и восстановления в природных водоемах

Гидросфера – составная часть биосферы, непрерывная оболочка системы вода – пар, состоящая из соленой воды (моря, океаны), пресной воды (реки, озера, водохранилища), твердой воды (снежный покров, ледники), а также пронизанной водой или парами воды литосферы и атмосферы. Все воды планеты представляют собой растворы разного состава и различной концентрации. Среди растворенных в воде веществ можно выделить 5 групп: главные ионы; биогенные элементы (углерод, водород, азот, фосфор, кремний, железо, марганец), из которых состоят организмы; растворимые в воде газы (кислород, азот, оксид углерода), углеводороды и инертные газы; микроэлементы; органические вещества.

В гидросфере в ре​зультате различных процессов происходит образование синглетного метастабильного кислорода O2* - элек​тронно-возбужденных молекул кислорода (низший уровень воз​бужденного состояния с энергией, превосходящей энергию ос​новного состояния О2 всего лишь на 94,1 Дж). Время жизни метастабильного ки​слорода велико (примерно 65 мин). Установлено, что полиядерные ароматические соеди​нения, адсорбированные на поверхности частиц силикагеля, ок​сидов алюминия и магния, способны передавать энергию возбу​жденного состояния молекулам О2 с образованием синглетного кислорода. Это говорит об участии О2* в гетерогенном фотостимулированном окислении адсорбированных на поверхности частиц соединений.

В гидросферных процессах гораздо более важное значение имеет вторая частица, образующаяся в реакции - метастабильный атомарный кислород, образуется при фото​диссоциации некоторых молекул. Метастабильный кислород - очень активная частица с вре​менем жизни в около 110 с. Стоком метастабильного кислорода служит и взаимодействие с молекулами воды.

Гидроксильный и гидропероксидный радикалы. Гидроксильный радикал НО* образуется в результате прямого фотолиза воды, однако этот процесс происходит только в верх​них слоях атмосферы, поскольку требует участия коротковолно​вой радиации. Также источником радикалов НО* в природных водах является взаимодействие метастабильного кислорода O('D) с молекулой воды.

Гидропероксидный радикал НОО' образуется при быстром взаимодействии молекулярного кислорода с атомарным водородом, появляющимся, например, в результате реакции:

О2 + Н = НОО'

или при фотолитическом разложении некоторых органических со​единений

Накопление озона О3неблагоприятно сказы​вается на многих биотических процессах, поскольку он обладает токсическими и мутагенными свойствами. С другой стороны, недостаточное содержание этой малой газовой составляющей должно было бы отразиться на спектральном составе достигаю​щей земной поверхности солнечной радиации и на термическом балансе атмосферы (вследствие уменьшения скоростей стока парниковых газов).

Растворение активных газов из атмосферы. Переход вещества в природных условиях из водного раствора в атмосферу называют летучестью; этот процесс осуществляется в результате диффузии, обратный перенос называют сухим осаждением в воду.  Образование оксидов тяжелых металлов. Многие металлы чрезвычайно токсичны для позвоночных уже в малых дозах (ртуть, свинец, кадмий), другие вызывают токсические эффекты в больших дозах, хотя и являются микроэлементами (медь, цинк). Гидролитические процессы приводят к образованию моно- и полиядерных гидроксокомплексов, а затем оксидов. Интенсивность гидролиза за​висит от общей концентрации атомов металлов в воде, рН среды и конкурирующих процессов. Многие двухвалентные металлы образуют устойчивые при рН 5-11 гидроксокомплексы типа [Ме(ОН)]+, [Ме(ОН)2], [Ме (ОН)3]- . Лигандами в комплексах могут быть не только анионы гидроксила, но и мо​лекулы воды [Ме(Н2О)6]2+ .

Образование токсичных соединений. Хлорорганические соединения (ХОС получаются в виде побочных продуктов при производствах бумаги, отбеливании и др., а также используются как инсектициды. Широко распространенный инсектицид ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) обнаружен сейчас на всех уровнях биосферы. Его период полураспада несколько лет. ХОС подавляют иммунную систему и адаптационные возможности, а в более высоких концентрациях канцерогены. Признано, что ХОС на сегодняшний день – сильнейшие ксенобиотики, действие которых на биосферу полифункционально и еще далеко не полностью изучено.

В последнее время вызывающими тревогу загрязнителями воды стали синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), особенно те которые входят в состав моющих средств бытовой химии. Активным началом выступают полифосфаты, оказывающие влияние на очистку воды от органических загрязнителей. «Кислая» вода взаимодействует с донными породами с высвобождением в толщу воды токсичных веществ, в частности содержащих кадмий и ртуть. В нейтральной среде такие вещества малорастворимы.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]