41.Миграция загрязнителей в атмосфере

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вращении; характеризуется резко выраженной неоднородностью строения и состава. Ограниченные размеры атмосферы делают ее чувствительной к загрязнению. Общий состав атмосферы почти одинаков по всей Земле в результате высокой степени перемешивания в пределах атмосферы. Атмосфера делится на слои, различающиеся температурой, степенью ионизации молекул, давлением и др.: тропосфера (нижняя часть), стратосфера (средняя часть), мезосфера, термосфера и экзосфера. Плотность воздуха постепенно убывает и атмосфера без резких границ переходит в межпланетное пространство.

Географический перенос. После того, как произошло распределение поступивших в окружающую среду химических веществ между воздухом, водой и почвой, необходимо проследить их дальнейшую миграцию на более или менее далекие расстояния в результате действия различных физических факторов. Такой перенос называют географическим. Атмосфернаямиграция — важнейший путь перемещения химических веществ в окружающей среде. Миграция химических соединений в почве по сравнению с переносом в воздухе и воде происходит очень медленно. Воздух движется непрерывно. Атмосферный перенос локального масштаба – местные ветры (бриз и т.п), регионального атмосферные фронты (раздел между воздухом, обладающим разной температурой) и глобального – воздушные массы. Распределение атмосферного давления(градиент давления) определяет направление ветров из области высокого в область низкого давления. От тропических поясов повышенного давления воздух направляется в обе стороны. Ветры между тропиками и экватором – пассаты. На границах материков и океанов в результате сезонного формирования минимумов и максимумов давления муссоны дуют летом с океана на материк, а зимой наоборот. Причина образования циклонических и антициклоническихе вихрей -разность давления и отклоняющее действие вращения Земли. Циклон – восходящий вихрь, закрученный против часовой стрелки (в северном полушарии). У поверхности это область пониженного давления с системой ветров от периферии к центру. Антициклон – нисходящий вихрь, закрученный по часовой стрелке (в северном полушарии). У поверхности это область повышенного давления с системой ветров от центра к периферии.

42.Реакции оксидов серы

Сера всегда счита​лась наиболее типичным загрязнителем воздуха городов, так как входит в состав различных топлив и хим. производств.

Окисление диоксида серы

2SO₂(r) + О₂(г) <-> 2S0з(г)

Образование сернистой кислоты. Диоксид серы хорошо растворим и поэтому может растворяться в воде, которая конденсируется вокруг частиц дыма:

SO₂(r) + Н₂О(ж) <-> Н(водн) + НS0з(водн)

Следы металлов-загрязнителей [железа (Fe) или марганца (Мn)] катализируют переход растворенного SO₂ в H₂SO₄ (серную кислоту).

2H₂SO₃ + O₂ = H₂SO₄

Серная кислота обладает большим сродством к воде, поэто​му образовавшаяся капелька дополнительно адсорбирует воду. Капельки постепенно растут и туман сгущается, достигая очень низких значений рН (кислой среды).

Высокие концентрации и миграция примесей в атмосферном воздухе стимулируют их взаимодействие с образованием более токсичных соединений (смога, кислот) или приводят к таким явлениям, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя.

Общая схема реакций фотохимического окисления сложна и в упрощенном виде может быть представлена реакциями

SO₂ +hv SO₃ + O

O + O₂ O₃

II вариант: SO₂ + hv SO₂* (SO₂*— активированная молекула диоксида серы); SO₂* + O₂SO₄ ; SO₄ + O₂ SO₃ + O₃

Различают два вида седиментации: сухое и влажное осаждение кислот. Влажное — это выпадение кислот, растворенных в капельной влаге, возникает при влажности воздуха 100,5 %; сухое —реализуется в тех случаях, когда кислоты присутствуют в атмосфере в виде капель диаметром около 0,1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала и могут проходить большие расстояния (следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе).

Кислотными называют атмосферные осадки (дождь, снег, роса) с рН<5,5. Кислотность водных растворов описывается с помощью шкалы рН. Кислоты повышают концентрацию водородные ионов (Н⁺) в растворе и значение рН такого раствора определяется как:

pH = -lg сН⁺

где сН⁺ - концентрация водородных ионов.

По шкале рН значение 7 считается нейтральным, Это точка, в кото​рой сН⁺=с0Н^-. Кислотные осадки наносят значительный экономический, экологический и эстетический ущерб (ржавеют конструкции, уменьшается плодородие и т.д.). Основной причиной выпадения кислотных дождей считается интенсификация промышленной деятельности человека. С увеличением объема промышленного производства увеличилось количество выбросов в атмосферу оксидов азота и серы. Растворяясь в воде, эти кислотные оксиды образуют соответствующие кислоты, которые переносятся облаками на значительные расстояния (до 500 км) и выпадают на Землю в виде кислотных осадков.SO₃ + H₂O = H₂SO₄; 2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂. Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.) 63 %, антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность) 37 %; всего поступает 51...61 млн. т в год.

Однако кислотные дожди в некоторых случаях могут быть и полезны, обогащая почвы азотом и серой, снижают щелочность почв, увеличивая подвижность элементов питания.