МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И  СПОРТА УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. В. ДАЛЯ

Кафедра Экологии

научная дисциплина: основы экологии 
 
 
 
 
 
 

Реферат

на  тему:

  «Образование и влияние кислотных дождей на окружающую среду»

 
 
 
 
 
 

                             Исполнитель:

                  студент:   Кобзев И.Е.

  группа: КТ-292 
 
 

                           Руководитель:

                           Ушакова Н.Д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Луганск 2011 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение

I.Понятие кислотности

II.Механизм образования  и выпадения кислотных осадков

III.Влияние кислотных  дождей на экосистемы и людей

Заключение

Список используемой литературы

 

Введение 

      Актуальность  изучения данной темы непосредственно  связана с все более ухудшающейся экологической ситуацией, как в  нашей стране, так и непосредственно во всем мире.

      Подчеркивая данное обстоятельство, необходимо отметить, что несколько лет назад выражения  «кислотные осадки» и «кислотные дожди» были известны лишь исключительно  ученым, посвященным в определенных, специализированных областях экологии и химии атмосферы. За последние несколько лет эти выражения стали повседневными, вызывающими беспокойство словами во многих странах во всем мире.

      Кислотные осадки являются проблемой, которая  в случае ее бесконтрольного развития, может вызвать в результате существенные экономические и социальные издержки.

Окисление почв и вод – это комплекс причин, исходных условий и следующих  один за другим процессов в химической и биологической системах, которые  мы обобщенно называем нашей окружающей средой.

      Часть процессов окисления является природной, но данные изменения кислотности  в системах почвы и воды, ни по скорости, ни по общему охвату, не могут  быть сравнены с окислением, ставшим  результатом собственной деятельности человека в промышленной и энергетической областях, а также в определенной части современного использования земли.

Предмет исследования – процесс образования и выпадения  кислотных осадков.

Объект исследования – кислотные осадки.

      Исходя  из всего вышеизложенного, целью  данной работы является необходимость охарактеризовать сущность понятия «кислотный дождь», а также описать влияние этого явления на экосистемы и людей.

      Достижение  данной цели предполагает решение ряда следующих актуальных задач:

      1.Определить  понятие «кислотность».

      2.Охарактеризовать механизм образования и выпадения кислотных осадков.

      3.Выделить  основные особенности влияния  кислотных дождей на экосистему  и людей.

      В процессе написания данной работы нами были использованы следующие методы:

      1. Анализ источников и используемой литературы.

      2. Сравнительный метод. 

 

I. Понятие кислотности 

      Чтобы более полно охарактеризовать понятие  «кислотный дождь», на наш взгляд, необходимо определиться с терминологией. На необходимо отметить, что, несмотря на «постиндустриальное» звучание, этому термину уже более ста лет.

      Впервые он был употреблен в 1872 году англичанином Ангусом Смитом, изучавшим эффекты  смога в Манчестере, однако тогдашние  ученые коллегу не поддержали и к  теории кислотных дождей отнеслись  скептически. Сегодня же в их существовании нет никаких сомнений.

      В силу этого, нам необходимо рассмотреть  само понятие «кислотность». Термин «кислотность водного раствора» - это химический термин. Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора C(H+) (моль/л или г/л). Щелочность водного раствора определяется присутствием гидроксильных ионов ОН– и характеризуется их концентрацией C(ОН–).

      Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентраций водородных и гидроксильных ионов – величина постоянная, равная C(H+)·C(OH–) = 10–14, другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот. Раствор является нейтральным, если концентрации водородных и гидроксильных ионов одинаковы и равны (каждая) 10–7 моль/л. Такое состояние характерно для химически чистой воды. Из сказанного следует, что для кислых сред выполняется условие:

10–7 < C(H+) ≤ 100, а для щелочных сред: 10–14 ≤ C(H+) < 10–7. 

      В 1909 г. Сорензеном было предложено применять  вместо подлинных значений C(H+) и C(ОН–) их отрицательные логарифмы, чтобы  избавиться от отрицательных степеней в значениях C(H+) и C(ОН–). Отрицательный  десятичный логарифм концентрации водородных ионов называется водородным показателем и обозначается pH: pH = – lg C(H+).

Шкала кислотности  идет от pH = 0 (крайне высокая кислотность) через pH = 7 (нейтральная среда) до pH = 14 (крайне высокая щелочность). Показатель кислотности pH различных веществ, встречающихся в повседневной жизни.

      Изменение значения pH на единицу соответствует  изменению концентрации ионов водорода в 10 раз.

      Чистая  дождевая вода имеет слабокислый  показатель водорода, так как в  ней присутствуют катионы щелочных элементов (Na+, K+) и анионы, такие как HCO , CO , Cl– и др. В дождевой воде практически нет щелочноземельных элементов (Ca+2, Mg+2), поэтому она мягкая (требуется большое количество этой воды, чтобы смыть мыло или шампунь).

Таким образом, в заключение данного параграфа, мы непосредственно можем сделать следующий вывод, о том, что согласно учению о кислотности, широко распространенный термин «кислотные дожди» обозначает осадки с pH меньше 5,7.

      Виной таким изменениям — оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемые в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. В воздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды, образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условиях становятся частью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов и нитратов в атмосфере велика, то дождь или снег получается значительно закисленным. 

 

II. Механизм образования  и выпадения кислотных  осадков 

      По  ряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредных эффектов, атмосферным загрязнителем номер один считают диоксид серы. Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот. Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО₃, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:

2SО₂ + О₂ = 2SО₃, SО₃ + Н₂О=Н₂SО₄. 

Основная часть  выбрасываемого диоксида серы во влажном  воздухе образует кислотный полигидрат SО₂ o Н₂О, который часто называют сернистой кислотой и изображают условной формулой Н₂SО₃:

SО₂ + Н₂О=Н₂SО₃. 

Сернистая кислота  во влажном воздухе постепенно окисляется до серной:

2Н₂SО₃ + О₂= 2Н₂SО₄. 

      Аэрозоли  серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном при сжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы. Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NО₂ + Н₂О=НNО₃ + НNО₂. 

      Существуют  еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы.

      Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлоро-водород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты:

СL + СН₄ =СH.₃ + НС₁, СH₃. + С₁₂= СН₃С₁ + СL. 

Поступление в  атмосферу больших количеств SO₂ и окислов азота приводит к заметному снижению рН атмосферных осадков. Это происходит из-за вторичных реакций в атмосфере, приводящих к образованию сильных кислот – серной и азотной. В этих реакциях участвуют кислород и пары воды, а также частицы техногенной пыли в качестве катализаторов:

2SO₂ + О₂ + 2Н₂О ¾® 2H₂SO₄;

4NO₂ + 2Н₂O + О₂ ¾®4HNO₃. 

      В атмосфере оказывается и ряд  промежуточных продуктов указанных  реакций. Растворение кислот в атмосферной  влаге приводит к выпадению «кислотных дождей». Показатель рН осадков в  ряде случаев снижается на 2 – 2,5 единицы, то есть, вместо, нормальных 5,6 – 5,7 до 3,2 – 3,7. Следует напомнить, что рН – это отрицательный логарифм концентрации водородных ионов, и, следовательно, вода с рН = 3,7 в сто раз «кислее» воды с рН = 5,7. В промышленных районах и в зонах атмосферного заноса окислов серы и азота рН дождевой воды колеблется от 3 до 5.

      Впервые кислотные дожди были отмечены в  Западной Европе, в частности в  Скандинавии, и Северной Америке  в 1950-х гг. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире, и приобрела  особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидов серы и азота. За несколько десятилетий размах этого бедствия стал настолько широк, а отрицательные последствия столь велики, что в 1982 г. В Стокгольме состоялась специальная международная конференция по кислотным дождям, в которой приняли участие представители 20 стран и ряда международных организаций. До сих пор острота этой проблемы сохраняется, она постоянно в центре внимания национальных правительств и международных природоохранных организаций. В среднем кислотность осадков, выпадающих в основном в виде дождей в Западной Европе и Северной Америке на площади почти 10 млн. км2, составляет 5-4,5, а туманы здесь нередко имеют рН, равный 3-2,5. В последние годы кислотные дожди стали наблюдаться в промышленных районах Азии, Латинской Америки и Африки. Например, в Восточном Трансваале (ЮАР), где вырабатывается 4/5 электроэнергии страны, на 1 км2 выпадает около 60 т серы в год в виде кислотных осадков.

      В тропических районах, где промышленность практически неразвита, кислотные осадки вызваны поступлением в атмосферу оксидов азота за счет сжигания биомассы. В России наиболее высокие уровни выпадений окисленной серы и оксидов азота (до 750 кг/км2 в год) на значительных по площади ареалах (несколько тыс. км2) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны – в Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском и других районах; на локальных ареалах (площадью до 1 тыс. км2) – в ближнем следе металлургических предприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов и промышленных центров (Москва, Санкт-Петербург, Омск, Норильск, Красноярск, Иркутск и др.), насыщенных энергетическими установками и автотранспортом. Минимальные значения рН осадков в этих местах достигают 3,1-3,4.

      Специфическая особенность кислотных дождей – их трансграничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих выбросов воздушными течениями на большие расстояния – сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени способствует принятая некогда «политика высоких труб» как эффективное средство против загрязнения приземного воздуха.

      Почти все страны одновременно являются «экспортерами» своих и «импортерами» чужих  выбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды  России соединениями серы вносят Украина, Польша, Германия. В свою очередь, из России больше всего окисленной серы направляется в страны Скандинавии. Соотношения здесь такие: с Украиной – 1:17, с Польшей – 1:32, с Норвегией – 7:1.