Кислотный дождь
Серные
и азотные соединения, содержащиеся в атмосфере, повышают кислотность дождя.
Как
мы знаем еще из школьного курса химии, чистая вода состоит из молекул,
содержащих два атома водорода и один атом кислорода. Однако в каждый момент
времени некоторые из этих молекул диссоциируют на положительно заряженные ионы
водорода (то есть протоны, H+) и отрицательно заряженные
гидроксид-ионы (OH–); одновременно с этим какие-то соседние ионы H+
и OH– соединяются с образованием молекул воды. Таким образом,
даже в самой чистой воде сохраняется динамический баланс, равновесие, с
присутствием определенного количества ионов водорода (протонов). Эти протоны
связаны с молекулами воды, образуя ионы гидрония — три атома водорода и один
атом кислорода. В чистой воде концентрация ионов гидрония составляет 10–7
молей (см. Закон Авогадро) на литр.
Для
оценки количества ионов водорода в воде химики используют понятие водородного
показателя pH (сокр. от англ. «power of hydrogen» — «степень водорода»).
Условились считать, что pH чистой воды равен 7. Такой водородный показатель
соответствует химически нейтральной среде (см. Кислоты и основания). С
повышением концентрации ионов водорода pH понижается, и такие жидкости уже
называются кислотами. Благодаря избыточному содержанию ионов водорода кислоты
активно реагируют с другими веществами.
Термин
«кислотный дождь» появился в середине XIX века, когда британские ученые
заметили, что загрязнение воздуха в промышленно развитой центральной Англии
привело к выпадению более кислых, чем обычно, дождей. Но только во второй
половине XX века стало понятно, что кислотные дожди несут в себе угрозу
окружающей среде.
Надо
сказать, что обычный дождь является кислым сам по себе, даже в отсутствие
заводов. Это происходит из-за того, что в процессе формирования и выпадения
дождевые капли растворяют находящийся в воздухе углекислый газ и реагируют с
ним с образованием угольной кислоты (H2CO3). Чистый
дождь, проходящий через незагрязненный воздух, представляет собой водный
раствор с pH 5,6 (к моменту удара о землю). Как мы увидим дальше, основная
причина выпадения кислотных дождей — это деятельность человека, однако есть и
естественные причины, начиная с извержения вулканов и разряда молнии и кончая
жизнедеятельностью бактерий. В общем, даже если бы мы закрыли все фабрики и
перестали ездить на машинах и грузовиках, значение pH дождя все равно было бы
примерно 5,0. Поэтому сейчас принято считать дождь кислотным, если его pH ниже 5,0.
В
современном промышленном мире избыточная кислотность дождя обусловлена в
основном присутствием двух веществ:
—
Оксиды серы. Эти соединения попадают в атмосферу естественным путем при
извержениях вулканов, но значительная часть атмосферных оксидов серы образуется
в результате сжигания природного топлива. Уголь и нефть содержат небольшое
количество серы. При сжигании этих видов топлива в атмосферу попадает сера в
соединении с кислородом. Растворяясь в дождевых каплях, оксид серы образует
серную кислоту.
—
Оксиды азота. При достаточно высокой температуре содержащийся в воздухе азот
соединяется с кислородом с образованием оксида азота. В природе это может
произойти во время разряда молнии, но основная часть оксидов образуется при
сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания (например, в автомобилях)
или при сжигании угля. При растворении этих веществ в капельках воды образуется
азотная кислота.
Таким
образом, дожди становятся кислотными при вымывании из воздуха серных и азотных
соединений. Это явление имеет несколько последствий, губительных для природы.
Например, многие исторические здания в Европе построены из известняка —
строительного материала, реагирующего с кислотой. С течением времени кислотные
дожди буквально разъедают поверхность этих зданий. При выпадении кислотных
дождей также происходит закисление почвы и ухудшаются условия существования
лесов. Некоторое время думали, что массовое отмирание верхушек деревьев в лесах
на востоке США и в Германии обусловлено кислотными дождями, но теперь эта точка
зрения не поддерживается. (Действительно, леса гибнут, но связано это с другими
причинами.) И наконец, кислотные дожди повышают кислотность рек и озер, тем
самым создавая угрозу флоре и фауне.
Методы
борьбы с образованием кислотных дождей направлены на улучшение технологии
удаления соединений серы из воздушных выбросов промышленных предприятий и
электростанций, для чего обычно используют устройство под названием скруббер.
Правительства некоторых государств даже приняли законы, ограничивающие
содержание загрязняющих веществ в выхлопах транспортных средств.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elementy.ru/