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.


5
Показать комментарии (5)
Свернуть комментарии (5)

  • RICI  | 24.03.2006 | 09:55 Ответить
    аноним
    Ответить
  • Charwack  | 18.11.2007 | 11:36 Ответить
    power of hydrogen - в русских учебниках pH всегда расшифровывают с латыни potenz H, что тоже переводится сила водорода
    Ответить
  • Evgen271081  | 13.01.2010 | 19:26 Ответить
    pH - показатель кислотности по водороду.
    Приглашаю посетить сайт ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ХИМИЯ
    http://www.kristallikov.net
    Ответить
  • PavelS  | 18.10.2011 | 22:03 Ответить
    Пример природы очень интересный: ...Это явление имеет несколько последствий, губительных для природы. Например, многие исторические здания в Европе построены из известняка....
    Здания - живая природа? Азотная кислота вроде как неплохое удобрение.
    Ответить
  • olgarogovaya  | 09.02.2012 | 22:26 Ответить
    уважаемые авторы, если Вы не уточняете степень окисления серы в оксиде из которого образуется серная кислота, то вводите пользователей в заблуждение.
    В атмосферу выделяется оксид серы IV, а он как известно, при растворении в воде образует слабодиссоциированную сернистую кислоту, которая не может существенно повлиять на кислотность осадков, а вот процессы окисления оксида серы IV в оксид серы VII под воздействием окислителей сильнее кислорода (озон, гидроксильный радикал и т.п., происходящее в газовой и жидкой фазах по разным механизмам, и является истинной причиной образования серной кислоты, которая потом льется на наши головы. Копайте глубже!
    О.Г.
    Ответить
Написать комментарий

1852
Кислотный дождь
1863
1886
1887
конец XIX в.
1985
Кислотные дожди особенно опасны для архитектурных объектов из мрамора и известняка, как, например, эта статуя льва возле ратуши в Лидсе (Англия)
Кислотные дожди особенно опасны для архитектурных объектов из мрамора и известняка, как, например, эта статуя льва возле ратуши в Лидсе (Англия)
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»