КИСЛЫЕ ДОЖДИ (КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ, КИСЛЫЕ ОСАДКИ)

Атмосферные осадки, имеющие сильнокислую реакцию (pH менее 5).

При сжигании различных видов топлива, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов азота и серы, при взаимодействии которых с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. В дальнейшем эти кислоты выпадают на поверхность суши или водоемов в виде кислых дождей или иных атмосферных осадков.

Термин «кислые дожди» был введен английским химиком А. Смитом в начале 70-х годов XX в. при выявления зависимости между уровнем загрязнения воздуха над г. Манчестером и кислотностью осадков. Однако полностью осознать экологические последствия кислых осадков удалось лишь в течение последнего десятилетия. Жидкие (в виде дождей) кислые осадки выпадают преимущественно в скандинавских странах и Канаде, в сухом виде (аэрозоли) - на Среднем Западе США, в Чехословакии. Наиболее сильно загрязнена атмосфера SO₂, в Финляндии, Люксембурге, Чехословакии, Венгрии, Канаде. В Финляндии, Швеции, Норвегии, Нидерландах и Австрии загрязнение атмосферы SO₂ вследствие привноса оксидов из других стран намного превышает выбросы их собственной промышленности.

Проблема кислых дождей принимает угрожающие размеры. В Европе и Северной Америке кислые осадки образуются в результате поступления в атмосферу SO₂, NO_x и других соединений главным образом с дымовыми выбросами ТЭЦ и промышленных предприятий. Только в Северной Европе ежегодно поступает 30 - 60 кг серы и 15 - 30 кг азота на га. Антро­погенные и природные выбросы в атмосферу оцениваются в 100 млн. т серы в год. Под действием кислых осадков в подземных водах резко повышается содержание металлов, в частности Pb, Cu, Zn, Cd, и особенно Al, который поступает через корневые системы в древесные ткани и оказывает токсическое или даже летальное действие на растения.

Кислые осадки в виде дождя, тумана, росы вызывают изменение состояния растений в зависимости от концентрации в них Н⁺, S, N. Видимые повреждения растений наблюдаются при pH 2 - 3,6 , а нарушения роста без признаков повреждения - при pH 3,5-4. Кислотность дождевых осадков, прошедших через древесный полог, обычно снижается из-за выщелачивания кальция и магния с поверхности листьев. В результате ухудшается рост деревьев, может наступить их гибель.

Отрицательная роль кислых дождей и тяжелых металлов усиливается при совместном действии, вызывая синергический эффект, что приводит к резкому угнетению растений. Так, на корнях молодых елей отсутствует микориза, в несколько раз возрастает содержание токсических элементов в древесине.

От кислых дождей в ФРГ погибло 1500 га леса, в Швеции в 2000 озер исчез лосось; 90 % серы, выпадающей на поля, леса, озера Европы и Северной Америки и неблагоприятно воздействующей на них, связано с промышленными выбросами.

В результате кислых дождей происходит деградация хвойных, особенно пихтовых, лесов во Франции. Опадает хвоя, загнивает древесина. В ФРГ к 1980г. отмечалось резкое угнетение 75 % пихтовых и 40 % еловых лесов. С 1983 г. признаки заболевания леса проявляются в Эльзасе и Лотарингии.

Значительный ущерб от выпадения кислых осадков на природные экосистемы (см.) очевиден. Однако многие стороны этой проблемы не ясны, особенно биологические аспекты: изменение продуктивности лесных пород и сельскохозяйственных культур, различия в реакции на кислые дожди разных экосистем.

***дополнительно***

КОНСТАНТА диссоциации. Константа равновесия реакции диссоциации.

КОНСТАНТА равновесия. Отношение произведения равновесных активностей продуктов какой-либо реакции, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов, к аналогичному произведению для исходных веществ этой же реакции.

Для неорганических кислородсодержащих кислот первая, вторая и третья константы ионизации находятся в соотношении, примерно равном 1: 10^–5 : 10^–10. В справедливости сказанного для H₃PO₄ нетрудно убедиться, если сопоставить значения К_а1, К_а2, К_а3. Первый ион водорода отрывается от молекулы кислоты легче, а последующие все труднее, так как возрастает отрицательный заряд кислотного остатка. (В частности, поэтому в растворе фосфорной кислоты ионов PO₄^–3 почти нет.)

Сила кислородсодержащих кислот зависит от строения молекулы. Формулу кислородсодержащих кислот в общем виде можно записать ЭО_m(ОН)_n , имея ввиду, что в их молекулах имеются связи H-O-Э и Э═О. Как показывают исследования, сила кислот практически не зависит от n (числа ОН-групп), но заметно возрастает с увеличением m (числа несвязанных в ОН-группы атомов кислорода, т.е. со связями Э═О). По первой ступени ионизации кислоты типа Э(ОН)_n относятся к очень слабым (К_а1=10^–8 -10^–11, рК_а1 = 7-10), типа ЭО(ОН)_n - к слабым (К_а1=10^–2 -10^–4, рК_а1 = 1,5-4), типа ЭО₂(ОН)_n - к сильным и типа ЭО₃(ОН)_n - к очень сильным.

Резкое возрастание силы в ряду кислот с увеличением m можно объяснить оттягиванием электронной пары от связи О-Н на связь Э═О.

С увеличением степени окисления центрального атома Э изменение состава образуемых им кислородсодержащих кислот отвечает увеличению m, например: поэтому с увеличением степени окисления центрального атома сила кислот обычно возрастает, например:

В этом проявляется общая закономерность: с увеличением степени окисления элемента в ряду его гидроксидов основные свойства ослабевают, кислотные - усиливаются, например:

Поиск по сайту: