Проблемы загрязнений окружающей среды "Кислотные дожди"
проект по химии (9 класс) на тему

                       Кислотные дожди.

  Кислотный дождь – это выпадение осадков, которые включают в себя смесь влаги, оксид азота (IV), а также оксид серы (IV) и (VI), концентрация которых превышает допустимую норму. Таким образом, наличие кислот приводит к снижению уровня рН. Для дождевой воды среднее значение рН равно 5,6. В случае, когда рН осадков меньше 5,6 –  говорят о кислотных дождях. Соединениями, приводящими к снижению уровня рН осадков, являются оксиды серы, азота, хлороводород (HCI) и летучие органические соединения (ЛОС). 

  Уравнения реакций образования кислотных дождей:

2SO2 + O2  = 2SO3       

SO3 + H2О  = H2SO4

2NO + O2  =  2NO2

4NO2 + 2H2O + O2  = 4HNO3 

СO2 + H2O → угольная кислота

 Виды  кислотных дождей.

Кислотные дожди по природе своего происхождения бывают двух типов: естественные (возникают в результате деятельности самой природы) и антропогенные (вызываются деятельностью человека). 

Естественные кислотные дожди

Причин возникновения кислотных дождей естественным путем немного, например:

-  деятельность микроорганизмов. Ряд микроорганизмов в процессе своей жизнедеятельности вызывает разрушение органических веществ, что приводит к образованию газообразных соединений серы SO2, H2S   которые, естественно, попадают в атмосферу.

- Вулканическая деятельность поставляет в атмосферу еще 2 млн. тонн соединений серы. Вместе с вулканическими газами в тропосферу попадают оксид серы (IV), сернистый водород (H2S), различные сульфаты и элементарная сера.

- Грозовые разряды дают порядка 8 млн. тонн оксида NO, азота (II) в год;

- Горение древесины и другой биомассы – CO2

Антропогенные кислотные дожди.

Основной причиной образования антропогенных кислотных дождей является загрязнение атмосферы.

Теплоэлектростанции и металлургические предприятия «дарят» природе около 255 млн. тонн оксидов серы и азота.

Твердотопливные ракеты также внесли и вносят немалый вклад: запуск одного комплекса «Шаттл» приводит к выбросу в атмосферу более 200 тонн хлороводорода, около 90 тонн оксидов азота.

Антропогенными источниками оксидов серы являются предприятия, производящие серную кислоту и перерабатывающие нефть.

Выхлопные газы автомобильного транспорта выделяют 40% оксидов азота, попадающего в атмосферу.

Итоговый результат следующий: человеческая деятельность поставляет в атмосферу более 60% соединений серы, около 40-50% соединений азота. 

Как  образуются кислотные дожди? 

В атмосфере оксид серы (IV), под действием солнечной энергии окисляется до газообразного оксида серы(VI), а при взаимодействии последнего с водяным паром образуются капельки серной кислоты:

         Свет +О2

SO2   → SO3 →H2SO4:

1) 2SO2 + O2  = 2SO3       

2) SO3 + H2О  = H2SO4

Процесс образования азотной кислоты в природе:

2NO + O2  =  2NO2

4NO2 + 2H2O + O2  = 4HNO3

Угольная кислота:

СO2 + H2O → угольная кислота

 Оксиды, попадая в атмосферу, реагируют с молекулами воды, образуя кислоты. Оксиды серы, попадая в воздух, образуют серную кислоту, оксиды азота – азотную. Следует учитывать и такой факт, что в атмосфере над крупными городами всегда содержатся частицы железа и марганца, выступающие катализаторами реакций. Поскольку в природе существует круговорот воды, то вода в виде осадков рано или поздно попадает на землю. Вместе с водой попадает и кислота. 

Последствия кислотных дождей.

Кислотные дожди заметно повышают кислотность озер, прудов, водохранилищ, в результате чего там постепенно вымирает их естественная флора и фауна. Наиболее чувствительными оказываются реки и озера. В результате изменения экосистемы водоемов, происходит их заболачивание, засорение, повышенная илистость.  Кроме того, в результате таких процессов вода становится непригодной для использования человеком. В ней повышается содержание солей тяжелых металлов и различных токсичных соединений, которые в нормальной ситуации поглощаются микрофлорой водоема.

Вредное воздействие на животный мир водоёмов.

Происходит гибель рыб. В водоёмах, где уровень рН менее 5,1, не было поймано ни одной рыбы. Объясняется это не только тем, что погибают взрослые экземпляры рыб  при рН равном 5.0, а также  и тем, что большинство рыб не может вывести мальков из икринок.  В результате происходит сокращение числового и видового состава популяций рыб. Так же углекислый газ, растворяясь в воде, влияет на поведение рыб. У них нарушается координация и исчезает чувство опасности. Нервные клетки находятся в состоянии постоянного возбуждения. Так создается эффект, подобный опьянению.

Серная и азотная кислоты, попадая в моря, озёра, реки,  могут вызвать гибель водных обитателей – моллюсков. Объясняется это тем, что раковина моллюсков состоит из вещества карбоната кальция. При попадании кислот в воду, происходит реакция между карбонатом кальция и кислотой:

СaCO3 + 2HCI →  CaCI2 + CO2 + H2O

При длительном воздействии кислоты на раковину моллюска, происходит её разрушение.

Вредное воздействие на растительность.

Кислотные дожди действуют на растительный покров.  Воздействие происходит в высокогорных районах, где кроны деревьев оказываются в прямом смысле погруженными в кислотные облака. Излишне кислая вода разрушает листья и ослабляет растения. Это происходит и за счёт снижения уровня питательных веществ в почве и, как следствие, увеличение доли токсичных веществ. Особенно страдают хвойные деревья, так как медленное обновление листвы не дает им возможности самостоятельно устранять последствия кислотных дождей. Очень подвержены таким осадкам и молодые леса, качество которых стремительно падает.

Влияние кислотных дождей на здоровье человека. 

Сами по себе кислотные дожди не оказывают непосредственного воздействия на здоровье человека – попав под такой дождь или поплавав в водоеме с подкисленной водой, человек ничем не рискует. Угрозу для здоровья представляют соединения, которые образуются в атмосфере из-за попадания в нее оксидов серы и азота. Образующиеся сульфаты переносятся воздушными потоками на значительные расстояния, вдыхаются многими людьми, и, как показывают исследования, провоцируют развитие бронхитов и астмы.

Разрушение творений рук человека.

Под влиянием воздействия кислотных дождей, медленно  разрушаются фасады зданий, памятники культуры и архитектуры, трубопроводы. Было проведено много исследований, и все они говорят об одном: за последние три десятилетия процесс воздействия кислотных дождей значительно вырос. В результате под угрозой оказываются не только мраморные скульптуры, витражные стекла старинных зданий, но и изделия из кожи и бумаги, имеющие историческую ценность.

Воздействию кислотных дождей подвергаются также машины.

Кислотные дожди влияют на земную кору.

Вода и углекислый газ, просачиваясь через почву, растворяют известняки (CaCO3), образуя за сотни тысяч лет карстовые пещеры, так как  в ходе химической реакции:

CaCO3 +CO2 +H2O →Ca(HCO3)2,  образуется растворимый в воде гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2, который вымывается водой и образуются пустоты (пещеры).

В пещерах часто образуются известковые отложения: сталактиты и сталагмиты. Сталактиты – отложения в карстовых пещерах, свисающих с потолка (сосульки, соломинки и т.д). Сталагмиты – отложения, растущие навстречу сталагмитам в виде конусов, столбов со дна пещер и других подземных карстовых полостей навстречу сталактитам, иногда смешиваясь с ними, образуя сталагнат.

Механизм образования сталактитов и сталагмитов:

Вода, проникая в пещеру, растворяет известняк:

CaCO3 +CO2 +H2O →Ca(HCO3)2

 CaCO3 +CO2 +H2O →Ca2+ + 2HCO32-

 При определённых условиях, реакция идёт в,  обратную сторону, происходит разложение гидрокарбоната кальция, образуется карбонат кальция, который образует отложения в виде сталактитов и сталагмитов.

Методы борьбы с кислотными дождями:

1) сокращение выбросов деятельности предприятий, как в атмосферу, так и в воду;

2) строго соблюдение правил утилизации растворителей и других веществ, содержащих токсичные и вредные химические соединения.

3) поиск альтернативных источников добычи энергии;

4) экологически безопасный автотранспорт;

4) новые технологии производства и технологии очистки выбросов в атмосферу.

Повлиять на установку фильтров, внедрение альтернативных способов производства может далеко не каждый, но вот соблюдение экологической культуры и воспитание подрастающего поколения экологически грамотным и культурным – не только возможно, это должно стать нормой поведения каждого человека.  

Думая о будущем планеты Земля, стоит думать не о том, что ждет человечество, а о том, в каком мире будут жить дети, внуки и правнуки. Только личная заинтересованность может подвигнуть человека на реальные шаги.