Трансформація сполук вуглецю в атмосфері

В більшості випадків СО можна розглядати як хімічно неактивний компонент повітря. Однак в стратосфері і під час фотохімічного смогу СО може окислюватись до СО₂ , взаємодіючи з вільним радикалом ОН^¯.

СО + ОН¯ → СО₂ + Н⁺

Трансформація сполук сірки в атмосфері.

Ще й досі детальний механізм трансформації з’єднань сірки досконало не встановлений. Найбільш імовірним рахується наступний процес окислення за участю вільних радикалів:

Н₂S + OH¯ →H₂O + HS,

HS + О₂ → ОН¯ + SО,

SО + НО₂ → SО + OH¯.

Отриманий із сірководню діоксид сірки, так само як і SО₂, що потрапляє із антропогенних джерел, окислюється далі:

SО₂ + OH¯→HSО₃

HSО₃ + НО₂ → SО₃ + 2OH¯.

SО₂ + НО₂→ SО₃ + OH¯.

Швидкість трансформації діоксиду сірки при середніх значеннях концентрації вільних радикалів в повітрі складає приблизно 0,1% за годину, що відповідає часу перебування SО₂ в атмосфері, рівному 5 діб. Процес трансформації SО₂ в повітрі значно прискорюється в промислових районах, де має місце збільшення вмісту вільних радикалів.

SО₃ (сірчаний ангідрид) легко взаємодіє з частинками атмосферної вологи і утворює розчин сірчаної кислоти:

SО₃ +Н₂О →H₂SО₄

Реагуючи з аміаком або з іонами металів, що присутні в частинках атмосферної вологи, сірчана кислота частково переходить у відповідні сульфати. Це в основному сульфати амонію, натрію, кальцію.

Під час дощу можливий процес окислення SО₂ після попередньої адсорбції їх краплями атмосферної вологи. В процесі окислення SО₂ в рідкий фазі активну участь приймають іони ОН¯ та НО₂³¯, які утворюються в процесі фотохімічних перетворень в повітрі. Кінцевими продуктами окислення SО₂ як в розчині, так і в газовій фазі, є сірчана кислота, яка утворюється у вигляді дрібнодисперсних аерозолів. Аерозолі вимиваються з атмосфери опадами і адсорбуються на поверхні землі. Таки явища мають назву кислотних дощів. Показник рН води кислотних дощів менший 5,6.

Відразу після викидів діоксиду сірки в атмосфері практично відсутні частинки сірчаної кислоти і сульфатів. Але з часом доля SО₂ в повітрі зменшується, одночасно збільшується доля H₂SО₄ і сульфатів. Кількість сірчаної кислоти в атмосфері досягає максимуму приблизно через 10 годин після викиду, а сульфатів – через 30-40 годин.

Трансформація сполук азоту в тропосфері.

З’єднання азоту в атмосфері представлені в основному оксидами азоту, аміаком, солями амонію, а також азотною кислотою і нітратами.

Більшість природних і антропогенних викидів в атмосферу містять оксид азоту NО. В тропосфері NО, взаємодія з вільним радикалом Н₂О, переходить в діоксид азоту:

NО + Н₂О → NО₂ + ОН¯.

Окислення оксиду азоту відбувається також під час взаємодії з озоном:

NО + О₃ → NО₂ + О₂.

Під дією сонячного випромінювання відбувається зворотня реакція – частина діоксиду азоту розкладається з утворенням оксиду азоту і атому кисню:

NО₂ → NО + О⁺

Атомарний кисень призводить до утворення в атмосфері молекул озону.

Внаслідок взаємодії діоксину азоту з гідроксильним радикалом відбувається утворення в атмосфері азотної кислоти:

NО₂ + ОН¯ → НNО₃

Основна кількість цієї кислоти видаляється з тропосфери разом з атмосферними опадами у вигляді розчину азотної кислоти та її солей.

Частина азотної кислоти розкладається з утворенням діоксину і триоксиду азоту, які знову включаються в атмосферний цикл його з’єднань:

НNО₃ → ОН¯ + NО₂

НNО₃ + ОН¯ → Н₂О + NО₃

Серед нітратів, що присутні в атмосфері, основна кількість представлені азотнокислим амонієм NН₄NО₃, який утворюється під час взаємодії аерозолів відповідних кислот з NН₃ і його аерозолями. З’єднання амонію виводяться з атмосфери разом з атмосферними опадами, а також внаслідок сухого осадження.

5. В наслідок високої ступені забруднення атмосферного повітря і при певних метеорологічних умовах виникає атмосферне явище, яке має назву – смог (в перекладі з англійської – дим).

Розрізняють наступні види смогів: фотохімічний, лондонський і льодовий.

Фотохімічний смог утворюється в ясну сонячну погоду, при низький вологості, при температурі вищій за 30ºС, при повній відсутності вітру і високому забрудненні повітря. При фотохімічному смозі спостерігається поява голубуватої димки або білого туману і пов’язане з цим погіршення видимості. Основними хімічними сполуками, завдяки яким проявляються ці властивості смогу, є озонід вуглецю і пероксиацилнітрати (ПАН), що утворюються внаслідок хімічних реакцій вуглеводнів, що знаходяться в повітрі, з оксидами вуглецю і азоту під впливом сонячної радіації (фотохімічний ефект).

Смог викликає у людей подразнення органів відчуття, хімічно діє як окислювач (посилює корозію металів, знижує щільність гумових виробів).

На Україні фотохімічний смог характерний для Донецька, Дніпропетровська, Запоріжжя, Кривого Рога.

Лондонський смог формується при вологості повітря біля 100%, температурі повітря 0ºС, тривалій відсутності вітру і високій концентрації продуктів згоряння твердого або рідкого палива (SО₂, сажі, оксидів вуглецю і азоту). Спостерігається в осінньо-зимовий період і характерний для районів з вологим морським кліматом. Цей смог отримав свою назву після виникнення цього явища в столиці Великобританії в грудні 1952 року, що тривало протягом двох тижнів. В цей період різко збільшились кількість легеневих і серцево-судинних захворювань, смертність серед населення збільшилась в 10 разів. Подібні випадки повторювались також в грудні 1956 і в січні 1957 років. Терміново були прийняті міри по зменшенню пило-газових викидів, завдяки чому забруднення атмосферного повітря в Лондоні значно знизилось і в подальшому цей смог катастрофічних наслідків для населення не викликав.

Для України смог типу лондонського характерний для Маріуполя, Одеси і інших приморських міст.

Льодовий смог властивий для міст, розташованих в північних широтах. Він утворюється при температурі нижче -30ºС, високій степені забруднення. При низькій температурі краплинки водяної пари перетворюються в кристали льоду, які зависають в повітрі у вигляді густого білого туману. На кристаликах льоду адсорбуються частинки і молекули токсичних речовин. Маса кристаликів льоду зростає і вони спускаються в приземний шар. Дихання в такому тумані стає неможливим. Для міст України льодовий смог не характерний.

Дата добавления: 2014-01-07