20. Поглощение сернистых и азотных соединений.

КИСЛОТНОСТЬ ДОЖДЕВЫХ ОСАДКОВ.

В процессе формирования осадков после начала образования капель элементы облака продолжают поглощать частицы и молекулы газа. Поэтому воду облака или его кристаллы можно рассматривать как раствор амфотерных микроэлементов. Во время выпадения капли промывают слой атмосферы между облаками и поверхностью Земли. В это время поглощаются новые молекулы газа, и новые аэрозольные частицы захватываются падающей каплей.

Соединения серы. Происходит поглощение SO₂ с образованием HSO^-₃ и SO^2-₃. Поглощение происходит до наступления равновесия. SO₂ в капле превращается в SO^2-₃. сульфит-ион в большей степени превращается в сульфат-ион.

Пути превращения:

1. Реакция с растворенным молекулярным кислородом.

2. Озон способен окислять сульфат-ион при обычных атмосферных условиях и рН=5 в 80 раз быстрее, чем молекулярный кислород.

3. Окисление диоксида серы на поверхности твердых аэрозольных частиц в SO₃.

Преобразование сульфит-иона в сульфат-ион происходит почти полностью. В свежевыпавших осадках в среднем концентрация сульфата в 10 раз больше концентрации сульфита. В отстоявшихся осадках через определенное время сульфит почти не обнаруживается. Таким образом, содержание сульфата в воде осадков определяется двумя путями:1)поглощение и преобразование SO₂.2) растворение в капле аэрозольных частиц серной кислоты и сульфата.

Соединения азота. Выделяют два пути:1) поглощение каплями NO₂ c азотной и азотистой кислот. 2NO₂+H₂O<->HNO₃+HNO₂ 2) поглощение нитросодержащих частичек и паров азотной кислоты из воздуха.

В воздухе находятся не только кислотные вещества, но и щелочные. Самое важное из них – аммиак, который поглощается в каплях и частично нейтрализует кислоты. Кроме аммиака в некоторых местах в водные осадки могут попасть и другие щелочные вещества, способные к нейтрализации. Например: частицы пыли из почвы, попавшие в атмосферу. Частицы карбонатов кальция и магния, взаимодействуя с кислотными осадками, превращаются в соли кальция и магния, нитраты и сульфаты.

Кислотность дождевых осадков.

Если бы в воздухе не было микроэлементов, то значение рН было бы 5,6. Это значение уменьшается из-за наличия серы и азота. Если не учитывать антропогенное воздействие, то значение рН было осадков уменьшалось бы до 5. в результате деятельности человека рН уменьшается ещё больше. (Наибольшее кислотности установили в 1981 рН =2,25. такая вода фактически является кислотой, представляя опасность для окружающей среды и человека.)

21. «Сухие» осадки (сухие выпадения)

Кислые вещества могут выпадать на поверхность земли сухим способом. За это ответственны 2 процесса – турбулентная диффузия и гравитация. Турбулентное диффузионное движение возникает изза того, что в вертикальном от поверхности земли направлении увеличивается скорость движения воздуха. В конечном итоге градиент скорости и горизонтальное движение воздуха вызывает турбулентность. Таким путём кислые компоненты воздуха могут достигать поверхности земли.

Д=kdc/dz

Д – турбулентная диффузия (масса/площадь время)

K – коэффициент турбулентной диффузии

dc/dz – градиент концентрации или уменьшения концентрации определённого вещества, взятое в вертикальном направлении к поверхности земли.

Иногда поверхность земли не приёмник кислых вв, а источник этих вв. тогда и градиент и Д принимают отрицательные значения, такое осаждение характерно для веществ, находящихся либо в молекулярном состоянии, либо в близком к молекулярному. твёрдые и каплеобразные аэрозольные частицы на несколько порядков больше молекул, поэтому в этом случае надо принимать во внимание осаждение, протекающее за счёт гравитации: Д= kdc/dz+VgC

С – концентрация

Vg – Скорость гравитационного осаждения

Эта скорость пропорциональна массе частиц. При малом размере частиц (0,01мкм) в основном работает 1 слагаемое. Если же размер частиц больше 10мкм, то работает в основном 2 слагаемое – осаждение за счёт гравитации. частицы с размером 0,1 мкм – турбулентная диффузия уже неэффективна, а гравитация ещё не эффективна. Время пребывания таких частиц в атмосфере становится большим и они могут переносится за несколько тысяч км от источника их выброса: в частности SO2 газообразный осаждается на поверхность с относительно большой скоростью 0,5-1см/сек. Если же SO2 окисляется до H2SO4, то образуются аэрозольные частицы с размером 0,1мкм. Скорость осаждения таких частиц гораздо меньше, чем у SO2. Они могу пребывать в атмосфере значительно дольше и представлять опасность для отдалённых территорий, следовательно для определения скорости сухого осаждения аэрозольных частиц необходимо знать закономерность распределения частиц по размерам. Установлено, что количество соединений серы, выпадающих в результате сухой седментации в 2 раза больше, чем соединений азота.