Нашли неточность, аошибку в тексте?

Выделите текст и нажмите
Ctrl + Enter и напишите вашу версию текста.
Спасибо.

Мы бесплатно разместим статьи, тексты, книги, публикации на Эко портале обращайтесь portaleco.ru@gmail.com

 Трансформация примесей в атмосфере.
(6 голоса, среднее 5.00 из 5)
Статьи - Экология города

Трансформация примесей в атмосфере.

Первый от поверхности Земли слой атмосферы — тропосфера является неравновесной химически активной системой. В ней непрерывно идут процессы, вызывающие изменение концентрации примесей в атмосферном воздухе.

Знания о механизмах и скорости процессов поступления выбросов из природных и антропогенных источников, переноса в другие сферы (воду, почву) или трансформации в атмосфере позволяют составить баланс атмосферной части глобального кругооборота веществ в природе.

Большинство газообразных примесей, выбрасываемых в атмосферу, находятся в восстановленной форме или в виде окислов с низкой степенью окисления (сероводород, метан, оксид азота). Анализ атмосферных осадков показывает, что возвращенные на поверхность земли примеси представлены в основном соединениями с высокой степенью окисления (серная кислота, сульфаты, азотная кислота, нитраты, диоксид углерода).

Таким образом, тропосфера играет роль глобального окислительного резервуара.

Процессы окисления примесей в тропосфере могут протекать по трем различным направлениям:

  1. окисление непосредственно в газовой фазе;
  2. окислению предшествует адсорбция примесей частицами воды, в дальнейшем процесс окисления протекает в растворе;
  3. окислению предшествует адсорбция примесей на поверхности взвешенных в воздухе частиц.

В роли окислителя могут выступать молекулы кислорода, перекись водорода, озон. Основную роль в процессах окисления, протекающих в атмосфере, играют свободные радикалы, прежде всего гидроксильный радикал ОН'. Он образуется в верхних слоях атмосферы путем фотодиссоциации воды и при других реакциях.

Трансформация соединений углерода в атмосфере. В большинстве случаев СО можно рассматривать как химически неактивный компонент воздуха. Однако в стратосфере и при фотохимическом смоге СО может окисляться до С02, взаимодействуя со свободным радикалом ОН':

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image128.jpeg

Фотохимическое окисление метана в тропосфере протекает в основном по радикальному механизму:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image129.jpeg

Образовавшийся на первой стадии метильный радикал при столкновении с молекулой кислорода дает другую неустойчивую частицу — метилпе- роксидный радикал.

Метилпероксидный радикал в атмосфере разлагается с образованием ме- токсильного радикала:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image130.jpeg

При взаимодействии метоксильного радикала с кислородом происходит образование формальдегида:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image131.jpeg

Молекулы СН20 подвергаются фотолизу при поглощении света в ближайшей ультрафиолетовой области:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image132.jpeg

Формильный радикал НСО образуется также при взаимодействии формальдегида с гидроксилрадикалом:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image133.jpeg

Реагируя с ОН' радикалом, формильный радикал образует оксид углерода, который является конечной стадией окисления органических соединений в атмосфере:Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image134.jpeg

Трансформация соединений серы в тропосфере.

 До настоящего времени детальный механизм трансформации соединений серы не установлен. Наиболее вероятным представляется протекание реакций окисления с участием свободных радикалов:

окисления с участием свободных радикалов

Полученный из сероводорода диоксид серы (как и SOv поступающий из антропогенных источников) окисляется далее:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image136.jpeg

Скорость трансформации диоксида серы при средних значениях концентраций свободных радикалов в воздухе составляет примерно 0,1% в час, что соответствует времени пребывания S02 в атмосфере, равному 5 сут. Процесс трансформации диоксида серы в воздухе резко ускоряется в промышленых регионах, где имеет место увеличенное содержание свободных радикалов.

Триоксид серы (серный ангидрид) легко взаимодействует с частицами атмосферной влаги и образует растворы серной кислоты:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image137.jpeg

Реагируя с аммиаком или ионами металлов, присутствующими в частицах атмосферной влаги, серная кислота частично переходит в соответствующие сульфаты. В основном это сульфаты аммония, натрия, ^альция.

Образование сульфатов происходит и в процессе окисления на поверхности твердых частиц, взвешенных в воздухе. В этом случае стадии окисления предшествует адсорбция, сопровождающаяся химическими реакциями с образованием сульфитов:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image138.jpeg

В дальнейшем при взаимодействии с молекулярным кислородом сульфиты переходят в соответствующие сульфаты.

В дождливую погоду возможен процесс окисления S02 после предварительной адсорбции их каплями атмосферной влаги. В процессе окисления S02 в жидкой фазе активное участие принимают ионы ОН~ и Н02~, которые образуются в результате фотохимических превращений в слое облаков. Конечными продуктами окисления S02 как в растворе, так и в газовой фазе, является серная кислота, которая образуется в виде мелкодисперсных аэрозолей. Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками и адсорбируются на поверхности земли. Такие явления называются кислотными дождями. Водородный показатель (рН) воды кислотных дождей менее 5,6.

В первые моменты после выброса диоксида серы в атмосфере практически отсутствуют частицы серной кислоты и сульфатов.

Со временем доля S02 в воздухе уменьшается, одновременно растет доля серы в виде H2SOA и сульфатов. Количество серной кислоты в атмосфере достигает максимума спустя 10 часов после выброса, а сульфатов — через 30—40 часов.

Трансформация соединений азота в тропосфере. Соединения азота в атмосфере в основном представлены оксидами азота, аммиаком и солями аммония, а также азотной кислотой и нитритами.

Большинство естественных и антропогенных выбросов содержат оксид азота N0. В тропосфере N0, взаимодействуя с гидропероксил-радикалом, переходит в диоксид азота:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image139.jpeg

Окисление оксида азота происходит также при взаимодействии с озоном:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image140.jpeg

Под действием солнечного излучения происходит обратная реакция — часть диоксида азота разлагается с образованием оксида азота и атома кислорода:

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image141.jpeg

Атомарный кислород приводит к образованию в атмосфере озона.

В результате взаимодействия диоксида азота с гидроксильным радикалом происходит образованиеIienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image142.jpegазотной кислоты:

Основное количество азотной кислоты выводится из тропосферы с атмосферными осадками в виде растворов HNO3 и ее солей.

Часть азотной кислоты разлагается с образованием диоксида или триок- сида азота, которые вновь включаются в атмосферный цикл его соединений: Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image143.jpeg

Среди нитратов, присутствующих в атмосфере, основное количество составляет азотнокислый аммоний NN4NOv который образуется при взаимодействии аэрозолей соответствующих кислот с NH3 и его аэрозолями. Соединения аммония выводятся из атмосферы с атмосферными осадками и в результате процессов сухого осаждения.


Похожие статьи:

Добавить статью в закладки

 
Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Полное или частичное копирование материалов сайта разрешается только при указании активной ссылки на экологический портал!
Материалы размещены и подготовлены для образовательных и некоммерческих целей.
ООО "Новая Экология" © 2010 - 2016