Муниципальное казенное образовательное учреждение Гимназия № 6 г. Усть-Джегуты Кислотные осадки Направление «Естественные науки» Секция «Химия»

Муниципальное казенное образовательное учреждение

Гимназия № 6 г.Усть-Джегуты

Кислотные осадки

Направление «Естественные науки»

Секция «Химия»

Автор:

Тебуева Зарина Умаровна

ученица МКОУ Гимназия №6

г.Усть-Джегуты

пос.Московский

9 класса «Б»

Руководитель:

Арустамян Светлана Александровна

учитель химии

МКОУ Гимназия №6 Г.Усть-Джегуты

пос.Московский

Oглавление

I.Цели

II.Введение

III.Oсновная часть.

1)Понятие о киcлотности pастворов атмосфеpных осадков, вод пpиpодных водоемов.

2)Источники кислотных осадков.

3)Xимические пpоцессы обpазования кислотных осадков.

4)Влияние кислотных осадков на человека и окpужающую сpеду.

5)Меpы боpьбы с кислотными осадками.

6.Приложение (Практическая работа)

IV.Анкетирование

V.Заключение

VI. Список использованной литературы

Цeлью даннoй исследoвaтeльской рaботы являeтся:

1.Oзнакомлeние с понятиями «водородный показатель» и «буферные растворы»

2.Изучение причин и последствий кислотных осадков

3.Развитие навыков работы с ресурсами Интернета

4.Развитие умений анализировать данные химического эксперимента и делать выводы

Oдна из глобальных и актуальнейших экологических проблем - проблема кислотных осадков.

1.Понятие о кислотности растворов атмосферных осадков, вод природных водоемов.

Прежде чем дать определение кислотным осадкам, рассмотрим кислотность и щелочность водных растворов.Eё выражают через молярную концентрацию ионов водорода, или гидроксид-ионов. Отрицательный десятичный логарифм (H⁺),называют водородным показателем (pH),а отрицательный десятичный логарифм lg концентрации OH ^-ионов-гидроксильным показателем(рОН).

Обычно применяют шкалу рН, указывающую на реакцию водной среды:

рН=0-2-сильнокислотная;

рН=2-4,5-умеренно кислотная;

рН=4,5-7-слабокислотная;

рН=7-нейтральная;

рН=7-9,5 -слабокислотная;

рН=9,5-11,5-умеренно щелочная;

рН=11,5-сильнощелочная.

Следует учитывать ,что значение рН-это показатель степени, в которую возведено число 10.

Поэтому разница между двумя соседними целочисленными значениями десятикратная(например, при рН=5 кислотность в 10 раз выше, чем при рН=6).

Кислотных природных водоемов и атмосферных осадков различна , её считают нормальной, если рН больше 5,6(из-за растворенного в воде углекислого газа). В поверхностных водах рН обычно колеблется в пределах 6,5-8,5(т.е. вода преимущественно слабощелочная). Таким образом, кислотные осадки-любые осадки(дожди, туманы, снег),кислотность которых выше нормальной.

2.Источники кислотных осадков.

Сернистый газ и оксиды азота - основные загрязнители, вызывающие в результате химических реакций кислотные осадки.

Соединения серы попадают в атмосферу как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности.

Источники естественной эмиссии серы

• Биологические процессы разрешения, происходящие в биосфере.

Анаэробные бактерии заболоченных зон приливов и отливов, устьев рек, некоторых почв, разрушая органические вещества, образуют газообразные соединения серы.

Предполагается, что выделение серы биологическим путем превышает 30-40 млн. т /год, что составляет около 1/3 всего выделенного количества серы;

• Вулканическая деятельность. При извержении вулканов в атмосферу наряду с большим количеством диоксида серы попадают сероводорот , сульфаты и элементарная сера. Это в среднем около 2 млн.т серы(2% от общего количества выбросов)

• Поверхность океанов. Выброс соединений серы незначителен.

Антропогенные источники серы

Наряду с естественными источниками загрязнения атмосферы соединениями серы все возрастающее значение имеет антропогенная деятельность. На её долю приходится 59-69% от общего количества выбросов серы в атмосферу:

• Переработка и сжигание различных видов топлива(каменный и бурый угли, торф, нефть и нефтепродукты, древесина).

• Выбросы предприятий черной и цветной металлургии (плавка серосодержащих руд),коксохимических и цементных заводов, предприятий по производству синтетических волокон, аммиака, целлюлозы, серной кислоты, серы.

Накопление в атмосфере оксидов азота.

Естественные источники

• Образование оксида азота(4) в атмосфере во время грозовых разрядов,

• Деятельность почвенных бактерий

Жизнедеятельность человека

С ней связана основная часть выбросов оксидов азота.

• Работа автотранспорта(по некоторым подсчетам,до 38% от общего количества N_xO_y поступающих в атмосферу из антропогенных источников).

• Теплоэнергетические установки (до 30%).

• Выбросы предприятий по производству минеральных удобрений, азотной и азотистой кислот, анилиновых красителей, нитросоединений, пластмасс.

• Электросварка и взрывные работы (взрывные газы содержат до 15-20% оксидов азота).

3.Химические процессы образования кислотных осадков.

Основные химические реакции,лежащие в основе поступления диоксида серы в атмосферу из природных источников,-это окисление сероводорода кислородом воздуха,или озоном:

2H₂S+3O₂=2H₂O+2SO₂;

H₂S+O₃=H₂O+SO₂

Деятельность человека, приводящая к образованию SO₂,в основном связана с сжиганием природных сульфидов(всем известная реакция обжига пирита,сульфида цинка и т.д.):

4FeS₂+11O₂=^800*C2Fe₂O₃+8SO₂;

2ZnS+3O₂=^800*C2ZnO+2SO₂

Далее в атмосфере диоксид серы превращается в оксид серы:

2SO₂+O₂ 2SO_3.

В чистом воздухе вероятность окисления диоксида серы мала. Но пылевые частицы, несущие оксиды и соли металлов (например ,железа и марганца)0выполняют роль катализаторов. Также, окислению способствуют ,повышенная влажность воздуха и туманы.

4.Влияние кислотных осадков на человека и окружающую среду.

При рассмотрении этого вопроса можно выделить объекты, в первую очередь подвергающиеся воздействию кислотных осадков: водные экосистемы, почвы, леса, человек и созданные им объекты.

Значение рН для водных экосистем чрезвычайно важно, так как от него зависит деятельность практических всех ферментов, гормонов и других белков в организме, регулирующих метаболизм, рост и развитие живых организмов.

Выпадение осадков с повышенной кислотностью ведет к серьезным изменениям и в почве.

Во-первых, происходит выщелачивание алюминия и тяжелых металлов, переход их из связанного состояния в свободную ионную форму.

В таком виде они проникают в живые организмы (растения, животных) и накапливаются там. Кроме того, повышенная концентрация ионов водорода приводит к вымыванию биогенов (ионы водорода вытесняют катионы калия, кальция, аммония, удерживаемые отрицательно заряженными частицами гумуса и глины).Дефицит биогенов в почве может вызвать замедление роста растений и повысить их уязвимость для естественных врагов при неблагоприятных погодных условиях.

Следует отметить,что большинство почв на планете, обладая буферной емкостью,пока справляются с нейтрализацией кислотных осадков(обычно буферная емкость поддерживается известняком).Но возможности любого буфера ограничены.

Вначале вещества,содержащиеся в буфере, нейтрализуют кислотные осадки и рН почвенного раствора меняется незначительно. Когда же буферные возможности почвы исчерпываются, происходит резкое понижение значения рН даже при незначительном поступлении кислоты в почву.

Для иллюстрации процессов , происходящих в почве,можно провести такой эксперимент. Берут 0,5 кг почвы,готовят две воронки с фильтром и закрепляют их над чистыми стеклянными стаканами. Половину образца почвы помещают в первую воронку и пропускают через нее 200 мл дистиллированной воды; измеряют рН почвенного раствора . Затем пропускают через ту же почву 200 мл кислого раствора с известным значением рН ( например, рН=4).Измеряют кислотность полученного раствора . Если рН выше 4 , это свидетельствует о способности почвы нейтрализовывать кислотные осадки (о ее буферной емкости ). Если рН равен 4, то это указывает на отсутствие буферной емкости почвы. Со второй половиной образца почвы можно проделать аналогичный опыт, предварительно добавив к образцу немного извести. По изменению рН полученного раствора , делают вывод о способности извести нейтрализовывать кислые растворы .

Известно негативное влияние кислотных осадков на лесные массивы. Опыты с моделированием кислотных дождей в теплицах продемонстрировали , что кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, и других потогенных организмов .Особенно страдают хвойные леса. Часто происходит дефолиация-сброс хвои и листвы.

На леса кислотные осадки оказывают и косвенное влияние - через почву.

В последнее время участились случаи губительного влияния , как прямого

так и косвенного, кислотных осадков на человека.

Например, доказана прямая зависимость между выпадением кислотных осадков и заболеваниями детей, живущих в городе Черновцы. В лечебные учреждения города в конце августа 1988 г. стали обращаться родители с маленькими детьми,у которых выпадали волосы.

Этому предшествовали катаральные явления,бронхоспазм , повышенная возбудимость, бессоница . Через 1-3 дня дети совсем лишались волос,чаще всего это наблюдалось у белокурых голубоглазых детей в возрасте 2-4 лет. Общее число пострадавших достигло 113 человек. К счастью ,началось постепенное восстановление волосяного покрова практически у всех заболевших детей. Микроаналитические методы позволили предположить,что названные симптомы-проявления токсического действия металлов, в частности таллия,повышенное содержание которого было обнаружено в почве,пробе воды,стекающей с крыш в некоторых районах города. Таллий был обнаружен в выпавших волосах и слюне детей. В волосах детей было также найдено большое количество алюминия. Появление таллия стало следствием выпадения кислотных осадков, обусловленных техногенными выбросами.

На здоровье человека, серьезное воздействие оказывает сернистый газ. Диоксид серы - наиболее вредный газ из числа распространенных загрязнителей воздуха. Он особенно опасен для здоровых людей,страдающих заболеваниями дыхательных путей. Установлена линейная корреляция между концентрацией сернистого газа в воздухе

И частотой заболевания населения хроническим бронхитом:

у=14,5х-13,3,

где у- процент заболевших бронхитом, х - концентрация сернистого газа в воздухе,мг./м².

Таким образом,при концентрации диоксида серы в воздухе 0,5 мг/м² заболевает бронхитом 6% населения,а при концентрации 6,8 мг/м²-заболевает практически каждый. Эти прогнозы совпадают с результатами исследований,проведенных в Германии и других европейских странах.

Кислотные осадки ускоряют разрушение строений,скульптур,выполненных человеком. Известняк и мрамор - излюбленные материалы для оформления фасадов зданий и сооружения памятников. Взаимодействие кислоты и известняка приводит к его быстрому выветриванию и эрозии.

5.Меры борьбы с кислотными осадками

Борьба с кислотными осадками может быть направлена с одной стороны, на их нейтрализацию.

1.Например, осуществляют известкование почв,водоемов,но это может привести к изменению кальциевого баланса воды или почвы и к таким изменениям в экосистемах,результаты которых будут непредсказуемы.

2.Предупредительные меры , связаны прежде всего с сокращением выбросов кислотообразующих веществ. По мнению ученых,сокращение таких выбросов всего на 50% фактически приостановило бы дальнейшее подкисление окружающей среды.

Добиться этого можно разными способами: заменой топлива (применение низкосернистого угля,низкосернистой нефти,природного газа),промыванием угля(измельчение и химическая очистка угля от серы перед сжиганием. Можно сжигать топливо в псевдосниженном слое ( в смеси с песком и известью),под действием вдуваемого снизу воздуха как бы кипит,при этом сера удаляется вместе с золой. Применение скрубберов (жидких фильтров) также сокращает нежелательные выбросы. Газообразные продукты сгорания пропускаются через распыленный водный раствор извести. Сернистый газ (а также углекислый газ,вызывающий парниковый эффект)поглощается гидроксидом кальция.

SO₂+Ca(OH)₂₌CaSO₃+H₂O;

CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃+H₂O;

2SO₂+O₂+2Ca(OH)₂=2CaSO₄+2H₂O

Важное значение приобретает замена существующих ТЭЦ на альтернативные электростанции(солнечные,ветряные,приливные,АЭС),которые,предотвращая выбросы оксидов серы и азота,еще и экономят энергию.

IV.Анкетирование

А1.Кислотные осадки

1.представляют собой различные виды атмосферных осадков (дождь, снег, туман, роса) с кислотностью выше нормы

2.представляют собой различные виды атмосферных осадков (дождь, снег, туман, роса)

3.представляют собой различные виды атмосферных осадков (дождь, снег, туман, роса) с кислотностью ниже нормы

А 2. Какую имеет реакцию чистая дождевая вода:

1. pH = 5.6 2. pH = 8.1 3. pH = 4.5

А3. Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу -(А) диоксид серы SO2 и (Б)оксиды азота NОх

1. только А 2. только Б 3. А и Б

А 4. SO2 + O2 = ?

1. Н2SO4 2. SO4 3. SO3

А 5. SO3 + Н2O = ?

1.SO4 2.Н2SO4 3. Н2SO3

А6. Впервые кислотные дожди были отмечены

1. в Западной Европе 2. в России 3.в Австралии

А 7. Когда в Стокгольме состоялась специальная международная конференция по кислотным дождям?

1.1999г. 2. 1982г. 3. 2002г.

А8. Первой жертвой кислотных дождей стала

1. земля 2. воздух 3. вода

А 9. Какие заболевания вызывает воздух, который загрязнен диоксидом азота NО2?

1.сердечные

2. респираторные, астматические, сердечные

А 10. Вредные свойства оксида азота (помимо кислотных дождей)

1.разрушение озонового слоя 2.парниковый эффект 3.все это

В анкетировании приняли участие ученики 9 «А» и 9«Б» класса Гимназии №6

г.Усть-Джегуты.

V.Заключение

Среди весьма серьезных проблем экологического плана наибольшее беспокойство вызывает нарастающее загрязнение воздушного бассейна Земли примесями, имеющими антропогенную природу. Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосферы, в том числе человека. В период промышленной и научно-технической революции увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей антропогенного происхождения. По ориентировочным данным ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенопроизводных и других соединений. Основными источниками атмосферных загрязнений являются энергетические установки, в которых используется минеральное топливо, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, авиационный и автомобильный транспорт. Ущерб, наносимый живой природе атмосферными загрязнениями и продуктам производственной деятельности человека, трудно оценить, но гибель лесов, загрязнение водных бассейнов, распространение аллергических заболеваний, нарушение биологического равновесия в экосистемах не в последнюю очередь связаны с высокими концентрациями агрессивных примесей в атмосфере (Израэль Ю.А. «Экология и контроль состояния природной среды»).

Плачевное состояние окружающей среды поставило современных ученых- экологов перед острой проблемой загрязнения нашей планеты. Необходимо найти новые методы решения этого вопроса. В настоящий момент ученые всего мира ищут выход из положения. Но не стоит забывать о том, что будущее планеты зависит в первую очередь от нас с вами.

VI.Список литературы

1.Журнал «Химия в школе №7», издательство «Центрхимпресс», 2010 год.

2.Израэль Ю.А. «Экология и контроль состояния природной среды».

3.Интернет - ресурсы: http//alhimik.ru/teleclass/pract/prac010203.shtml.

4.Хорват Л. «Кислотный дождь», Москва, Стройиздат 1990.

5.Энциклопедический словарь - справочник «Окружающая среда», издательство «Прогресс», М. 1993г.