Химические превращения загрязняющих кислотных веществ в атмосфере

Попадающие в воздух загрязняющие вещества в значительной мере подвергаются физическим и химическим воздействиям в атмосфере. Эти процессы идут параллельно их распространению. Очень часто загрязняющие вещества, испытав частичное или полное химическое превращение, выпадают в осадок, изменив таким образом свое агрегатное состояние.

Рассмотрим подробнее химические реакции и фазовые изменения, происходящие с атмосферными кислотными микроэлементами (веществами).

Химические превращения соединений серы

Сера попадает в атмосферу, имея промежуточную степень окисления, равную четырем. Если соединения серы находятся в воздухе в течение достаточно длительного времени, то под действием содержащихся в нем окислителей они превращаются в серную кислоту или сульфаты. Рассмотрим в первую очередь наиболее значительное с точки зрения кислотных дождей вещество — диоксид серы.

Реакции с участием диоксида серы могут протекать как в гомогенной среде, так и в гетерогенной. Одной из гомогенных реакций является взаимодействие молекулы диоксида серы с фотоном в видимой области спектра, относительно близкой к ультрафиолетовой области:

В результате этого процесса возникают так называемые активированные молекулы, которые обладают избыточной энергией по сравнению с основным состоянием («звездочка» означает активированное состояние). Активированные молекулы диоксида серы в отличие от «нормальных» молекул могут вступать в химическое взаимодействие с находящимся в воздухе в довольно больших количествах молекулярным кислородом, при этом образуется свободный радикал и далее оксид серы (VI) и озон:

Образовавшийся оксид серы (VI), взаимодействуя с атмосферной водой, очень быстро превращается в серную кислоту, поэтому при обычных атмосферных условиях S03 не содержится в воздухе в значительных количествах. Параллельно может протекать и взаимодействие S02 с атомарным кислородом:

Эта реакция протекает в тех средах, где имеется относительно высокое содержание оксида азота (IV), который также под действием света выделяет атомарный кислород.

В последние годы было установлено, что описанные выше механизмы превращения диоксида серы в атмосфере не имеют превалирующего значения, так как реакции происходят главным образом при участии свободных радикалов. Возникающие при фотохимических процессах свободные радикалы содержат непарный электрон, благодаря чему обладают повышенной реакционноспособностью.

Одна из таких реакций протекает следующим образом:

В результате образуются молекулы серной кислоты, которые в воздухе или на поверхности аэрозольных частиц быстро конденсируются. Превращение оксида серы (IV) может осуществляться и в гетерогенной среде. Под гетерогенным превращением мы понимаем химическую реакцию, которая происходит не в газовой фазе, а в каплях или на поверхности частиц, находящихся в атмосфере.

Кроме оксида серы (IV), в атмосфере можно обнаружить значительное количество других природных соединений серы, которые в конечном счете окисляются до серной кислоты.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >