В статье автор пытается определить кислотность осадков, выпадавших на протяжении длительного периода.
Ключевые слова: Калининград, сернистая кислота, осадок, окружающая среда, город, влажный воздух, водяной пар атмосферы, порция осадков.
Тема данной работы является актуальной, так как нахождение в Калининграде промышленных предприятий, которые являются основными загрязнителями окружающей среды, а также резкое увеличение количества автотранспорта приводит к выбросам в атмосферу большого количества углекислого газа и других кислотообразующих оксидов. Техногенные выбросы оксидов серы и азота в последние годы сильно увеличились, в связи с этим наблюдается неизменное повышение кислотности дождей.
Цель работы заключалась в определении кислотности выпадающих осадков.
В ходе работы были поставлены и решены следующие задачи :
— Теоретическое ознакомление с механизмом образования кислотных осадков, их влиянием на окружающую среду;
— Ознакомление с источниками кислотообразующих выбросов;
— Проведение эксперимента, позволяющего определить кислотность осадков, выпадающих в городе Калининграде.
Объект исследования данной работы — экологический мониторинг окружающей среды.
Предмет исследования — кислотность выпадающих осадков в городе Калининграде.
Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу — диоксид серы SO 2 и оксиды азота.
Естественная фоновая концентрация SO 2 в атмосфере достаточно стабильна, включена в биохимический круговорот и для экологически благополучных территорий России равна 0,39 мкг/ м 3 . Эти концентрации значительно ниже принятого в мировой практике предельно допустимого значения (ПДК) по SO 2 , равного 15 мкг/м 3 . Оксид серы (IV) образуется при сжигании богатого серой горючего (уголь и мазут) на электростанциях. При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс.т. серы в виде главным образом её диоксида; в 4–5 раз меньше окисленной серы даёт сжигание мазута. В России выбросы диоксида серы составляют более 30 % всех вредных промышленных выбросов. [3]
Рис. Механизм образования кислотных дождей
Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот. Частично, диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в (серный ангидрид) SO 3 , 2SO 2 + O 2 = 2SO 3, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует сернистую кислоту SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 . Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной: 2H 2 SO 3 + O 2 = 2H 2 SO 4 . Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водой атмосферы:
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2 . Приведенные реакции и процессы, характеризующие механизм образования кислотных дождей, отображены на рисунке, приведенном выше.
Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе в 1950-х гг. В последние годы, согласно результатам измерений Росгидромета, наблюдается неизменное повышение кислотности дождей (минимальное значение рН = 3,1–3,4). [3]
Специфическая особенность кислотных дождей — их трансграничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих выбросов воздушными течениями на большие расстояния. Почти все страны одновременно являются «экспортерами» своих и «импортерами» чужих выбросов.
Экспериментальная часть
Целью нашей работы являлась практическое исследование на кислотность осадков, выпадающих в городе. Поставив целью своей работы, определение кислотности дождевой воды, мы собирали осадки. Порции осадков собирались в чистые сухие пробирки. В каждой порции осадков мы определяли показатель кислотности, для чего применяли индикаторы — лакмус, фенолфталеин, универсальный, бромкрезоловый зеленый. Кислотность в пробе определяли по шкале рН. Кислотность выпавших осадков высчитывали как среднее значение по результатам 3-х проб. Для каждого конкретного случая учитывались направление и скорость ветра. Результаты исследования сведены в таблицу № 1.
Проанализировав розу ветров города и сопоставив ветры, дующие над городом в дни выпадения осадков, в результате работы был сделан вывод о неблагоприятной обстановке в городе.
Таблица 1
Результаты исследования осадков на кислотность
|
№ |
Дата |
Вид осадков |
ветер |
Характер Среды |
рН |
|
|
направление |
скорость, м/с |
|||||
|
1 |
7.10.19 |
дождь |
юго-западный |
5–10 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
2 |
16.11.19 |
дождь |
западный |
7–12 м/с |
кислая |
4,8 |
|
3 |
15.12.19 |
снег |
западный |
7–12 м/с |
щелочная |
8,0 |
|
4 |
28.12.19 |
снег |
восточный |
7–12 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
5 |
2.01.20 |
снег |
западный |
2–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
6 |
4.03.20 |
дождь, снег |
западный |
7–12 м/с |
кислая |
4,8 |
|
7 |
26.03.20 |
дождь |
восточный |
5–10 м/с |
кислая |
4,8 |
|
8 |
7.04.20 |
дождь |
восточный |
слабый |
нейтральная |
6,0 |
|
9 |
2.12.20 |
снег |
восточный |
9–14 м/с, до 22 м/с |
щелочная |
7,5 |
|
10 |
17.12.20 |
снег |
северо-западный |
5–9 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
11 |
12.01.21 |
снег |
западный |
7–12 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
12 |
13.01.21 |
снег |
западный |
5–7 м/с |
кислая |
5,2 |
|
13 |
10.02.21 |
снег |
западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,4 |
|
14 |
25.02.21 |
снег |
восточный |
9–14 м/с, до 18 м/с |
кислая |
5,2 |
|
15 |
17.06.21 |
дождь |
западный, гроза |
9–15 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
16 |
17.07.21 |
дождь |
восточный |
5–10 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
17 |
18.07.21 |
дождь |
западный, гроза |
5–10 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
18 |
20.07.21 |
дождь |
западный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
19 |
9.08.21 |
дождь |
северо-западный |
5–10 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
20 |
18.09.21 |
дождь |
восточный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
21 |
17.10.21 |
дождь |
северо-западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,4 |
|
22 |
18.11.21 |
дождь |
восточный |
3–5 м/с |
кислая |
5,4 |
|
23 |
9.12.21 |
снег |
западный |
7–12 м/с |
кислая |
4,8 |
|
24 |
7.01.22 |
снег |
западный |
7–12 м/с |
кислая |
4,8 |
|
25 |
10.01.22 |
снег |
северо-западный |
5–7 м/с |
кислая |
4,8 |
|
26 |
17.01.22 |
снег |
западный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
27 |
1.02.22 |
снег |
западный |
1–3 м/с |
кислая |
5,0 |
|
28 |
2.02.22 |
снег с дождем |
западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,0 |
|
29 |
4.02.22 |
мокрый снег |
северо-западный |
1–3 м/с |
кислая |
5,0 |
|
30 |
5.02.22 |
дождь |
западный |
1–3 м/с |
кислая |
5,0 |
|
31 |
6.02.22 |
дождь |
западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,0 |
|
32 |
7.02.22 |
дождь |
западный |
7–12м/с |
кислая |
4,8 |
|
33 |
8.02.22 |
дождь |
северо-западный |
7–12 м/с |
кислая |
5,0 |
|
34 |
9.02.22 |
дождь |
западный |
7–12 м/с, до 18 м/с |
кислая |
5,0 |
|
35 |
10.02.22 |
мокрый снег |
северо-западный |
5–10 м/с |
кислая |
5,0 |
|
36 |
11.02.22 |
снег |
северо-западный |
3–5 м/с |
кислая |
4,9 |
|
37 |
14.02.22 |
снег |
северо-западный |
7–12 м/с |
кислая |
5,4 |
|
38 |
15.02.22 |
снег |
северо-западный |
5–7 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
39 |
18.02.22 |
снег |
северо-западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,0 |
|
40 |
21.02.22 |
снег |
северо-восточный |
7–12 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
41 |
22.02.22 |
снег |
западный |
5–7 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
42 |
1.03.22 |
дождь |
западный |
5–7 м/с |
кислая |
5,2 |
|
43 |
3.03.22 |
дождь |
западный |
3–5м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
44 |
4.03.22 |
дождь |
западный |
3–5м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
45 |
5.03.22 |
снег |
северо-западный |
5–7м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
46 |
26.03.22 |
дождь |
западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,2 |
|
47 |
29.03.22 |
дождь |
западный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
48 |
30.03.22 |
дождь |
западный |
7–9 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
49 |
31.03.22 |
дождь, град |
западный |
7–12 м/с, до 18 м/с |
кислая |
5,2 |
|
50 |
2.04.22 |
снег |
северо-западный |
5–7 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
51 |
3.04.22 |
снег |
западный |
5–7 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
52 |
5.04.22 |
снег |
западный |
5–7 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
53 |
15.04.22 |
дождь, снег |
северо-западный |
7–12 м/с |
кислая |
5,2 |
|
54 |
17.04.22 |
дождь, град |
западный |
7–12 м/с |
кислая |
5,2 |
|
55 |
18.04.22 |
дождь |
северо-западный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
56 |
22.04.22 |
дождь |
северо-западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,0 |
|
57 |
23.04.22 |
дождь |
северо-западный |
3–5м/с |
кислая |
5,0 |
|
58 |
24.04.22 |
дождь |
северо-западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,2 |
|
59 |
28.04.22 |
дождь |
восточный |
5–7 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
60 |
29.04.22 |
дождь |
восточный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
61 |
30.04.22 |
дождь |
северо-западный |
3–5 м/с |
нейтральная |
6,0 |
|
62 |
1.05.22 |
морось |
северо-западный |
3–5 м/с |
кислая |
5,3 |
Выводы.
В последние несколько десятилетий, в связи с быстрым развитием промышленности, в атмосферу было выброшено и выбрасывается большое количество загрязняющих веществ. В результате взаимодействия с различными газами и водными субстанциями они образуют вредные вещества, которые выпадают на поверхность земли в виде кислотных и щелочных дождей (КЩД), влияющих на жизнедеятельность живых организмов.
Исследования проводились в 2019–2022 годах по мере выпадения осадков. Было проанализировано 62 пробы выпадавших осадков. В результате получилось 28 проб (45,16 % от всех взятых случаев) с нейтральными, 32 пробы (51,6 %) с кислотными и 2 пробы (3,2 %) со щелочными осадками. Наблюдения проводились в дневное время суток (с 8 до 19 часов). Наибольшую повторяемость (более 54,8 %) КЩД имели при западных и северо-западных вторжениях воздушных масс, где расположены основные загрязнители атмосферы. Повторяемость нейтральных дождей, проникающих на территорию города с запада и востока, оказалась равной 45,2 %. Выпадению нейтральных осадков способствовала благоприятная ситуация: вторжение воздушных масс с северо-востока и востока, где практически отсутствуют источники загрязнения атмосферы.
По итогам исследования можно сказать, что обстановка в городе является относительно нестабильной, что говорит о загрязнении атмосферы над городом. При выпадении осадков необходимо ходить с зонтом или в головных уборах в целях сохранения здоровья. Для улучшения экологической ситуации необходимо ужесточить контроль за техническим состоянием автотранспорта и очистными сооружениями предприятий, в целях уменьшения выбросов сернистого газа котельные переводить на газ или использовать малосернистый уголь, эффективен и перевод автотранспорта на природный газ.
Литература:
- Крешков Курс аналитической химии. М. Наука, 1978
- Государственные доклады Госкомэкологии “О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации”
- Фелленберг Т. Загрязнение природной среды М.: Мир 1997
- Российская экологическая газета «Зелёный мир», 1994–1998;
- Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. В 3 кн. М. Бангея, 1996 т.3;
- Небел Б. Наука об окружающей среде. В 2-х т. М.: Мир, 1993
- Красилов В. А. Охрана природы: принципы, проблемы, приоритеты. М. Институт охраны природы и заповедного дела 1992.
