Сірчаний ангідрид SO 3
Людська діяльність призводить до того, що забруднення надходять в атмосферу в основному в двох видах - У вигляді аерозолів (зважених частинок) і газоподібних речовин.
Головні джерела аерозолів - промисловість будівельних матеріалів, виробництво цементу, відкритий видобуток вугілля і руд, чорна металургія та інші галузі. Загальне кількість аерозолів антропогенного походження, що надходять в атмосферу в Протягом року становить 60 млн. тонн. Це в кілька разів менше обсягу забруднень природного походження (пилові бурі, вулкани).
Набагато більшу небезпеку представляють газоподібні речовини, на частку яких припадає 80-90% всіх антропогенних викидів. Це сполуки вуглецю, сірки та азоту.
Найбільшу небезпеку являє собою забруднення сполуками сірки, які викидаються в атмосферу при спалюванні вугільного палива, нафти і природного газу, а також при виплавці кольорових металів і виробництві сірчаної кислоти. Антропогенний забруднення сіркою у два рази перевершує природне. Сірчаний ангідрид утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств відзначається при низької хмарності й високої вологості повітря. Рослини близько таких підприємств звичайно бувають густо засіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.
Найбільших концентрацій сірчистий газ досягає в північній півкулі, особливо над територією США, зарубіжної Європи, європейської частини Росії, України. У південній півкулі воно нижче.
З попаданням в атмосферу сполук сірки, азоту та хлору безпосередньо пов'язано випадання кислотних дощів. Механізм їх утворення дуже простий. Наприклад, триокис сірки в повітрі з'єднується з парами води, утворюючи розбавлену сірчану кислоту. Дрібні крапельки кислот діаметром 0,1-1,0 мкм у вигляді туману досить стійкі і не осідають, але вони можуть служити центром конденсації вологи, зливатися один з одним і випадати на землю у вигляді дощу. Кислотність розчинів висловлюють за допомогою водневого показника - рН. Чиста вода при температурі 20 В° С має рН = 7,0, звичайна дощова вода - в середньому 5,6 (деяку кислотність їй додає присутній в повітрі вуглекислий газ). Вода кислотних дощів має рН <5,0.
У деяких районах Швеції, Норвегії, США кислотність дощових вод становить 4,2-4,5, а концентрація кислот в них перевищує нормальну для дощів в десятки разів. Деякі дощові води містять ще більше кислоти. У 1974 р. в Шотландії під час грози рН дощової води складав 2,4, тобто в тисячі разів більше норми. Для порівняння, такий же водневий показник має 6% столовий оцет.
Кислотні дощі викликають важкі наслідки. Вже при рН менше 5,5 прісноводні риби відчувають себе пригнічено, повільніше ростуть і розмножуються, а при рН нижче 4,5 взагалі не розмножуються. Подальше зменшення рН призводить до загибелі риб, потім земноводних, а в кінці кінців - комах і рослин: організми не пристосовані до життя в кислотах. На щастя, загальна загибель запобігається грунтом, яка не тільки фільтрує через себе дощову воду, але і хімічно очищає її, обмінюючи катіони Н + на катіони натрію і калію. Очищаючі властивості грунту були відомі з давніх часів. Тіт Лукрецій Кар вважав, що навіть морську воду можна опреснить, пропускаючи її через грунт, В«бо при грубості їх, її гіркоти мерзенної початку, не йдучи в глибину, на поверхні тримаються грунту В». Такий же механізм природного очищення річкових та інших проточних вод. І лише при скупчення підкисленою дощової води в непроточних водоймах - озерах і ставках, особливо розташованих на кислих грунтах - очистка відбувається вкрай повільно або зовсім не відбувається. Все живе тоді гине.
Таке явище отримало сумну популярність, тепер уже ведеться статистика, скільки озер щорічно стають мертвими через кислотних дощів. У горах Андродіак (штат Нью-Йорк, США) більше половини з 214 озер вже не мають риби.
Кислотні дощі впливають і на грунт, викликаючи закислення її, оскільки іонообмінна здатність грунту не безмежна. Закислення негативно впливає на структуру, агрегатний стан грунту, пригнічує грунтову мікрофлору і рослини, викликає їх загибель. Це шкодить лісам, сільськогосподарським культурам.
Від кислотних дощів страждають будівлі та споруди, кам'яні і металеві конструкції. Особливо страждають мармурові та вапнякові споруди. Через підвищену кислотність міського повітря останнім часом помітно прискорилося руйнування мармурових споруд і пам'ятників, витримали натиск століть.
Особливість кислотних дощів - їх віддаленість від місця викиду оксидів сірки та азоту і прив'язка до певним географічним зонам, що пов'язано з тим, що перетворення оксидів сірки і азоту протікає порівняно повільно, а викиди заводських труб відносяться вітрами. Так, максимальна концентрація сірчаної кислоти досягається на відстані 250-300 км від місця викиду S0 2 . Ще менше швидкість зв'язування кислоти пилоподібними оксидами металів: максимальна концентрація сульфатів відзначається на 500-1000 км від місця викиду. Загальна ситуація з року в рік приблизно повторюється, оскільки троянда вітрів (значить, і троянда задимлення) та інші діючі фактори змінюються мало.
У Європі, де значну частину року панують південно-західні вітри, найбільш уразливі для кислотних дощів території на півночі її центральної частини: Великобританія, Німеччина, Швеція, Фінляндія і почасти інші країни. У той же час у Великобританії і Німеччини осаджується тільки від 1/10 до 1/3 частини викинутої трубами підприємств сірки, а в Скандинавських країнах, навпаки, в 2-3 рази більше сірки, ніж її виробляють власні заводи. Кислотні дощі не визнають територіальних кордонів.
Вчені й інженери прийшли до висновку: головний шлях попередження забруднення атмосфери повинен полягати в поступовому скороченні шкідливих викидів, ліквідації їх джерел. Тому необхідний заборона на використання високосірчистих вугілля, нафти і палива.
Необхідно відзначити, що у видаленні від джерел забруднення його хімічний склад досить стабільний. Однак у результаті господарської діяльності людини з'явилися вогнища вираженого забруднення повітряного басейну в тих районах, де розміщені великі промислові центри. Тут в атмосфері відзначають наявність різних твердих і газоподібних речовин, що роблять несприятливий вплив на умови життя та здоров'я населення.
До теперішнього часу накопичилося багато наукових даних про те, що забрудненість атмосфери, особливо в великих містах, досягла небезпечних для здоров'я людей розмірів. Відомо чимало випадків захворювань і навіть смерті жителів міст індустріальних центрів в Внаслідок викидів сірчаного ангідриду промисловими підприємствами при певних метеорологічних умовах. У зв'язку з цим в літературі часто згадуються отруєння людей в Лондоні, Лос-Анджелесі, і ряді інших великих містах не тільки Західної Європи, але і в Японії, Росії та ін
Особливо згубно діє на людину забруднення атмосфери в тих випадках, коли метеорологічні умови сприяють застою повітря над містом.
Забруднене повітря дратує здебільшого дихальні шляхи, викликаючи бронхіт, емфізему, астму. До подразників, що викликають ці хвороби, відносяться SO 2 і SO 3 , азотисті пари, HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , H 2 S, фосфор і його сполуки. Дослідження, проведені у Великобританії, показали дуже тісний зв'язок між атмосферним забрудненням і смертністю від бронхітів (табл. 1)....
