Кислотность осадков в Калининграде

Свидина, Валерия Артёмовна; Некрасова, Тамара Николаевна

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
№	Дата	Вид осадков	направление	скорость, м/с	Характер Среды	рН
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.

Кислотность осадков в Калининграде

Библиографическое описание:

Ключевые слова

Ответим на ваш вопрос!