Источники и механизм образования кислотных осадков

Кислотными называют любые осадки - дожди, туманы, снег, отложения. Кислотные свойства обусловлены присутствием чрезвычайно активных ионов водорода (Н⁺), т.е. атомов водорода без электронной оболочки. Чем больше концентрация водородных ионов в растворе, тем выше его кислотность.

Аналогичным образом горький вкус и едкость растворов всех щелочей, или оснований, обусловлены присутствием гидроксильных ионов (ОН^-), т.е. кислород-водородной группы с лишним электроном.

Вам, вероятно, известно, что кислоты и основания нейтрализуют друг друга. Это происходит в результате соединения ионов Н⁺ и ОН^- с образованием воды.

Реальная концентрация ионов водорода вдоль кислотно-основного градиента выражается в единицах водородного показателя, или рН (рис 12). Шкала рН идет от 0 (крайне высокая кислотность), через точку 7 (нейтральная среда) до 14 (крайне высокая основность). Эти цифры - отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода, выраженной в граммах на литр. Например, рН=1 означает, что концентрация Н⁺ составляет 10^-1 г/л; рН=2 - 10^-2 г/л и т.д.

В точке рН=7 концентрация Н⁺ составляет 10^-7 г/л, но при этом концентрация ОН^- такая же. Величины рН больше 7 продолжают выражать отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, но важнее то, что они также обозначают увеличение концентрации ОН^-. Например, при рН=13 в растворе 10^-13 г/л Н⁺. Однако концентрация ОН^- в этой точке равна 10^-1 г/л.

Важно отметить, что, поскольку цифры на шкале рН выражают степени 10, то разница между каждыми единицами десятикратная.

В отсутствие любых загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (рН=5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием слабой угольной кислоты:

СО₂ + Н₂О ® Н₂СО₃ ® НСО₃^- + Н⁺

Таким образом, кислотными точнее называть осадки с рН<5,5. К сожалению, они выпадают в большинстве промышленных районов мира. На значительных площадях промышленных зон и вокруг крупных городов осадки, как правило, в 10 - 1000 раз кислее нормальных.

Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (Н₂SO₄) и азотной (HNO₃)кислот. Обычно кислотность на две трети обусловлена первой и на треть - второй. Присутствие в этих формулах серы и азота показывает, что проблема связана с выбросами этих веществ в воздух.