Номер 4, страница 31, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Подготовьте небольшой проект об экологических последствиях загрязнения атмосферы сернистым газом?

Решение

Источники загрязнения сернистым газом ($SO_2$)

Сернистый газ, или диоксид серы ($SO_2$), является одним из основных загрязнителей атмосферы. Его источники можно разделить на две большие группы: природные и антропогенные (связанные с деятельностью человека).

Природные источники:

• Вулканические извержения, при которых в атмосферу выбрасывается большое количество сернистых соединений.
• Лесные пожары.
• Процессы биологического разложения органических веществ (например, в болотах).

Антропогенные источники:

• Сжигание ископаемого топлива (угля, мазута), содержащего серу, на тепловых электростанциях, в котельных и промышленных печах. Это основной источник загрязнения $SO_2$.
• Металлургические предприятия, особенно при обжиге сульфидных руд (например, медных, цинковых, свинцовых).
• Производство серной кислоты.
• Работа дизельного транспорта.

Доля антропогенных источников в общем объеме выбросов $SO_2$ значительно превышает долю природных.

Ответ: Основными источниками загрязнения атмосферы сернистым газом являются антропогенные факторы, такие как сжигание ископаемого топлива (особенно угля) и промышленные процессы (металлургия), а также природные явления, например, вулканическая активность.

Химические превращения $SO_2$ в атмосфере и образование кислотных дождей

Попав в атмосферу, диоксид серы ($SO_2$) подвергается химическим превращениям. Под действием солнечного света и в присутствии катализаторов (частиц пыли, соединений металлов, оксидов азота) он окисляется до триоксида серы ($SO_3$):

$2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$

Триоксид серы, в свою очередь, очень активно реагирует с водяным паром ($H_2O$), который всегда присутствует в атмосфере, образуя серную кислоту ($H_2SO_4$):

$SO_3 + H_2o \rightarrow H_2SO_4$

Серная кислота является сильной кислотой. Растворяясь в атмосферной влаге (каплях облаков, тумана, дождя), она значительно понижает её pH (водородный показатель). Осадки, имеющие pH ниже 5.6 (естественная кислотность дождевой воды из-за растворенного $CO_2$), считаются кислотными. Эти осадки могут выпадать в виде дождя, снега, тумана или даже в сухом виде (оседание сульфатных частиц) на значительном расстоянии от источника выбросов.

Ответ: В атмосфере сернистый газ ($SO_2$) окисляется до триоксида серы ($SO_3$), который, реагируя с водой ($H_2O$), образует серную кислоту ($H_2SO_4$). Растворение этой кислоты в атмосферной влаге приводит к образованию кислотных дождей.

Экологические последствия кислотных дождей

Кислотные дожди оказывают комплексное негативное воздействие на окружающую среду.

• Воздействие на водоемы: Попадая в озера и реки, кислотные осадки вызывают их закисление (снижение pH). Это приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб, а также многих видов водных беспозвоночных и растений. Вода становится "мертвой", прозрачной, так как в ней исчезает жизнь.
• Воздействие на почву и леса: Кислотные дожди вымывают из почвы жизненно важные для растений питательные вещества (кальций, магний, калий) и одновременно высвобождают токсичные для них ионы алюминия. Это ослабляет деревья, повреждает их листья и хвою (вызывая "ожоги"), снижает устойчивость к болезням, вредителям и холоду, что в итоге приводит к усыханию и гибели лесов.
• Воздействие на рукотворные сооружения: Серная кислота активно разрушает строительные материалы, особенно известняк, мрамор и бетон. Она вступает в реакцию с карбонатом кальция ($CaCO_3$), превращая его в гипс ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$), который легко смывается водой. Это приводит к разрушению памятников архитектуры, зданий и скульптур. Также кислотные дожди ускоряют коррозию металлических конструкций.

Ответ: Экологические последствия включают закисление водоемов и гибель водной флоры и фауны, деградацию почв и гибель лесов, а также разрушение зданий, памятников и коррозию металлов из-за химического воздействия кислотных осадков.

Влияние сернистого газа на здоровье человека и живых организмов

Сернистый газ и образующиеся из него частицы сульфатов оказывают прямое вредное воздействие на живые организмы.

• Влияние на человека: При вдыхании $SO_2$ раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Высокие концентрации могут вызывать кашель, затрудненное дыхание, спазм бронхов. Особенно уязвимы люди, страдающие хроническими заболеваниями легких, такими как астма и бронхит. Мелкие сульфатные частицы способны проникать глубоко в легкие, вызывая или усугубляя сердечно-сосудистые и респираторные заболевания.
• Влияние на растения: Даже при концентрациях, не вызывающих кислотных дождей, $SO_2$ может напрямую повреждать растения. Проникая через устьица листьев, он нарушает процессы фотосинтеза и дыхания, вызывает пожелтение и отмирание тканей листа (хлороз и некроз), что замедляет рост и снижает урожайность сельскохозяйственных культур.

Ответ: Сернистый газ негативно влияет на здоровье человека, вызывая раздражение дыхательных путей и обостряя хронические заболевания легких и сердца. Он также наносит прямой вред растениям, нарушая их физиологические процессы и приводя к снижению продуктивности.

Пути решения проблемы загрязнения атмосферы сернистым газом

Борьба с загрязнением атмосферы $SO_2$ ведется в нескольких направлениях.

• Технологические методы: Основной метод — очистка дымовых газов от диоксида серы на промышленных предприятиях и ТЭС. Для этого используются специальные установки — скрубберы, в которых газы промываются раствором, связывающим $SO_2$ (например, известковым молоком). Также важным направлением является использование топлива с низким содержанием серы (очищенной нефти, природного газа) и предварительное удаление серы из угля.
• Энергосбережение и альтернативная энергетика: Снижение общего потребления энергии уменьшает объемы сжигаемого топлива и, соответственно, выбросы. Переход на возобновляемые источники энергии (солнечная, ветровая, геотермальная), которые не производят выбросов $SO_2$, является наиболее кардинальным решением проблемы.
• Законодательные и международные меры: Установление строгих государственных нормативов на содержание серы в топливе и на максимально допустимые выбросы $SO_2$ для предприятий. Заключение международных соглашений (например, Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния) для совместного решения проблемы, поскольку загрязнители могут переноситься на тысячи километров.

Ответ: Решение проблемы загрязнения атмосферы $SO_2$ заключается в комплексном подходе: внедрении технологий очистки выбросов (скрубберы), использовании низкосернистого топлива, развитии энергосбережения и альтернативной энергетики, а также в ужесточении экологического законодательства и международном сотрудничестве.