Атмосферный воздух города Нальчика (стр. 9 )

«Кислотные дожди».

Цель работы

Изучить процессы сгорания серы: а) на воздухе, б) в кислороде Изучить растворение продуктов сгорания серы в воде Выяснить, как образуются кислотные дожди Изучить их влияние на растения

Что нужно для опыта Сжигание серы в воздухе:

Серный цвет (порошок серы) Стеклянный цилиндр Ложечка для сжигания Часовое стекло Спиртовка Лист зеленого растения (хлорофитум) Набираем порошок серы в ложечку Поджигаем серу в ложечке в пламени спиртовки Вносим ложечку с горящей серой в цилиндр Наблюдаем белый дым от горения серы

Добавление воды

С помощью промывалки вливаем в цилиндр воду В полученный раствор кладем лист зелёного растения хлорофитума Закрываем цилиндр часовым стеклом и оставляем на сутки

Что нужно для опыта Сжигание серы в кислороде:

Серный цвет (порошок серы) Пероксид водорода и диоксид марганца (для получения кислорода) Стеклянный цилиндр Ложечка для сжигания Часовое стекло Спиртовка Лист зеленого растения (хлорофитум) Наливаем в цилиндр примерно 10 мл раствора пероксида водорода, добавляем диоксид марганца Начинается выделение кислорода по реакции 2H2O2  = 2H2O + O2 (диоксид марганца – катализатор реакции) Серу насыпаем в ложечку и поджигаем в пламени спиртовки Ложечку с зажженной серой вносим в цилиндр и кислородом Сера горит ярко-фиолетовым пламенем Образуется белый дым

Добавление воды

С помощью промывалки вливаем в цилиндр воду В полученный раствор кладем лист зелёного растения хлорофитума Закрываем цилиндр часовым стеклом и оставляем на сутки

Через  сутки

На фотографии видно, как сильно повреждаются листья хлорофитума при действии «кислотного дождя»

Добавили лакмус, мел и магний

С помощью пипетки капаем на полоски красной и синей лакмусовой бумаги по 2 капли «кислотного дождя – раствора продуктов сгорания серы в воде Капаем «кислотный дождь» на кусочек мела Капаем «кислотный дождь» на магниевую стружку Красная лакмусовая бумага осталась без изменений, а синяя покраснела Мел запузырился, выделяется углекислый газ Магний начал растворяться, выделился водород

Выводы

При проведении опыта окисление диоксида серы до триоксида серы не происходит. Но эта реакция идет в атмосфере и в промышленности при нагревании в присутствии катализатора. Кислотные дожди разрушают растительные клетки, растворяют магний и мел. Металлические детали и памятники архитектуры, если на них постоянно действуют кислотные дожди, будут разрушаться (из-за коррозии).

Чтобы предотвратить кислотные дожди, надо улавливать примеси диоксида серы (из трубы).

Показательным примером может служить влияние кислотных дождей на архитектурные сооружения и памятники. Обычные материалы для каменной кладки - это известняк, мрамор, песчаники, базальт, гранит. Кроме того, используются и искусственные материалы, такие, как кирпич, бетон, различные известковые растворы. Хорошо известно, что эти материалы в основном состоят из карбонатов и силикатов, все обладают высокой чувствительностью к воздействию кислых осаждений и к присутствию атмосферного . Так, например, если взять мрамор, то под действием указанных химических агентов протекают следующие реакции:

Основной реакцией, ответственной за разрушение мрамора и повреждения памятников, является образование сульфата, которое происходит на поверхности этих материалов. При этом окисление  до  происходит за счет каталитического действия таких поверхностных примесей, как , копоть, влага, а также благодаря окисляющим серу бактериям. Обобщение большой информации, в том числе и рассмотренной выше, позволяет сделать ряд далеко идущих выводов о влиянии кислотных дождей на окружающую среду. В частности, можно утверждать, что:

- кислотный дождь изменяет величину рН рек и озер и может вызвать их биологическую смерть;

- при поглощении почвами кислотный дождь выщелачивает основные природные минералы (калий, кальций, магний) и, унося их в подпочвенный слой, лишает деревья и растения питательных веществ;

- под влиянием кислотных дождей возрастает геохимическая подвижность алюминия, приводящая одновременно со снижением рН к возрастанию его концентраций и изменению его токсичных форм;

- кислотные дожди способствуют разрушению каменной кладки, а также архитектурных сооружений и памятников.

9. Изучение воздействия диоксида серы ( SO 2) на растения.

Загрязняющее вещество первоначально поступает в растение через устьица – отверстия, имеющееся на листьях и в нормальных условиях использующихся для газообмена. Диоксид серы, прежде всего, воздействует на клетки, которые регулируют открывание этих отверстий. Степень их открывания и факторы, влияющие на нее, в начальный период являются основными параметрами, определяющими интенсивность воздействия загрязнителей. Даже при очень малых концентрациях диоксид серы способен оказывать стимулирующее действие, в результате которого при достаточно высокой относительной влажности устьица остаются постоянно открытыми. В тоже время при высоких концентрациях диоксида углерода устьица закрываются. Кроме того, в случае высокой влажности устьица открываются, в случае низкой – закрываются.

Попав в межклеточные пространства листа, загрязняющее вещество вступает в контакт с мембраной окружающей клетку. При нарушении целостности этой полупроницаемой мембраны нарушается баланс питательных веществ и процесс поступления ионов.

Пройдя в клетку, диоксид серы взаимодействует с органеллами – метохондриями и хлоропластами, в том числе и с их мембранами, что может привести к весьма серьезным последствиям.

Однако сера необходима для нормального роста растений, и присутствие SO2 может оказывать влияние и на усвояемость серы. Растения потребляют серу в восстановленном состоянии. В присутствии SO2 основным продуктом становится сульфат; присутствует также цистеин, глютатион, и, по меньшей мере, одно не идентифицированное вещество. Основными промежуточными соединениями при восстановлении сульфатов являются сульфиты.

Возможна также дезактивация ферментов. Диоксид серы ингибирует различные биохимические реакции. Сульфиты, обладающие слабокислотными свойствами, дезактивируют некоторые ферменты, блокируя активные центры, препятствуя протеканию основной химической реакции; это явление известно как конкурентное ингибирование. Диоксид серы является конкурентным ингибитором дифосфаткарбоксилазы, препятствующим фиксации СО 2 в процессе фотосинтеза.

Хотя точный механизм действия SO2 на молекулярном уровне неизвестен, можно предположить, что основную роль играют присутствие избыточного количества окисленных форм серы, нарушение баланса с восстановленными формами и воздействие на жизненно важные ферменты.

Влияние диоксида серы на растения.

Наряду с действием SO2 на человеческий организм, большое значение имеет его влияние на растения. Концентрация SO2 1-2 млн-1 могут уже через несколько часов вызвать серьезное повреждение листьев в виде локализованных разрушений ткани (некрозов).У чувствительных растений хронические повреждения могут возникнуть уже начиная с концентраций 0.3 млн-1. Предельно допустимой даже для самых чувствительных растений считается концентрация 0.15 млн-1. Особенно подвержены воздействию SO2, помимо вечнозелёных хвойных деревьев, бобовые, а злаковые - ячмень.

Заключение

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.

Для всего живого на Земле важ­ны основные физические и хими­ческие свойства атмосферы как час­ти природной среды. Давление атмо­сферы считается нормальным при величине у поверхности Земли 760,1 мм рт. ст. В пределах земного шара существуют постоянные облас­ти высокого и низкого давления, что обеспечивает динамику атмосферы и формирование системы господству­ющих ветров. Это обеспечивает вер­тикальное и горизонтальное переме­шивание воздуха, рассеивание и ас­симиляцию загрязняющих веществ.

Давление атмосферы мы не за­мечаем, хотя на каждого человека давит примерно около 12 т. возду­ха. Для нас ощутимы лишь откло­нения давления при подъеме на высоту (понижение), при погруже­нии в воду (повышение). В абсо­лютном вакууме гибель живого наступает мгновенно. Однако ис­чезновение или резкое уменьшение атмосферного давления нашей пла­нете не угрожает.

Прозрачность атмосферы имеет очень важное средообразующее значение. Именно от нее зави­сит проницаемость атмосферы для солнечных излучений видимых час­тей спектра. Количество (интенсив­ность) солнечной энергии определя­ет интенсивность фотосинтеза — единственного природного процесса фиксации солнечной энергии на Зем­ле. Установлено влияние прозрач­ности на тепловой баланс Земли. Современные изменения прозрачнос­ти атмосферы в значительной мере определяются антропогенным вли­янием, что уже привело к возник­новению ряда проблем.

Весьма существенное значение имеет состоя­ние газового баланса в ат­мосфере. Атмосфера в пределах тропосферы (до высоты 15—16 км), где заключено более 90% всей ее массы, состоит по объему из азота (78,09%), кисло­рода (20,96%), аргона (0,93%), уг­лекислого газа (0,03%); она содер­жит также весьма малые доли инертных газов и озона.

 Атмосферный азот является гигант­ским источником первичного «сы­рья» как для деятельности азотфиксирующих микроорганизмов и водо­рослей, так и для промышленности азотистых удобрений.

Без кислорода невозможно дыха­ние, а значит, энергетика многокле­точных животных. Вместе с тем кислород - это продукт жизнедея­тельности, выделяемый фотосинтезирующими организмами. Накопление в ходе эволюции атмосферы и био­сферы всего 1% кислорода создало условия для бурного развития совре­менных форм жизни. При этом обра­зовался озоновый экран - защита от космических лучей высоких энергий. Однако происходит катастрофичес­кое уменьшение кислорода в атмо­сфере. За последние 10 лет количест­во его уменьшилось настолько, насколько уменьшилось за предыду­щие 10 тыс. лет сокраще­ния.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. , , Ладыгичев промышленных печей. Проектирование плавильных комплексов. Справочное издание. Т.1, кн.2. / Под ред. . - М. - Теплотехник, 2006. - 775 с.

2. , , Кочнов эффективности дожигания и охлаждение технологических газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей. Изв. вузов. Черная металлургия, 2009, №11. С.49-55.

3. , , Ладыгичев агрегаты: теплотехника, управление и экология. Справочное издание. В 4-х книгах, кн.1 / Под ред. . - М.: Теплотехник, 2005. - 768 с.

4. , , и др. Газоструйный стержневой излучатель. Патент РФ № 000. Опубл. 15.10.1994.

5.Ломаева загрязнений окружающей среды.- Тюмень, 1998.

6. , , Гущина практикум школьника. Методическое пособие для учителя. Издательский дом «Федоров». Издательство учебная литература, 2006. 

7. , , Гущина практикум школьника. Методическое пособие для учащихся. Издательский дом «Федоров». Издательство учебная литература, 2005. 

8. Ашихмина мониторинг: учебно-методическое пособие. М. : Академический проект Альма Матер, 2008.

9.Боголюбов жизненного состояния леса по сосне «Экосистема», 1999 // http://karpolya. ru/uploads/fajly/05sosny. pdf.

10. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / под ред. М: Мир, 1988.

11. Илькун атмосферы и растения. Киев: «Наукова думка», 1978.

12. , Мазепа -морфологические изменения хвои сосны в техногенных условиях. Журнал Лесоведение №1. 1987.

13. Рисунок «Хлорозы и некрозы хвои» //

14. и др. Здоровье людей и окружающая среда (учебное пособие);

15. и др. Охрана окружающей среды. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат 1991;

16. Болбас промышленной экологии. Москва : Высшая школа, 1993.