- •Ответы на вопросы,
- •Распространенность атомов в ос
- •3. Круговорот кислорода в окружающей среде
- •4. Круговорот азота в окружающей среде
- •5. Круговорот углерода в окружающей среде
- •6. Солнечная радиация и ее преобразование. Энергетический баланс Земли. Распределение составляющих энергетического баланса.
- •7. Основные компоненты современной атмосферы. Температурный профиль атмосферы.
- •8. Неорганические, органические компоненты атмосферы. Аэроионы.
- •Аэроионы
- •9. Химические превращения соединений в атмосфере. Реакционноспособные частицы атмосферы. Озон. Молекулярный и атомарный кислород
- •10. Химические превращения соединений в атмосфере. Гидроксильный и гидропероксидный радикалы.
- •11. Химические превращения соединений в атмосфере. Оксиды азота. Диоксиды серы.
- •12. Фотохимическое окисление метана (схема превращений). Реакции гомологов метана. Атмосферная химия углеводородов. Алкены.
- •13. Химические превращения соединений в атмосфере. Бензол и его гомологи.
- •14. Фотохимия производных углеводородов. Альдегиды и кетоны.
- •15. Фотохимия производных углеводородов. Карбоновые кислоты и спирты. Амины и серосодержащие соединения.
- •16. Фотохимия загрязненной атмосферы городов. Фотохимическое образование смога.
- •17. Атмосферная химия галогенсодержащих соединений. Влияние окислов азота и галогенсодержащих органических соединений на слой озона.
- •18. Химия загрязненной атмосферы городов. Разрушение металлов, облицовки зданий, стекол. Проблема гибели лесов.
- •19. Основные виды природных вод. Классификация вод.
- •20. Группы, типы, классы, семейства, роды вод. Общая минерализация вод.
- •21. Ведущие и редкие ионы природных вод. Классификация природных вод по составу ионов.
- •22. Энергетическая характеристика ионов. Кислотно-основное равновесие в природных водоемах.
- •23. Окислительно-восстановительные условия природных вод.
- •24. Диаграмма стабильности воды ( ре-рН ).
- •26. Общая щелочность вод. Процессы закисления поверхностных водоемов.
- •27. Основные свойства воды. Газы природных вод
- •Газы природных вод
- •30. Загрязнения грунтовых, речных и морских вод органическими остатками.
- •31. Загрязнения грунтовых, речных и морских вод неорганическими остатками.
- •2 Кислотные выбросы.
- •32. Загрязнения грунтовых, речных и морских вод тяжелыми металлами.
- •33. Коррозия металлов в водной среде. Факторы, влияющие на интенсивность процесса коррозии.
- •34. Разрушение бетона и железобетона под действием воды.
- •35. Образование почвенного слоя. Классификация почвенных частиц по крупности и механическому составу.
- •Классификация почвенных частиц по их крупности
- •35. Элементный и фазовый состав почв.
- •37. Влагоемкость, водопроницаемость почв. Различные формы воды в почве.
- •38. Почвенные растворы.
- •39. Катионно-обменная способность почв. Поглотительная способность почвы. Селективность катионного обмена.
- •40. Формы соединений алюминия в почвах. Виды почвенной кислотности.
- •41. Соединения кремния и алюмосиликаты в почвах.
- •42. Минеральные и органические соединения углерода в почве. Значение гумуса. Диоксид углерода, угольная кислота и карбонаты
- •Органические вещества и их значение
- •43. Подразделение гумусовых веществ почвы.
- •44. Гумус. Специфические гумусовые соединения.
- •Фульвокислоты
- •45. Неспецифические гумусовые соединения. Негидролизуемый остаток.
- •46. Гумусовые кислоты почв.
- •47. Антропогенное загрязнение почв. Кислотное загрязнение.
- •48. Антропогенное загрязнение почв. Влияние тяжелых металлов на состояние почв и развитие растений.
- •49. Антропогенное загрязнение почв. Пестициды в почве.
- •50. Антропогенное загрязнение почв. Влияние водно-солевого режима на состояние почвы.
13. Химические превращения соединений в атмосфере. Бензол и его гомологи.
14. Фотохимия производных углеводородов. Альдегиды и кетоны.
В процессе фотохимического окисления гомологов метана, имеющих С-С-связи, возможно появление новых направлений процесса. Промежуточными продуктами окисления этих веществ являются карбонильные соединения – альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты, пероксиды и пероксикислоты. Участие в процессах окисления оксидов азота приводит к образованию озона и пероксиацилнитратов (ПАН) – соединений общей формулы R – C – O – O – NO2
||
O
Образование кислородосодержащих производных углеводородов и ПАН происходит по схеме
O O O
OH. O2 NO O2 // OH. // O2 //
RH → R → R–O–O → R–O → R–C–H → R –C → R –C–O–O → R–C–O–OH
альдегиды пероксо-
↓ ↓ ↓ NO2 кислоты
ROOH RCOOH R –C–O–O–NO2
пероксиды карбоновые \\
кислоты O ПАН
В случае высокой концентрации в воздухе углеводородов и оксидовазота, что обычно связано с загрязнением воздуха выхлопными газами автомобилей, в солнечную погоду при низкой влажности воздуха указанные токсичные продукты фотохимических превращений образуют аэрозоль, наблюдаемый в виде голубоватой дымки, – так называемый фотохимический смог.
Данные экспериментов по облучению выхлопных газов автомобилей, моделирующих образование фотохимического смога, показывают, что увеличение содержания озона в пробах воздуха начинается после достижения максимума отношения концентраций [NO2]/[NO].
15. Фотохимия производных углеводородов. Карбоновые кислоты и спирты. Амины и серосодержащие соединения.
16. Фотохимия загрязненной атмосферы городов. Фотохимическое образование смога.
Особый тип загрязнения городской атмосферы, впервые отмеченный в 1944 г. в Лос-Анджелесе, получил название «фотохимического смога». В отличие от общеизвестного «лондонского смога» – густого тумана с примесью частиц сажи и оксидов серы, - фотохимический смог возникает под действием солнечного света, чаще всего в условиях устойчивой стратификации атмосферы, при низкой влажности воздуха. Признаком возникновения смога служит появление голубоватой дымки и вследствие этого ухудшение видимости. Наблюдается сильное раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз. Сохранения смоговой ситуации в течение длительного времени приводит к повышению заболеваемости и смертности населения. Особенно сильно смог влияет на детей и лиц пожилого возраста. Он оказывает вредное воздействие и на растительность, вызывая увядание и гибель листвы. К более отдаленным последствиям относятся усиление коррозии металлов, разрушение резины и сооружений.
Основными химическими соединениями, ответственными за эти свойства смога, служат озон и пероксиацетилнитрат (ПАН). Именно эти соединения придают смогу окислительный характер. Данные соединения образуются под действием солнечного света из компонентов, входящих в состав выхлопных газов автомобильного транспорта ( 1952 г., Хааген-Смит).
Увеличение концентрации озона связано с характерным изменением относительного содержания оксидов азота: оно начинается после того, как отношение концентрации NO2 и NO достигает максимума. С другой стороны, содержание ПАН увеличивается с возрастанием концентрации альдегидов.
Объяснение динамики накопления озона в атмосфере можно найти, рассмотрев процессы превращения оксидов азота в различных условиях. В тропосфере образование и разрушение молекул озона происходит в результате следующих циклических реакций:
CO + OH H + CO2
M
H + O2 HO2
HO2 + NO OH + NO2
h
NO2 NO + O(3P) (1)
M
O(3P) + O2 O3 (2)
O3 + NO O2 + NO2 (3)
Из уравнений видно, что концентрация озона будет возрастать при увеличении скорости конверсии NO в NO2 ( 3 1 3 ). Такое ускорение имеет место в атмосфере городов благодаря участию в реакциях углеводородов, карбонильных соединений и оксида углерода. Взаимодействие органических соединений с гидроксильными радикалами приводит к последовательным реакциям, которые можно записать в общем виде уравнениями:
R-H + OH R + H2O (1)
M
R + O2 ROO (2)
ROO + NO RO + NO2 (3)
где R- алкильная или ацильная группа
В случае алканов присоединение гидроксила дает радикалы, реагирующие в дальнейшем по уравнениям 2 и 3 . Фотолиз альдегидов и окисление СО приводят к гидропероксидному радикалу НО2 , который также быстро взаимодействует с NO:
h
R-CH=O R + HCO
HCO + O2 CO + HO2
HO2 + NO NO2 + OH
Увеличение относительного содержания ароматических углеводородов приводит к некоторому снижению концентрации и скорости накопления озона вследствие малого выхода пероксидных радикалов и удаления частиц оксидов азота в виде нитрофенолов. Аналогичных эффект имеет образование алкилнитратов и нитритов, пероксиацилнитратов и неорганических соединений азота, таких как водорастворимые N2O5 и HNO3.
Т.о., накопление озона зависит от соотношения начальных концентраций органических соединений - предшественников пероксидных радикалов и оксидов азота. При малой величине этого отношения скорость конверсии NO в NO2 мала и оксид азота включается в процесс разрушения озона
O3 + NO O2 + NO2
При очень высоком отношении озон также не будет накапливаться, во-первых, из-за связывания диоксида азота органическими радикалами , а во-вторых, из-за реакции образовавшегося О3 с углеводородами.
Пероксидный радикал в первую очередь вступает в реакции полимеризации с олефинами , в которых образование цепи продолжается до тех пор, пока радикал или молекула NO не вызовет обрыва цепи. Наряду с полимеризацией пероксидные радикалы могут взаимодействовать с NO2 , образуя пероксиацетилнитрат:
CH3CH=O + OH CH3C=O + H2O
CH3C=O +O2 CH3C(O)OO
CH3C(O)OO +NO2 CH3C(O)OONO2
Состав смога зависит от его происхождения, времени образования. Летом в Лос-Анджелеском смоге приимущественно присутствуют оксиды азота, озон, ПАН и другие соединения, пероксидного характера. Наряду с ПАН из пероксидных соединений следует отметить различные альдегиды, которые также вносят в смог долю токсичности. Из-за высокой реакционной способности О3, ОН, Н2О и О (3Р) в смоге появляется множество различных соединений, которые не все известны.