- •Контрольные вопросы
- •Какие проблемы гидросферы Вы отнесли бы к глобальным? Почему?
- •С какими аномальными свойствами воды связано влияние гидросферы на климат?
- •Почему вблизи океанов и морей климат более мягкий?
- •В каком виде может находиться вода в гидросфере?
- •Какие способы классификации природных вод Вы знаете?
- •На что, зачем и почему в мире ежегодно расходуется основное количество пресных вод?
- •Почему использование воды в сельском хозяйстве, в промышленности и в быту приводят к деградации воды? в чем сходство и различие этих причин?
- •Какие единицы используются для выражения концентрации воды при записи ее состава в виде формулы Курлова? Как их можно рассчитать, зная концентрацию, выраженную в весовых процентах?
- •Сформулируйте закон Дитмара. Для решения каких практических задач он используется?
- •Какие анионы и катионы, содержащиеся в природных водах, называют главными? Почему?
- •Как на основании термодинамических данных оценить растворимость минералов в воде? Какие критерии устойчивости минералов Вы знаете?
- •Что такое «агрессивность» природных вод?
- •Что такое «неустойчивость» минералов?
- •Для каких целей удобно использовать понятия: а) «агрессивности» природных вод; б) «неустойчивости минералов?
- •В чем отличие понятий «произведение растворимости» и «константа равновесия процесса растворения»?
- •Как связаны между собой значения произведения растворимости и константы равновесия процесса растворения?
- •Что такое жесткость воды и в каких единицах она измеряется?
- •Как классифицируют природные воды по величине жесткости? Какую жесткость имеют природные воды, наиболее широко представленные в Вашей местности?
- •Какие компоненты входят в состав карбонатной системы природных водоемов?
- •Равновесия между какими компонентами природных систем, определяются законом Генри?
- •Какие параметры природных систем определяют величину константы Генри?
- •Какое значение рН должны иметь атмосферные осадки, если «активные» примеси в атмосферном воздухе представлены только диоксидом углерода?
- •Как может измениться рН атмосферных осадков, если в атмосферном воздухе, помимо диоксида углерода, появится: а) аммиак; б) диоксид серы?
- •Что такое кислые дожди? с присутствием каких соединений в атмосферном воздухе связано их образование?
- •Какое значение рН будут иметь поверхностные воды, находящиеся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, содержащимся в приземном слое воздуха?
- •Что такое щелочность природных вод?
- •Как экспериментально определяют щелочность природных вод?
- •Как рассчитать щелочность природных вод, зная содержание компонентов карбонатной системы и рН раствора?
- •При каких условиях и почему в процессе фотосинтеза, протекающего в природном водоеме, может увеличиться значение рН?
- •Какое значение щелочности будут иметь поверхностные воды, находящиеся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, содержащимся в приземном слое воздуха?
- •Что может произойти в водоеме, если его щелочность уменьшится в десять раз?
- •Какие этапы закисления природных водоемов Вы знаете?
- •Что происходит с экологической системой водоема на различных этапах его закисления?
- •С чем связана особая опасность контакта закисленных природных вод, содержащих соединения алюминия и тяжелых металлов?
- •Назовите основные особенности протекания окислительно-восстановительных процессов в природных водах.
- •В каких единицах принято измерять величину окислительно-восстановительного потенциала природных вод?
- •Что такое редокс - буферность природных вод? с протеканием каких процессов она связана?
- •Что такое стратификация природных водоемов? с какими причинами может быть связана стратификация водоемов?
- •Чем отличаются олиготрофные и эвтрофные водоемы в период стратификации?
- •С протеканием каких процессов связана возможность появления сероводорода в зоне гиполимниона эвтрофного водоема в период стратификации?
- •Почему периоды водообмена в эвтрофном водоеме наиболее опасны для жизни рыб?
- •Почему, даже после прекращения поступления избытка питательных веществ, водоем медленно выходит из эвтрофного состояния?
- •Примеры задач
- •Выразите содержание главных катионов и главных анионов морской воды в промилле и миллимоль на литр,
- •Представьте средний состав морской воды, концентрация растворенного диоксида углерода в которой составляет 1000 мг/л, в виде формулы.
- •Оцените сколько грамм поваренной соли (NaCl) содержится в 1 кг морской воды, отобранной в одном из заливов Баренцева моря, если ее хлорность равна 15,00 0/00?
- •К какому классу вод по минерализации следует отнести природные воды, состав которых соответствует среднему составу речной воды?
- •Какая из двух природных вод более агрессивна по отношению к гипсу (CaSo4*2h2o), если активность катионов кальция и анионов so42- для первой и второй воды составляют:
- •298 К, давление равным 101,3 кПа, парциальное давление паров воды – 3,126 * 10-3 атм.
- •1. Что такое гидросфера? Оцените ее границы.
- •33. Как связано содержание ионов водорода в природных водах, находящихся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, с парциальным давлением со2 в воздухе?
- •35. Какую минимальную жесткость будут иметь поверхностные воды, находящиеся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, содержащимся в приземном слое воздуха?
- •39. Что такое распределительная диаграмма? Для характеристики каких параметров природных систем удобно использовать распределительные диаграммы?
- •45. Окислительно-восстановительное состояние природных вод. Растворимость кислорода.
- •46. Превращение органических соединений в анаэробных условиях.
- •Эвтрофикация озер. Вид зависимости количества растворенного кислорода в воде от глубины погружения в различные периоды года.
Какое значение рН должны иметь атмосферные осадки, если «активные» примеси в атмосферном воздухе представлены только диоксидом углерода?
Процесс растворения диоксида углерода в воде, приводящий к появлению в растворе ионов водорода и, следовательно, изменению рН воды, может быть представлен следующим брутто-уравнением:
СO2(г)+H2O = H++HCO
Проведенный в разделе 5.1 анализ возникающих в этом процессе равновесий позволил вывести уравнение, связывающее рН образующегося раствора и парциальное давление диоксида углерода (уравнение 31):
pH = –lg[H+]= –lg (K1KГ(co2)Pco2)1/2.
Необходимые для расчета рН значения константы диссоциации угольной кислоты по первой ступени и константы Генри для диоксида углерода, которые зависят от температуры процесса, можно найти в справочной литературе. Для условий задачи они приведены в таблице 3 Приложения:
K1 = 4,45 . 10–7 моль/л;
Кг(СО2) = 3,3 . 10–2 моль/(л . атм).
Парциальное давление диоксида углерода можно рассчитать, зная его концентрацию в воздухе, общее давление и давление паров воды в системе. В настоящее время парциальное давление диоксида углерода составляет:
Рсо2 = (Робщ – Рн2о) . Ссо2[%(об.)]/100 = (1 – 3,12 . 10–3) . 0,035/100 =
= 3,5 . 10–4 (атм).
При увеличении содержания диоксида углерода в воздухе в два раза его парциальное давление удвоится и составит:
В настоящее время рН атмосферных осадков при присутствии в воздухе только диоксида углерода составляет:
рН = –lg (4,45 . 10–7 . 3,3 . 10–2 . 3,5 . 10–4)1/2 = 5,64.
При удвоении содержания диоксида углерода в воздухе рН атмосферных осадков составит:
рН/ = –lg (4,45 . 10–7 . 3,3 . 10–2 . 7,0 . 10–4)1/2 = 5,49.
Изменение рН составит:
рН = рН – рН/ = 5,64 – 5,49 = 0,15.
Как может измениться рН атмосферных осадков, если в атмосферном воздухе, помимо диоксида углерода, появится: а) аммиак; б) диоксид серы?
рН атмосферных осадков в случае отсутствия других кислых газов и аммиака будет около 5,7 . В реальных условиях рН атмосферных осадков зависит от степени загрязнения атмосферного воздуха и изменяется как в меньшую, так и в большую сторону
В некоторых района Земли в настоящее время выпадают преимущественно осадки с рН < 5,7; такие осадки называют кислотными, часто употребляется термин «кислотные дожди». Основной вклад в кислотность таких осадков (до 80%) вносят соединения серы, около 15% приходится на соединения азота и до 5% кислотности атмосферных осадков связывают с соединениями хлора.
Подобный расчет (по закону Дальтона — Генри) для диоксидов серы и азота при фоновых концентрациях в воздухе (0,1 ppb) приводит к значению рН ≈ 4,6–4,5. Полученное значения рН = 5,8 показывает, что даже очень низкие концентрации аммиака (0,5 ppb) понижают кислотность осадков.
Что такое кислые дожди? с присутствием каких соединений в атмосферном воздухе связано их образование?
Кислотными называют атмосферные осадки (дождь, снег, роса) с pH < 5,5. Основной причиной выпадения кислотных дождей считается интенсификация промышленной деятельности человека. Во второй половине XX в. с увеличением объемов промышленного производства увеличилось количество выбросов в атмосферу оксидов углерода, азота и сернистого газа
При этом S02 и NxO считаются главными предшественниками кислотных дождей, которые потом превращаются в серную и азотную кислоты. Процесс превращения диоксида серы в атмосфере протекает различными путями и приводит к образованию различных продуктов окисления: S03, H2S04, (NH4)2S04, NH4HS04 и т.д.