Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

img-090539

.pdf
Скачиваний:
53
Добавлен:
31.05.2019
Размер:
12.33 Mб
Скачать

178

CSJ

я

асе

»«

a

g

 

к»

X

 

й

 

а

се

 

ts

«

 

 

X

 

 

св

 

 

И

 

 

0 °L

 

55

 

с в

И

 

Qi ^

 

»

Ь

 

a

I

 

В I

 

s

2

 

4 м

 

3

*

 

ft

Св

 

св

«

 

Й о

 

5 Ц

 

Л

2

 

Й

®

 

е

f t

 

Я

Ф

 

55

^

 

S

ft

 

се

 

X

се

 

§

S

 

се

1

 

й

I

 

°

Л

 

5 vo

 

g К

 

Д

о

 

£

5

 

2. *

 

f

3

 

1 &

 

«6в 0§

 

U

К

а

/-?

ь

WS

ёв>

\ftо

3 5

фь

пз X

*?

£Ч

£«

а а

2 в

S >5

Se «

ft 3

о Й

* a

фU ф

Ч ь

ф

К

Ф

Ч

С

г

о

в

Раздел 2. Общая и региональная гидрохим ия

S

я ®

 

Рн -

 

 

. ев

 

ft

Я

 

 

i

щ ®

 

О

F* . -

+ Ч*

 

 

ч

&- Д

a

| “

JJ? Й

<g &о

.

Ой

ич

СЧч*

О

8

s g

ь

С|'Г* О 4О

<5£

S О

О + *

р, й !S

 

о

я

 

 

 

с ч §

 

 

 

 

 

сс

И

 

« * Й

 

 

 

 

 

 

 

фQJ

 

 

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч а>

 

 

 

 

со

 

 

ft я

 

 

 

 

 

J. Q1Й

g s

»

Ч С- Я

® Е

о

8

2

5

В 40

f t

cd

Я

 

X

 

Ч Ф

 

ft Я

 

ф

ф

2.

щ

я

и М ш

ч

5-

в

>g &О3

1

2

g f

ft °з Я

с

ч

о

 

 

Й

 

8 . 1

д

 

з

ш ^

Й и

Я

5

5- ®

а

я

о

о

о

g

*

В

а g. 5

 

 

О

В Ч J

 

Ч <и

 

ф О)

 

а

я

 

о

 

А о

Я

2

s

ш

ч

й-

я

®

З о 3

8 2

з к

ft свЯ

с ч О

Я

 

й

 

 

 

ч

ф

 

ф О)

 

ft

я

s .

а

н

 

 

 

 

° . о Й

о

*

3

 

1

**•

СЧч* О + ^

о

СО-гГ +

О

Я

% в

к

О

*

И

й

о

 

со Z

00

 

 

 

 

 

CD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ft я

 

ft g t

 

Я о

 

о

Е-*

I

 

О

«ч

 

ч

 

(NX5*| Ч+

счтг

о

 

 

 

 

О

я

сб

о

к ,

3

сл

«

О

ш

a

u

|>

 

 

СО

 

 

ОО

Г_ « +-Ч*

f-l

 

.

 

ft

ящ

 

 

а Я

к

0

-

Ен 5

 

0

EHI со

 

1

О Z

«

 

О О

 

 

ч

1 й О

 

<N^

О +

 

Nсб

О я "

 

О

я

^

со

к

 

со

a

 

О

ео

 

 

со

 

 

 

со

 

 

сл

 

 

 

 

 

 

 

CN ЧУ

О

 

 

о

 

 

О о

 

 

св

 

со

щ

и

 

О

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

со

 

А«

к

 

 

 

 

Рн

*

 

ft

я

 

 

ft

Я

 

Й в

«

 

 

о н +

 

Ч ь-r Вн

0 ^ . *-

Д

,

 

»g

О3

-

2 ”-

*•

 

8 2

g f

1

Ч сб

jz;

 

 

ft свЯ

«ntj*

о о

c U

о О

 

в ч °

О

я

 

О я

 

 

Й

С О

X

 

со

«

 

Ч О

о

 

 

CQ

 

 

ft Я

00

 

 

с£

 

 

ф ф

 

 

 

 

 

 

« * §

 

ft

 

 

 

 

 

 

ф

 

 

 

 

 

я

К

 

гг

 

 

 

 

 

н

3

 

о

 

 

 

 

 

я

ч

 

и

 

 

 

 

 

£

В

 

о

 

 

о

 

й

Ч

 

a

 

 

 

Р

хо

 

 

 

 

р^

I со

 

 

 

rt

с

а

л

§

я

 

О

о,

н

О

о

 

+-ч<

о

о

 

 

 

 

-

*

+i

к

 

 

 

М

В Я 5

о

 

 

 

2

°

«

z

 

 

 

 

00

 

 

00

 

 

 

 

 

 

§ я , •

 

CN TJ* сб

 

С g

О

м

««

со

-

 

Ен

N ^ f

 

0 О

 

8

5 “

2

°

1 ~ +сб

 

 

6

Й

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

оГ

 

 

 

 

 

 

 

I СО

СС

 

Рн

Д

сб

о

 

£

 

 

о

о С^Ч9* о

 

 

 

 

-

ч

П

и

 

 

 

 

б

55

м

со

 

 

 

 

^

a

 

 

 

 

 

О

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 4J-

 

1

+

•«•

f t

Я

К

 

 

01

X

 

и

 

 

 

 

2

 

 

о

 

 

 

1

 

1

ч

 

 

 

 

 

+

~

 

СЧ Tj<

 

СЧ ч *

о

 

 

+

 

O

Я

сч

 

 

с

Сб

S

К

сб

 

с о

 

О

 

 

 

о

 

со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

 

 

 

 

 

 

СЧ}

 

 

 

 

 

 

о. Я

 

 

>>

о

ей

|-

ч S+-»?ч

 

. § я Ч

 

о

нч

 

и »

р; о * ’

о

я

g

 

 

О ё,ч К

со

й

J?

 

со

о

2

00

 

 

 

 

 

 

CQ

 

 

 

 

со

 

Рн

Я

+Tf

 

0

Д

f t

И

 

о

н

 

 

о

Й

 

-

г

оа-ч»О

 

 

1

 

 

 

 

CN .

 

ч

 

 

 

О

Я

 

 

 

О ~Л

со

«

 

 

 

w

Q

00

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

ф

1О

ОЯ

со

сбЯо

сб

 

X

f t

f t

Ен

«

О

.

с

сб

 

ч

о

 

 

 

 

Глава 3. Х им ический состав природных вод

179

+

 

 

+

 

 

 

 

 

ем

 

 

 

сч

1

1 ео

ев

 

я

 

Св

о

ц

 

о

CM4J-

О

+■>*

г

 

ев

О

О

С g

 

 

C/J

К

X

Q<Ч

св

 

£

 

Z

С °

 

 

1Л

 

 

О

 

1Л

 

 

о

 

 

00

 

 

с о

 

 

СЧ]

 

 

 

 

 

 

•" +

 

Рн

 

 

 

+

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

а

Ян

1ео

св

 

(ntj<

% в

о

 

о

о

о

о

О

 

СО

+

 

I

4

о

 

+ -J*

 

^

 

(М r f

о

 

tc

 

<

св

О

5

 

 

 

о

й

с о

й

 

 

Z

 

о

 

 

05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

св

о

о

 

 

 

 

о

-

 

 

 

 

0

 

^О

N HU*'

 

 

 

1* +са X

и

 

а

 

 

о

ъ

 

СО

 

О

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

CQ

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

Рн

 

+

 

 

 

 

 

 

А

см

 

 

 

 

'"св

а

Св

 

 

 

О

 

 

 

О о

о

fr*

 

 

 

 

о

 

 

 

 

С О

 

-

1

ч

К

 

 

 

св

О Я

 

 

О

г

 

со

Й

 

 

 

 

 

 

 

с о

 

 

 

 

 

( М

 

 

СО

 

 

 

 

 

■*»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

<n^ 'ев

^

§

Я

+

* + *

+yf

С

О

 

,*

2 g -ьь

5

С О

 

-

I ~ +св

" о

I

s

°

S

S 5

о

2;

СО

°

 

 

 

 

?« +

О

ГЛ rt

X

СО

о

sч

кЯ

 

 

 

СМ ем

hr*

ь

g

 

CQО ^

 

О

r i

<§■3

 

 

 

 

 

+

 

к

 

 

св

 

Й

я "

1

О

 

Рн

о

О

+

 

О о

С О

NH

 

Си ч

 

 

ь -

 

 

 

 

с о

 

 

 

 

 

Я

 

св

 

. g o

о

 

Сн

о

 

 

£

• 4

.

+4*

 

О

О

< N ^

 

 

 

я

О

к

 

 

а со

2 ;

 

00

оГ

с<]

 

+

Рн

 

+

 

 

CN

1

CN

Си

Я

Св

О

О

о

Е-

О

 

О

 

 

UJ

 

 

ч

+ ’Т

1

св

см

о

X

О

«

 

Z

И

Z

о

0Q

|CQ> °1

00

я"

с

о

1

си

ч

о

О

о

С О

 

S

 

 

й

 

05

ч*

+

ем

Св

О NH

п

о a

i

f. ^

«в

ф ж

Й

H м w

CD

ё я

О <DS

Ч

« ° S

О ^ *

с s

а>

2

ьй

Ё Ео

 

ь £

b S ft

S Э52.

180Раздел 2. Общ ая и региональная гидрохимия

ВЦентральном Казахстане атмосферные осадки имеют сульфатно­ гидрокарбонатный кальциево-магниевый состав. Интервал колеба­ ния минерализации 20—80 мг/л, поступление солей небольшое —

4,6—12,1 т/(км2 • год) — из-за малого годового количества осадков

(150—200 мм).

Сибирь и Дальний Восток. Состав осадков вдоль сравнительно узкой береговой полосы преимущественно гидрокарбонатный маг­ ниево-натриевый и сульфатный кальциево-магниевый. На побере­ жье Охотского моря, на Сахалине и Камчатке выпадают осадки пре­ имущественно хлоридного натриевого состава. Среднегодовая минера­ лизация 5,6—42,5 мг/л, поступления солей 2,0—22,7т/(км2 ■год). Минимальное количество солей — 6 т/(км2 ■год) — поступает из атмосферы в районах нижнего течения Оби, Енисея и в районе оз. Байкал, максимальное -—до 22,7 т/(км2 • год) — на Камчатке, Сахалине, на побережье Охотского и Японского морей.

По данным большинства исследователей, pH атмосферных осадков всегда ниже 7,0, наиболее часто pH находится в пределах 5,0—6,0, что вполне объяснимо, поскольку при pH, равном 5,6, С02 дистиллированной воды находится в равновесии с С02 атмосферы. Понижению pH до 5—6 способствует присутствие в атмосфере N02 и S02. В отдельных случаях наблюдаются и более низкие значения pH — до 4,6.

В атмосферных осадках в ничтожных количествах присутству­ ют радиоактивные вещества. Они появляются в атмосфере в ре­ зультате естественных и искусственных процессов. Радиоактивные вещества поднимаются с пылью с земной поверхности (40К, 228U, 232Th, 226Ra и др.), а также образуются под действием космических лучей (10Ве, 14С, 32Si, 3Н, 22Na, 33Р и др.). Искусственным путем ра­ диоактивные элементы l37Cs, 40Sr, 144Се, 95Zr, 140Ва попадают в атмо­ сферу в результате испытаний ядерного оружия (период полураспа­ да для трех последних — меньше 1 года). Более крупные радиоак­ тивные продукты, образующиеся при взрывах, выпадают вблизи, а более мелкие — дисперсные — выносятся в верхние слои тропосфе­ ры и могут быть перенесены на большие расстояния.

Например, в результате аварии на Чернобыльской АЭС, про­ изошедшей в апреле 1986 г., из зоны аварии радиоактивные веще­ ства поднимались в виде газообразных и аэрозольных продуктов. Загрязненные радиоактивными веществами воздушные массы рас­ пространялись в соответствии с направлением ветров на большие расстояния по территории СНГ. Характерной особенностью выде­ лившихся в атмосферу радиоактивных продуктов является наличие в них радионуклидов иода и цезия.

Химический состав вод облаков изучен мало в связи с трудно­ стями отбора проб для исследования. Имеющиеся данные говорят

Глава 6. Гидрохимия атмосферных осадков

1S1

о том, что минерализация облачных капель ниже минерализации атмосферных осадков, так как, выпадая из облака и достигая земли в виде дождя, снега или града, осадки на своем пути растворяют взвешенные в приземных слоях пылевые частицы (аэрозоли) и обо­ гащаются солями. Однако по мере промывания атмосферы осадки по химическому составу все более приближаются к облачным во­ дам, и там, где в нижних слоях атмосферы мало аэрозолей, осадки почти идентичны облачным водам.

П. П. Воронков отметил очень низкую минерализацию у свеже­ выпавшего снега в конце зимнего сезона, когда атмосферный воз­ дух чист и не содержит пыли. В районах, удаленных от источников

загрязнения, к концу зимы содержание ионов NO3, НСО3, СГ,

Са2+, Mg2+ в свежевыпавшем снеге может уменьшаться до аналити­ ческого нуля.

Е ионов, мг/л

Рис. 6.5. Зависимость суммарной минера­ лизации осадков от количества выпавших осадков (по В. М. Дроздовой и др.)

1 — Высокая Дубрава, 2 — Воейково, 3 — Кемери, 4 — Мудьюга

В одном и том же пункте наблюдений в зависимости от силы и направления ветра могут выпадать осадки различных химических типов и минерализации. В этом отношении показательны наблюде­ ния за изменением химического состава осадков в районе Проле­ тарского водохранилища в Ростовской области. В течение одного дождя первая проба имела минерализацию 135 мг/л, а вторая, ото­ бранная через 12 ч после первой, — 80 мг/л. Во время другого дож­ дя примерно за тот же промежуток времени минерализация упала со 178 до 95,1 мг/л, при этом изменился тип воды с третьего на первый. В этом же пункте за трехлетний период отмечены колеба­ ния минерализации в зависимости от направления ветра от 16,5 до 194 мг/л. Трансформация атмосферных осадков, происходящая при этом, отражает состав водно-растворимой части развеиваемого

182

Раздел 2. Общая и региональная гидрохимия

почвенного покрова водосбора. В частности, появление осадков первого типа связано с солонцами, широко представленными в рай­ оне Пролетарского водохранилища.

Содержание солей в атмосферных осадках находится в прямой зависимости от запыленности атмосферы и в обратной — от суммы выпадающих осадков (рис. 6.5). Первые порции дождя обогащают­ ся ионами сильнее, чем последующие. Разброс значений минерали­ зации особенно велик при малых количествах осадков и быстро уменьшается с увеличением их суммы. По данным X. Юнге, отно­ шение максимальной концентрации к минимальной составляет бо­ лее 20 при сумме осадков 1 мм, около 10 при сумме 10 мм и около 5 при сумме 20 мм.

6.2. Происхождение и формирование состава атмосферных осадков

Вещества, формирующие химический состав атмосферы и атмо­ сферных выпадений могут иметь естественное и искусственное про­ исхождение. Вещества естественного происхождения поступают в атмосферу в результате вулканической деятельности, выветрива­ ния почвы и горных пород, лесных пожаров, отмирания растений, волнения моря, сопровождающегося образованием брызг, сгорания метеоритов. Вещества антропогенного происхождения образуются в процессе сжигания ископаемого углеводородного топлива (уголь, нефть, газ), промышленных и бытовых отходов, при пожарах, ядерных взрывах и др. Соотношение поступающих в атмосферу ве­ ществ естественного и антропогенного происхождения приведено в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Масса (т/год) веществ, выбрасываемых в атмосферу (по А. М. Владимирову)

Вещество

О кси д углерода (СО)

Ди о кси д серы (S 0 2)

Оксиды азота (N O J

Аэрозоль (тверды е части ц ы )

Поли хлорви н и ловы е вещ ества,

ф реоны Озон (0 3)

У глеводороды

Свинец (РЬ)

Рту ть (H g)

Естественное

поступление

Н*“

00

 

о

1,4

10®

(7 ,7 ... 2 2 ,0 )- Ю 10

2,0 10е

1,0 10®

Антропогенные

выбросы

3,5 10в

1,45 108 ( 1 ,5 ... 2 ,0 )- 10т

( 9 ,6 ... 26,0) Ю 10

2,0

106

H-f

О( О *т

Ч

ро О

UI

о

5,0

103

Глава 6. Гидрохимия атмосферных осадков

183

Между сушей и океаном существует постоянный солеобмен. Миграция солей совершается не только водным, но и воздушным путем, поэтому осадки, выпадающие на море, содержат примесь континентальных солей, а осадки на континенте — примесь мор­ ских солей.

Формирование химического состава атмосферных осадков про­ исходит в два этапа: при образовании облаков (и туманов) и во вре­ мя выпадения снега и дождя. Во время образования облаков и ту­ манов при влажности воздуха 100 % влага конденсируется на аэро­ золях (или ядрах конденсации) различных размеров, главным об­ разом диаметром 10“5—10'3 см. Аэрозоли, как правило, гигроско­ пичны. Они представлены мельчайшими кристалликами галита, кальцита, гипса, доломита, частицами дыма, каплями газовых рас­ творов (S02, НС1 и др.), органическими веществами. Растворение солевых компонентов аэрозолей дает первоначальный химический состав атмосферных осадков. В снежинках в качестве ядер конден­ сации обнаружены сажевые частицы, силикаты, оксиды кальция и алюминия.

Активность аэрозолей в отношении образования капель и ледя­ ных кристаллов зависит от их размеров и химического состава, температуры, степени пересыщения пара. Большая часть (80 %) ледяных кристаллов образуется при минус 8 С на частицах разме­ ром более 10 мкм. При минус 20 °С льдообразующую активность проявляют лишь 30 % частиц. Основной механизм образования льда — конденсация.

Химический состав капель и ледяных кристаллов в облаке представлен СГ, SO^“, NO3, NH4, Са2+, Mg2+, Na+, К+; pH нахо­ дится в пределах 4,8—6,3; минерализация 5—10 мг/л. В облаке NO3 находится в форме растворов, NO* (N0 + N02 + органический азот) — в газовой фазе. Концентрация диоксида серы в аэрозолях внутри облака ниже, чем концентрация SO 2~ вжидкой фазе.

В туманах и в облаках над городом pH может снижаться до 2,2, содержание NOg в 2,5 раза превышать содержание SO4". При про­

должительных туманах кислотность капель снижается за счет ней­ трализации аммиаком и известковой пылью.

Основными источниками атмосферного S02 являются адсорбция аэрозолями, гомогенное окисление S02 в газовой фазе, адсорбция поверхностью капель. В облачных каплях над Будапештом из об­

щего количества SO4" (17 мг/л) около 30 % находилось в первич­ ных ядрах конденсации, 60 % составляли сульфаты, образующиеся за счет прямой сорбции S02 из атмосферы, и 10 % находилось в ви­

де капелек раствора H2S04. Скорость влажного осаждения S04 равна 2 —6 м/с.

184

Раздел 2. Общая и региональная гидрохимия

Второй этап формирования химического состава атмосферных осадков начинается с выпадения дождевых капель и снежинок. За время движения вниз они захватывают аэрозоли, что повышает минерализацию капель и снежинок:

Ма = К (М0 + Мт),

(6.1 )

где М 0 — начальная концентрация; Ма — концентрация атмосфер­ ных осадков; kB — коэффициент, характеризующий концентриро­ вание растворенных веществ в атмосферных осадках, во льду или в снеге за счет испарения; Мт — минерализация атмосферных осад­ ков, приобретенная за счет „мокрого” вымывания аэрозолей.

Величина Мхзависит от радиуса ( r j аэрозолей, от радиуса ка­ пель или кристаллов (г„), от коэффициента захвата аэрозолей г]а (< 1), от высоты (Н) облака, от спектрального распределения аэро­ золей по размерам:

(6-2)

П 0

Величина г]а постоянна для аэрозолей радиусом 50—2000 мкм и равна единице; при радиусе 5 мкм г)а = 0,5, при радиусе 2 мкм г)а = = 0,1. Аэрозоли радиусом менее 1 мкм практически не вымываются осадками.

Величина М тпри условии однородности и полной растворимо­ сти аэрозолей зависит от количества осадков Л:

Газы и аэрозоли атмосферы под влиянием различных факторов вступают во взаимодействие. Вещества могут взаимодействовать между собой в газовой фазе (гомогенные реакции) или с вещества­ ми, растворенными в каплях воды, или на поверхности сущест­ вующих аэрозолей (гетерогенные реакции), в результате образуют­ ся новые газовые продукты, которые, конденсируясь, дают аэро­ золи.

Почвы и горные породы — важнейший источник обогащения атмосферы аэрозолями. Вынос аэрозолей с поверхности почв осу­ ществляется во время бурь, ураганов, ветров, смерчей. Почвы по­ ставляют от 1014 до 5 • 10 й г/год аэрозолей. Аридные районы — ос­ новной источник аэрозолей континентов. Эти аэрозоли представле­ ны кварцем, слюдой, глинистыми минералами, сажей. Типичные представители континентального аэрозоля: SiO, Si02, А1203, СаС03,

Глава 6. Гидрохим ия атмосферных осадков

185

MgO, Н20 (лед). Аэрозоли почвенного происхождения обогащены железом и марганцем. Высокие значения отношения Si/Al указы­ вают на континентальный генезис аэрозолей, а пониженные значе­ ния — на интенсивный вынос с поверхности глинистых частиц. Указанием на генезис элементов может явиться широко используе­ мый в геохимии коэффициент обогащения (фракционирования):

Et = ЭаА18(ЭеА1а),

(6.4)

где Эа — содержание любого элемента в аэрозолях, Эе — содержа­ ние любого элемента в земной коре, Alg — содержание алюминия в земной коре, А1а — содержание алюминия в аэрозолях. Для натрия, магния, ванадия, хрома, лантана Ef равно или близко к единице, что дает основание говорить об их почвенном происхождении. В зоне степей, полупустынь и пустынь аэрозоли обогащены солевыми частицами. Об этом свидетельствует химический состав атмосфер­ ных осадков соответствующих регионов.

Растительность и животный мир являются источником форми­ рования трех групп аэрозолей: 1 ) газообразных соединений (метана, цианистого водорода, изопрена, карбонилсульфида), 2) пыльцы и спор, 3) живых организмов (грибков, микробов, вирусов). Размеры пыльцы соответствуют тем размерам, при которых они могут дли­ тельно витать в воздухе (радиус частиц около 10 мкм). Этот тип аэ­ розолей распространяется на огромные расстояния. Пыльца обна­ руживалась в 2500 км от источника, морские бактерии — в 130 км от берега. Большое количество аэрозолей продуцируется при лес­ ных пожарах. За счет пожаров в атмосферу поступает 4 ■1015 г

С(С02)2; 8 ■1014 г С(С0); 15 • 1012 г Н2; 6 ■1013 г СН4; 2 ■1012 г N20; 14 ■1012 г N(N0^); 11 ■10й г ScyMMв год. Помимо большого количест­ ва сажевых частиц с 1 км2 территории, подвергнувшейся воздейст­ вию пожаров, в атмосферу поступает не менее 3,5 ■10s г Са2+;

1,2 • Ю5 г Mg2+; 0,3 • 105 г SO2 ; 0,4 - 105 г СГ; 0,4 • 105 г НР042";

1 ,6 - 105 г NH4. За счет сгорания биомассы в атмосферу вносятся

соединения калия, цинка, мышьяка, брома в виде аэрозолей субмикронных размеров.

Моря и океаны постоянно поставляют в атмосферу аэрозоли и ионы. Аэрозоли этого генезиса представлены сульфатом натрия и карбонатом кальция. В зимнее время крупные частицы морского генезиса состоят из NaCl • 2Н20; Na2S04 • 10Н20; MgS04 ■6Н20; CaS04 • 2Н20. Роль морских солей в аэрозолях над континентами резко падает. Так, морские соли среди ядер конденсации в свеже­ выпавшем снеге на станции Кемп-Сенчури (Гренландия, 300 км на восток от моря Баффина) составляют всего 1 %.

186 Раздел 2. Общая и региональная гидрохимия

Существенная часть общей серы, поступающей из океана в ат­ мосферу, имеет биогенное происхождение. Морские водоросли вы­ деляют в атмосферу диметилсульфид, метилсульфид, диметилдисульфид, карбонилсульфид. Кроме того, из океана в атмосферу по­ ступает сера в виде сероуглерода, сульфатов. Приток серы в атмо­ сферу за счет океанического диметилсульфида равен 40 ■1012 г/год, что составляет 50 % притока от всех естественных источников; за счет карбонилсульфида поступает 0,5 ■1012 г/год. Некоторые иссле­ дователи считают, что поток серы биологического происхождения от поверхности океана составляет (27 ... 72) • 1012 г/год, от разбрыз­ гивания морской воды 44 ■1012 г/год, антропогенный вклад состав­ ляет (50... 80) • 1012 г/год. Вулканы вносят в атмосферувсего (2 ... 3) х х 1012 г/год. Суммарное поступление в атмосферу океанической се­ ры — (130 ... 275) ■1012 г/год.

Хозяйственная деятельность человека — мощный источник аэ­ розолей. Вклад антропогенных выбросов существен для всех со­ ставляющих общего баланса аэрозоля; для твердого углерода он преобладает над естественным, для сульфатов и органического ве­ щества составляет примерно 25 % естественного. Общее число за­ грязняющих атмосферу веществ исчисляется несколькими сот­ нями.

Общая масса промышленных и бытовых выбросов во всем мире составляет 600 Гт в год. За последние 100 лет в атмосферу поступи­ ло 1,35 Мт кремния, 1,5 Мт мышьяка, более 1 Мт никеля и столько же кобальта, по 0,6 Мт цинка и сурьмы.

Основные источники газово-пылевых выбросов — энергоемкие отрасли промышленности, поэтому своеобразен химический состав осадков промышленных районов. Выпадающие здесь дожди харак­ теризуются высоким содержанием сульфатов, образующихся глав­ ным образом при сжигании угля и нефти, а также при промышлен­ ной переработке серосодержащего сырья. Возникающий при этом S02 при взаимодействии с водяными капельками облаков и выпа­

дающего дождя образует кислоты

 

2S02 + 02 + 2HzO = 2SO4' + 4Н+,

(6.5)

а затем соли кислот, что нередко усиливает токсические свойства капель, ведет к образованию серной кислоты и выпадению кислот­ ных дождей.

В табл. 6.4 представлены типичные концентрации (в скобках — диапазоны) основных соединений серы и азота, приводящие к закислению осадков в атмосфере трех условных зон: урбанизирован­ ной, зоны с высокой степенью индустриализации (промышленной) и геохимически чистой.

Глава 6. Гидрохим ия атмосферных осадков

187

Таблица 6.4

К онцентрации соединений серы и азота в атм осф ере, м к г/м 3

 

 

 

 

Зона

 

 

 

урбанизированная

промышленная

геохимически

 

 

чистая

 

 

 

 

 

 

s o 2

40 (5—200)

10

(1—50)

0,5

(0,1—3)

H2s

3(0,5—10)

0,5 (0,2—3)

0,3

(0,1—1,0)

SO2 (частицы)

12

(3—25)

10

(1—20)

2,0

(0,5—5)

NO

8

(1—30)

1,5

(0,3—5)

0,2

(0,1—0,5)

no2

20

(3—100)

4

(1,0—15)

0,5

(0,2—1,5)

HN03 (газ)

3(0,5—15)

1,5

(0,1-6)

0,2

(0,03—2)

N03 (частицы)

3(0,5—15)

2,0

(0,3—8)

0,4

(0,05—4)

В урбанизированной зоне содержание соединений серы и азота в атмосферном воздухе практически полностью обусловлено антропо­ генной эмиссией, в промышленной зоне антропогенный вклад су­ щественно превышает вклад природных источников, а в геохими­ чески чистой определяющим становится природный фактор.

Как отмечает Ю. А. Израэль, результаты экспериментальных исследований показывают, что в геохимически чистых зонах ос­ новной вклад в кислотность осадков вносит диоксид углерода (око­ ло 80 %), в то время как суммарный вклад серной и азотной кислот составляет около 10%. В атмосфере регионов с высокой степенью индустриализации 60 % кислотности обусловлено наличием серной кислоты, 30 % — азотной, 5 % — соляной и лишь около 2 % — растворением диоксида углерода.

Примеры кислых реакций, наблюдаемых в природе: окисления

NH; + 202 = N03 + Н20 + 2Н+.

(6.6)

гидролиза

 

A12(S04)3 + 6Н20 - 2А1(ОН)3) + 6Н++ 3S02' ,

(6.7)

ионного обмена

 

Са2+ + х•!Н =2Н++жСа2+.

(6.8)

[IT

 

Пример щелочной реакции, наблюдаемой в природе:

СаСОд + Н 20 + С 0 2 = Са2+ + 2 Н С 0 3

(6 .9 )

Соседние файлы в предмете Гидрохимия