Hemija životne sredine 1 (T . Anđelković) 1nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/746/25. Kisele kiše.pdfTvrde vode neutrališu kisele kiše. Meke vode lako menjaju svoju kiselost. Posledica:

Hemija životne sredine 1 (T. Anđelković) 1

CILJEVI PREDAVANJA

Kruženje vode u prirodi Padavine ili mokra depozicija Suva depozicija Kisela depozicija Emisija i depozicija

atmosferskih polutanata Izvori i reakcije sumpor-

dioksida Izvori i reakcije NOx u

atmosferi Šta je puferski kapacitet vode Šta je puferski kapacitet

zemljišta? Posledice kiselih kiša

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

Kruženje vode u prirodi Padavine ili mokra depozicija Suva depozicija Kisela depozicija Emisija i depozicija

atmosferskih polutanata Izvori i reakcije sumpor-

dioksida Izvori i reakcije NOx u

atmosferi Šta je puferski kapacitet vode Šta je puferski kapacitet

zemljišta? Posledice kiselih kiša

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 2

Voda na Zemlji isparava. Vodena para se hladi u gornjim slojevima

atmosfere – formiraju se oblaci. Nastaju kapi vode, kristali snega –

atmosferske padavine.Hidrološki ciklus

Voda na Zemlji isparava. Vodena para se hladi u gornjim slojevima

atmosfere – formiraju se oblaci. Nastaju kapi vode, kristali snega –

atmosferske padavine.Hidrološki ciklus

3

4

predstavlja skup čestica vode u tekućem ili čvrstomstanju, koje iz oblaka padaju na tlo.

Suva depozicijaSuva depozicija((dry deposition, engl.dry deposition, engl.))

Zagađivači i zaštita od zagađivanja (T. Anđelković) 5

Suva depozicijaSuva depozicija((dry deposition, engl.dry deposition, engl.))predstavlja gasove i čestice koje pomoću gravitacione

sile ili vazdušnim strujanjem padaju na tlo.

Mokra kisela depozicija predstavlja kiseludepoziciju čija je kiselost veća od kiselostiCO2(aq).

Kiša, sneg, led, magla, inje

Suva kisela depozicija se odnosi na kiselegasove i čestice koje padaju na tlo usleddejstva gravitacione sile ili vazdušnimstrujanjem.

Gasoviti polutanti i čestični polutanti

Mokra kisela depozicija predstavlja kiseludepoziciju čija je kiselost veća od kiselostiCO2(aq).

Kiša, sneg, led, magla, inje

Suva kisela depozicija se odnosi na kiselegasove i čestice koje padaju na tlo usleddejstva gravitacione sile ili vazdušnimstrujanjem.

Gasoviti polutanti i čestični polutanti


MokraMokradepozicijadepozicija

+ SuvaSuvadepozicijadepozicija = KiselaKisela

depozicijadepozicija

Kisela depozicijaKisela depozicija -- ukupan unos Hukupan unos H++ jona najona nadatu površinu, za određeno vreme.datu površinu, za određeno vreme.


Za razliku od destilovane vode, koja ima pH 7,voda koja nastaje isparavanjem ikondenzovanjem u prirodi (atmosferskepadavine) nije neutralna već pokazuje blagukiselost.

Za razliku od destilovane vode, koja ima pH 7,voda koja nastaje isparavanjem ikondenzovanjem u prirodi (atmosferskepadavine) nije neutralna već pokazuje blagukiselost.


Nezagađena, “čista” kiša je blago kisela - pH 5,6.U atmosferi je prisutan CO2 koji se lako rastvara u

vodi, dovodi do stvaranja ugljene kiseline, kojačini kišnicu kiselom.

CO2(g) + H2O(l) H2CO3 (aq)

Nezagađena, “čista” kiša je blago kisela - pH 5,6.U atmosferi je prisutan CO2 koji se lako rastvara u

vodi, dovodi do stvaranja ugljene kiseline, kojačini kišnicu kiselom.

CO2(g) + H2O(l) H2CO3 (aq)


Kada su u kiši prisutne i druge hemijske vrste kojedoprinose aciditetu, pH vrednost kiše postaje niža od5,6 nastaju kisele kiše!

Zagađivači i zaštita od zagađivanja (T. Anđelković)10

Kada se kiseli oksidi sumpora iazota nađu u atmosferi, jedannjihov deo stupa u reakcije ukapima – mokra depozicija, dokdrugi deo (gasoviti polutanti ičestični polutanti koji nisu ukontaktu sa vodom u oblaku)podležu suvoj depoziciji.Polutanti koji su se rastvorili uoblaku bivaju uklonjeni izatmosfere, ali takođe se polutantimogu ukloniti iz atmosfereprocesom ispiranja ispod oblaka. Ijedan i drugi proces predstavljajumokru depozociju.


Kada se kiseli oksidi sumpora iazota nađu u atmosferi, jedannjihov deo stupa u reakcije ukapima – mokra depozicija, dokdrugi deo (gasoviti polutanti ičestični polutanti koji nisu ukontaktu sa vodom u oblaku)podležu suvoj depoziciji.Polutanti koji su se rastvorili uoblaku bivaju uklonjeni izatmosfere, ali takođe se polutantimogu ukloniti iz atmosfereprocesom ispiranja ispod oblaka. Ijedan i drugi proces predstavljajumokru depozociju.

Obe ove jake kiseline nastaju u vazduhu:a) prekursor za H2SO4: SO2b) prekursor za HNO3: NO2

Koncentracije prekursora SO2 i NO2 u atmosferi sujako uvećane usled ljudske aktivnosti, posebnousled sagorevanja fosilnih goriva.

Obe ove jake kiseline nastaju u vazduhu:a) prekursor za H2SO4: SO2b) prekursor za HNO3: NO2

Koncentracije prekursora SO2 i NO2 u atmosferi sujako uvećane usled ljudske aktivnosti, posebnousled sagorevanja fosilnih goriva.


Biološkim raspadanjem u okeanima i na kopnu – 2/3 prisutnog SO2 uatmosferi

Izgaranjem fosilnih goriva (uglja i nafte) – 1/3.

SO2(g) + H2O(l) SO2 (aq)

SO2(aq) + 2H2O(l) H3O+(aq) + HSO3

-(aq)

HSO3-

(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + SO3

2-(aq)

HSO3-

(aq) + H2O2 (g) HSO4-(aq) + H2O(l)

HSO4-(aq) + H3O+

(aq) H2SO4 (aq)


SO2(g) + H2O(l) SO2 (aq)

SO2(aq) + 2H2O(l) H3O+(aq) + HSO3

-(aq)

HSO3-

(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + SO3

2-(aq)

HSO3-

(aq) + H2O2 (g) HSO4-(aq) + H2O(l)

HSO4-(aq) + H3O+

(aq) H2SO4 (aq)

1/10 ukupne emisije je antropogenog porekla

9/10 ukupne emisije je prirodnog porekla

2NO2(g) + H2O(l) 2H3O+(aq) + NO3

-(aq) + NO2

-(aq)

1/10 ukupne emisije je antropogenog porekla

9/10 ukupne emisije je prirodnog porekla

2NO2(g) + H2O(l) 2H3O+(aq) + NO3

-(aq) + NO2

-(aq)


pH vrednost jezera, reke ili potoka održava se na istojvrednosti usled prisustva pufera u vodi.

Pufer je supstanca koja, kada se nalazi u rastvoru, imaveliki kapacitet da reaguje sa H+ jonima i tako održavapH vrednost rastvora relativno konstantnom.

Količina puferskih supstanci u vodi se naziva alkalitetvode.

Alkalitet vode nije isto što i pH vrednost vode, većpredstavlja sposobnost vode da se opire promeni pHvrednosti. Drugim rečima, alkalitet vode predstavljapuferski kapacitet vode.

Krečnjak je prirodni pufer vode.

pH vrednost jezera, reke ili potoka održava se na istojvrednosti usled prisustva pufera u vodi.

Pufer je supstanca koja, kada se nalazi u rastvoru, imaveliki kapacitet da reaguje sa H+ jonima i tako održavapH vrednost rastvora relativno konstantnom.

Količina puferskih supstanci u vodi se naziva alkalitetvode.

Alkalitet vode nije isto što i pH vrednost vode, većpredstavlja sposobnost vode da se opire promeni pHvrednosti. Drugim rečima, alkalitet vode predstavljapuferski kapacitet vode.

Krečnjak je prirodni pufer vode.


Amonijak rastvoren u kišnici smanjuje koncentraciju H+: NH3 (aq) + H+ = –NH4

+

Jon NewYork Minnesota(meq/l) (meq/l)

H+(pH) 46 (4.34) 0.5 (6.31)SO4

2- 45 46NO3

- 25 24HCO3

- 0.1 10NH4

+ 8.3 38

Amonijak rastvoren u kišnici smanjuje koncentraciju H+: NH3 (aq) + H+ = –NH4

+

Jon NewYork Minnesota(meq/l) (meq/l)

H+(pH) 46 (4.34) 0.5 (6.31)SO4

2- 45 46NO3

- 25 24HCO3

- 0.1 10NH4

+ 8.3 38


Veći unos NH3 u MN je razlog manje kiselosti kišnice nego u NY.

pH vrednost zemljišta je važna za vegetaciju i zemljišnemikroorganizme.

pH vrednost zemljišta određuje dostupnost nutrijenata biljkama.Kada kisela kiša perkolira kroz zemljište, nutrijenti se izlužuju u

podzemne i površinske vode.Puferski kapacitet zemljišta zavisi od zemljišne organske materije i

mineralnog sadržaja, kao i od zemljišnih fizičkih osobina (gustina,čestična veličina). Zemljište koje sadrži alkalne komponente kaošto su krenjak, kalcit, imaju veću sposobnost neutralizacije kiselihkiša, dok zemljište koje sadrži više granitnog materijala ima nižipuferski kapacitet.

Puferski kapacitet zemljišta zavisi odvrste zemljišta, pH vrednostikisele depozicije, kao i njenom vremenu trajanja i učestanostipojave.

pH vrednost zemljišta je važna za vegetaciju i zemljišnemikroorganizme.

pH vrednost zemljišta određuje dostupnost nutrijenata biljkama.Kada kisela kiša perkolira kroz zemljište, nutrijenti se izlužuju u

podzemne i površinske vode.Puferski kapacitet zemljišta zavisi od zemljišne organske materije i

mineralnog sadržaja, kao i od zemljišnih fizičkih osobina (gustina,čestična veličina). Zemljište koje sadrži alkalne komponente kaošto su krenjak, kalcit, imaju veću sposobnost neutralizacije kiselihkiša, dok zemljište koje sadrži više granitnog materijala ima nižipuferski kapacitet.

Puferski kapacitet zemljišta zavisi odvrste zemljišta, pH vrednostikisele depozicije, kao i njenom vremenu trajanja i učestanostipojave.



pH životne sredine je važna jer utiče na funkcionisanje svihenzima, hormona i proteina organizama koji žive u toj sredini.

Organizmi mogu da regulišu pH vrednost svojih unutrašnjihtečnosti ukoliko pH vrednost spoljašnje sredine nije značajnopromenjena.

Većina jezera, izvora, potoka i reka pokazuje prirodnu vrednostpH između 6 i 8, tako da su organizmi adaptirani na ovuvrednost.

Mladi organizmi u razvoju su posebno osetljivi na izmenu pHsredine.

KISELINSKI ŠOK - tokom zime, kisela depozicija se ugrađuje italoži u snegu. Dolaskom proleća, sneg počinje da se topi i zakratko vreme oslobađaju se kiseline, tako da pH vrednostovog rastopljenog snega može da bude 5 do 10 puta veća odkišnice.

pH životne sredine je važna jer utiče na funkcionisanje svihenzima, hormona i proteina organizama koji žive u toj sredini.

Organizmi mogu da regulišu pH vrednost svojih unutrašnjihtečnosti ukoliko pH vrednost spoljašnje sredine nije značajnopromenjena.

Većina jezera, izvora, potoka i reka pokazuje prirodnu vrednostpH između 6 i 8, tako da su organizmi adaptirani na ovuvrednost.

Mladi organizmi u razvoju su posebno osetljivi na izmenu pHsredine.

KISELINSKI ŠOK - tokom zime, kisela depozicija se ugrađuje italoži u snegu. Dolaskom proleća, sneg počinje da se topi i zakratko vreme oslobađaju se kiseline, tako da pH vrednostovog rastopljenog snega može da bude 5 do 10 puta veća odkišnice.


1) Zakiseljavanje površinskih voda.

2) Ispiranje toksičnih metala Al, Pb, Hgi Cd iz sedimenata i tla.


pH 5,6 i 5,0 – granica života i smrti za mnogeslatkovodne organizme

Tvrde vode neutrališu kisele kiše.Meke vode lako menjaju svoju kiselost.

Posledica:Uginuće akvatičnog bilja, riba, mikroorganizama u

jezerima i rekama usled poremećaja u njihovomreprodukcionom ciklusu

pH 5,6 i 5,0 – granica života i smrti za mnogeslatkovodne organizme

Tvrde vode neutrališu kisele kiše.Meke vode lako menjaju svoju kiselost.

Posledica:Uginuće akvatičnog bilja, riba, mikroorganizama u

jezerima i rekama usled poremećaja u njihovomreprodukcionom ciklusu


Uništenje šuma i vegetacijesuva depozicija – negativni efektimokra depozicija -

pozitivni efekti: S i N deluju kao nutrijenti;negativni efekti: vremenom dolazi doosiromašenja tla sa drugim važnimnutrijentima i oslobađanja toksičnihmetala

Uništenje šuma i vegetacijesuva depozicija – negativni efektimokra depozicija -

pozitivni efekti: S i N deluju kao nutrijenti;negativni efekti: vremenom dolazi doosiromašenja tla sa drugim važnimnutrijentima i oslobađanja toksičnihmetala


Uticaj kisele kiše na borovu šumuZagađivači i zaštita od zagađivanja (T. Anđelković) 23

Oštećuje građevinske materijale, metalnekonstrukcije, spomenike kulture.

CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O

Na fasadama objekata stvara se crna sulfatna kora kojučine: kalcit, gips, leteći prah, čađ i dr.

CaSO4 (gips) je rastvorljiv u vodi pa se lako spira kiselimkišama, stvarajući novi sloj na objektu koji ponovo bivanapadnut kiselim kišama.

Oštećuje građevinske materijale, metalnekonstrukcije, spomenike kulture.

CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O

Na fasadama objekata stvara se crna sulfatna kora kojučine: kalcit, gips, leteći prah, čađ i dr.

CaSO4 (gips) je rastvorljiv u vodi pa se lako spira kiselimkišama, stvarajući novi sloj na objektu koji ponovo bivanapadnut kiselim kišama.


Indirektan i direktan uticaj na zdravlje ljudiDirektan uticaj:

čestice sumporne kiseline (1 µm) unose se urespiratorni sistem (razaraju tkivo).

Indirektan uticaj:povećano rastvaranje teških metala u vodi. Unošenjemvode u organizam, čovek unosi i toksične teške metale.Takođe, rastvoreni teški metali se akumuliraju i u tkivimavodenih organizama, koje čovek opet ishranom unosi .

Indirektan i direktan uticaj na zdravlje ljudiDirektan uticaj:

čestice sumporne kiseline (1 µm) unose se urespiratorni sistem (razaraju tkivo).

Indirektan uticaj:povećano rastvaranje teških metala u vodi. Unošenjemvode u organizam, čovek unosi i toksične teške metale.Takođe, rastvoreni teški metali se akumuliraju i u tkivimavodenih organizama, koje čovek opet ishranom unosi .


Kontrolisati i smanjiti emisijuoksida azota i sumpora!

1. Koristiti fosilna goriva sa niskim sadržajem sumpora.2. Uvesti desulfurizaciju goriva (posebno uglja) pre njegove

upotrebe.3. Ugraditi uređaje za smanjenje emisije oksida sumpora i

azota (katalitički konvertori) u postojeća energetskapostrojenja i automobile.

Sanacija posledica kiselih kiša:Vršiti dodavanje krečnjaka u jezera i površinske akumulacije

koje nemaju dovoljne puferske kapacitete, a zakiseljene sukiselim kišama.

Kontrolisati i smanjiti emisijuoksida azota i sumpora!

1. Koristiti fosilna goriva sa niskim sadržajem sumpora.2. Uvesti desulfurizaciju goriva (posebno uglja) pre njegove

upotrebe.3. Ugraditi uređaje za smanjenje emisije oksida sumpora i

azota (katalitički konvertori) u postojeća energetskapostrojenja i automobile.

Sanacija posledica kiselih kiša:Vršiti dodavanje krečnjaka u jezera i površinske akumulacije

koje nemaju dovoljne puferske kapacitete, a zakiseljene sukiselim kišama.


Kako radi katalitičkikonvertor?

Priključi se na izduvni sistem automobila.Sadrži katalizator – Pt i Rh, koji vrši

redoks procese gasova:1. Toksični CO se oksiduje do CO2:

2CO + O2 → 2CO2

2. Azotovi oksidi se redukuju do azota:2NOx → xO2 + N2

3. Ugljovodonici se oksiduju do vode iCO2:2CxHy + (2x+y/2)O2 → 2xCO2 +yH2O

katalitički konvertorKako radi katalitički

konvertor?

Priključi se na izduvni sistem automobila.Sadrži katalizator – Pt i Rh, koji vrši

redoks procese gasova:1. Toksični CO se oksiduje do CO2:

2CO + O2 → 2CO2

2. Azotovi oksidi se redukuju do azota:2NOx → xO2 + N2

3. Ugljovodonici se oksiduju do vode iCO2:2CxHy + (2x+y/2)O2 → 2xCO2 +yH2O

Zagađivači i zaštita od zagađivanja (T.Anđelković)

27

Postrojenje za desulfurizaciju

Kako se vršidesulfurizacija?

SO2 koji prolazi krozpostrojenje reagujesa vodenomsuspenzijomkalcijum-karbonata,kada se kao krajnjiproizvod stvarakalcijum-sulfat..


Kako se vršidesulfurizacija?

SO2 koji prolazi krozpostrojenje reagujesa vodenomsuspenzijomkalcijum-karbonata,kada se kao krajnjiproizvod stvarakalcijum-sulfat..

Prvi zakon koji se bavi problemom kiselih kiša i uvodi ograničenja emisijesumpor-dioksida i azotovih oksida.

1. Do 2000. ukupna emisija sumpor-dioksida se mora smanjiti za 50% odnivoa 1980.

Prvi zakon koji se bavi problemom kiselih kiša i uvodi ograničenja emisijesumpor-dioksida i azotovih oksida.

1. Do 2000. ukupna emisija sumpor-dioksida se mora smanjiti za 50% odnivoa 1980.


Documents

Hemija životne sredine 1 (T . Anđelković) 1nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/746/25. Kisele kiše.pdfTvrde vode neutrališu kisele kiše. Meke vode lako menjaju svoju kiselost. Posledica: