Химия, 8 и 10 клас
Градът и неговият въздух
Откъде идват киселинните дъждове, защо чистият дъжд не е неутрален и колко спестява рециклирането? Прочети, после провери сам в симулацията.
Серни и азотни оксиди
Въглищата съдържат малко сяра. При горенето тя се свързва с кислорода от въздуха:
S + O₂ → SO₂
От 32 t сяра се получават 64 t серен диоксид — масата се удвоява, защото се добавя кислород. Газовете имат маса! В горещите пещи и двигатели и азотът от въздуха се окислява до азотни оксиди NOₓ.
Киселинен дъжд
Във въздуха оксидите се окисляват и се разтварят в капките:
2SO₂ + O₂ → 2SO₃ SO₃ + H₂O → H₂SO₄
Азотните оксиди дават азотна киселина HNO₃. Сярната и азотната киселина са разяждащи: дъждът с тях уврежда листата на горите, рибите в езерата и каменните паметници.
Дори чистият дъжд е слабо кисел: CO₂ от въздуха се разтваря в капките и pH е около 5,6, а не 7. Киселинен наричаме дъжд с pH под 5.
Скалата на pH не е линейна: десет пъти повече киселина сваля pH с 1, а два пъти повече — само с около 0,3. Повече дъжд разрежда киселината, но не я намалява: на всеки квадратен метър пада същото количество.
Как се намаляват емисиите
| Мярка | SO₂ | CO₂ |
|---|---|---|
| Сероочистване в ТЕЦ | много по-малко | малко повече |
| Гориво без сяра | няма | същото |
| Катализатор в колите | същото (по-малко NOₓ) | същото |
| Възобновяема енергия | по-малко | по-малко |
При сероочистването серният оксид се свързва с вар или варовик и става гипс (калциев сулфат): SO₃ + Ca(OH)₂ → CaSO₄ + H₂O. С варовик се отделя и малко CO₂. Затова очистването лекува киселинния дъжд, но не и парниковия ефект — това са различни проблеми.
Вятърът отнася голяма част от оксидите далеч от комина. Затова киселинните дъждове са проблем и на съседните страни. В ЕС емисиите на серни оксиди са спаднали с около 90 % от 1990 година насам — главно заради сероочистването и горивата с по-малко сяра.
Материали и рециклиране
По химичен състав материалите са метали и сплави (алуминий, стомана), керамика и стъкло и органични полимерни материали (пластмаси като PET).
Рециклирането не спестява еднакво. За тон нов алуминий трябват около 186 GJ енергия, а за рециклиран — около 8,3 GJ: около 22 пъти по-малко. Стоманеният скрап спестява руда (около 1,4 t на тон) и CO₂ (около 1,5 t). При стъклото рециклирането спестява около една четвърт от енергията. Затова металите, стъклото и пластмасите се събират разделно.
Безопасност
Районът и централата в симулацията са измислени. Сярната и азотната киселина са разяждащи: опити с тях се правят само от учител, в лаборатория, с очила и ръкавици.