Неорганічна хімія

ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ КАТІОНІВ АМОНІЮ ТА ВОДНЕВОГО ПОКАЗНИКА В ПРОБАХ АТМОСФЕРНИХ ОПАДІВ

Стець Н.В., Бібик О.В.

Дніпропетровський національний університет, м. Дніпропетровськ

Інтенсифікація діяльності людини в останні роки призвела до порушення рівноваги, що склалася у природі, збільшився об’єм емісії в атмосферу газів і аерозолів антропогенного походження. Найбільш активними з точки зору хімічної взаємодії з компонентами атмосфери і біосфери є сполуки Сульфуру, Нітрогену, Фосфору та галогенів. Атмосфера не встигає самостійно очищуватись від забруднень. Тому дослідженням атмосфери приділяють значну увагу. Дані моніторингу повітряної атмосфери свідчать про зростання в останні роки вмісту нітрогенних сполук, які збільшують кислотність опадів [1].

Ріст кислотності опадів, який, в свою чергу, призводить до збільшення кислотності водойм, викликає появу в воді високотоксичних іонів важких металів Кадмію, Плюмбуму та інших, які спочатку входили до складу нерозчинних сполук і не погрожували живим організмам. При зростанні кислотності води в водоймах швидко збільшується вміст сполук Алюмінію за рахунок взаємодії природної породи алюміній гідроксиду з кислотою:

Al(OH)3 + 3H^+ ® Al^3+ + 3H2O,

(1)

а навіть невелика концентрація йонів Алюмінію (0,2 мг/л) в водоймах смертельна для живих організмів.

В газовій фазі, де присутній сульфур (IV) оксид, утворюються вільні ОН-радікали, генерація яких відбувається за рахунок фотолізу атмосферного озону і наступною швидкою реакцією збудженого атому Оксигену з молекулами води. При попаданні такого одного ОН-радікалу до хмарин відбувається формування тисяч молекул сульфатної кислоти за ланцюговим механізмом [2].

В дощових краплинах знаходяться сульфат-, гідрогенсульфіт-, нітрат-, форміат-аніони та катіони амонію, які теж впливають на зростання водневого показника.

Атмосферний азот перетворюється на аміак, який потім під дією бактерій перетворюється в нітрати. При знаходженні в атмосфері йонів амонію в результаті реакції гідролізу

NH4^++ H2O Û NH4OH + H^+

(2)

рН середовища повинно наближуватись до 4,8.

В Дніпропетровському регіоні джерелами знаходження аміаку в навколишнєму середовищі є залпові емісії в результаті аварій на залізничному транспорті; області інтенсивного сільського господарства; амінокислоти, що містяться в органічних відходах і піддаються бактеріальному розкладанню.

Нами проводилося визначення концентрація катіонів амонію та рН у пробах атмосферних опадів в різних районах міста. Опади збиралися в різні пори року. Визначення йонів амонію виконували методом фотометрії по реакції утворення кольорової сполуки NH₄⁺-іонів з реактивом Несслера. Визначення рН проводили потенціометричним методам. Дані експериментів приводяться в таблиці:

Район добору проб м.Дніпропетровська	Концентрація NH4^+-іонів (мг/л)		Значення рН
	min	max	min	max
Бабушкінський	1,1	5,3	3,45	7,49
Ленінський	1,5	23,1	6,46	7,66
Жовтневий	8,0	39,0	4,56	7,35

Наведені значення рН свідчать про переважно лужний характер атмосферних опадів. Спостереження показали, що пора року, температура повітря, вид опадів не вливають на їх кислотність. Раніше опубліковані дані [3] свідчили про показник кислотності, близький 5,6 і відхилення в лужну область складало приблизно 0,2.

Слаболужний характер атмосферних опадів свідчить про те, що в повітряному середовищі переважають газоподібні домішки з основними властивостями, які представлені сполуками неметалів в низьких ступенях окиснення. Значний вплив на кислотність атмосферних опадів можливо мають йони перехідних металів Мангану й Феруму, які приймають участь в процесах автоокиснення сульфіт-іонів в краплях хмар. Можливе зниження їх концентрацій обумовлює не кислотне, а нейтральне і слабо лужне середовище атмосферних опадів в рамках даного експерименту.

Високі значення концентрацій амоній-катіонів в атмосферних опадах Ленінського та Жовтневого районів м. Дніпропетровська можна пояснити знаходженням в цих районах більшої кількості підприємств, які використовують сполуки Нітрогену, або тим, що вітра приносять більшу кількість кислих йонів, зміщуючи рівновагу реакції (2) в бік утворення катіонів амонію.

Робота э частиною комплексної програми по дослідженню стану атмосферних опадів та екологічної ситуації міста. Результати можуть бути використані для оцінки сучасного стану навколишнього середовища.

Перелік посилань

1. Білявський Г.О. Основи загальної екології / Г.О.Білявський, М.М.Падун, Р.С.Фурдуй/ - К.: Либідь, 1993. – 304 с.

2. Ермаков А.Н., Пурмаль А.П. Физическая химия кислотных дождей // Энергия: экономика, техника, экология. – М. - 1998. - №9. – С.22-28.

3. Горб А.С. Кислотність атмосферних опадів на Дніпропетровщині // IV Міжнародна конференція Франція та Україна, науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур: Екологічна культура та проблеми охорони навколишнього середовища. – Дніпропетровськ, 1997. – Т.2. – Ч.2. – С.26-27.