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酸性雨生成の化学

1872
大気化学アプリケーションにおける排煙脱硫システム。.

(画像はイメージです)

酸性雨は、大気中の二酸化硫黄(SO2)と窒素酸化物(NOx)が水、酸素、その他の化学物質と反応することによって発生します。SO2は硫酸([latex]H_2SO_4[/latex])に酸化され、NOxは硝酸([latex]HNO_3[/latex])を生成します。これらの反応は、多くの場合太陽光によって触媒され、非常に酸性の強い化合物が生成され、湿性沈着または乾性沈着として地上に降り注ぎ、生態系に害を及ぼします。

酸性雨の主な前駆物質は二酸化硫黄(SO2)と窒素酸化物(NOx)であり、これらは主に発電所や自動車での化石燃料の燃焼によって大気中に放出されます。大気中に入ると、これらのガスは複雑な化学変化を起こします。二酸化硫黄の場合、その過程は主に2つのステップにまとめられます。まず、SO2は酸化されて三酸化硫黄(SO3)になります。[latex]2SO_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2SO_3(g)[/latex]。この反応は気相では遅いですが、鉄やマンガンなどの触媒が存在する大気粒子の表面や水滴では著しく加速されます。続いて、三酸化硫黄は水と急速に反応して硫酸を生成します。[latex]SO_3(g) + H_2O(l) \rightarrow H_2SO_4(aq)[/latex]。

同様に、窒素酸化物、主に一酸化窒素(NO)と二酸化窒素(NO2)も酸性雨の形成に寄与します。NOは通常、大気中に放出され、そこで酸化されてNO2になります。[latex]2NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2NO_2(g)[/latex]。次に、二酸化窒素は水酸基(OH)と反応して硝酸を生成します。[latex]NO_2(g) + OH(g) \rightarrow HNO_3(g)[/latex]。これらの強酸である硫酸と硝酸は、大気中の水滴(雲、霧、雨、雪)に溶け込み、降水のpHを低下させます。多くの場合、pHは4.2~4.4となり、自然の雨(pH約5.6)よりもかなり酸性度が高くなります。この酸性化した降水は、湖や河川の酸性化、森林や農作物の被害、建物や彫像の腐食など、広範囲にわたる環境影響をもたらします。

UNESCO Nomenclature: 2501
大気科学

タイプ

化学プロセス

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 硫黄、窒素、酸素などの化学元素の発見
  • スヴァンテ・アレニウスのような化学者による酸、塩基、pHの理解
  • 産業革命期における工業プロセスの発展により、大量のSO2とNOxが放出された。
  • アントワーヌ・ラヴォアジエの燃焼と酸素の役割に関する研究

アプリケーション

  • 発電所向け排煙脱硫(スクラバー)技術の開発
  • 湖や土壌の酸性を中和するための石灰散布
  • 越境汚染を削減するための国際条約(例:長距離越境大気汚染に関する条約)
  • 車両の触媒コンバーターは、窒素酸化物排出量を削減する。

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連事項: 酸性雨、二酸化硫黄、窒素酸化物、硫酸、硝酸、大気化学、湿性沈着、環境汚染、化石燃料、pH。

歴史的背景

酸性雨生成の化学

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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