Водород

Основными природными источниками водорода являются вулканические газы и процессы разложения органических веществ. Водород не причисляют к отходам производства, но он является ценным сырьем и его производят в больших масштабах.

Водород используют для получения аммиака, соляной кислоты, в производстве урана, при восстановительных плавках в ме

таллургической промышленности, в фармацевтической промышленности, при проведении процессов гидрирования в технологии органических веществ, для очистки веществ.

В тропосфере на высоте 8 —18 км содержание водорода составляет —7,7 • 10_5%. С высотой количество водорода снижается, и на высоте 900 км его содержание оценивают в 0,5- 10“5%.

Водород является легким и подвижным газом. При попадании в атмосферу он быстро перемешивается с воздушными массами.

Атмосферный водород обладает повышенной реакционной активностью. Он распадается под воздействием солнечного излучения с образованием радикалов водорода:

(4.15)

где И — постоянная Планка (А = 6,626- 10“34 Дж -с); v— частота излучения.

Водород может реагировать с другими соединениями или радикалами, присутствующими в атмосфере, в результате получаются новые радикалы, например:

(4.16)

(4.17)

(4.18)

В верхних слоях атмосферы находятся свободные радикалы — ОН* (гидроксил-радикал) и НОО* (пергидроксил-радикал).

В атмосфере также присутствует изотоп водорода — тритий 3Н (в количестве 4- 10_15% от общего числа атомов водорода), который образуется в результате воздействия на азот космических лучей:

(4.19)

где п — нейтрон.

Важнейшим химически активным компонентом тропосферы является гидроксил-радикал — ОН*. Количество его очень мало — (10-3 — 10-6) молекул/см2. Из-за взаимодействия с другими радикалами, а также с СО и СН4, он имеет короткое время жизни.

Пергидроксил-радикал НОО’ является сильным окислителем. При наличии в воздухе органических веществ он вступает с ними в химические реакции и образует органические перекисные соединения, которые обладают высокой токсичностью.

В атмосфере водород легко соединяется с кислородом с образованием воды и находится с ним в постоянном динамическом равновесии.

Экологическое значение распределения воды в атмосфере очень велико. Считается, что атмосферная вода определяет парниковый эффект. При этом сила ее воздействия примерно в три раза пре

вышает аналогичный эффект, возникающий от присутствия С02. Общее содержание Н20 в стратосфере оценивается в 20 %.

Диссоциация Н2 типична для высот более 80 км.

Концентрация ионов водорода в составе атмосферных осадков определяет состояние лесных и водных экосистем.

Ионы водорода попадают на поверхность земли с кислотными дождями (pH lt; 7,0). При pH 7,0 дождевые осадки имеют нейтральную реакцию. В этом случае концентрация ионов Н+ равна концентрации ионов ОН . Если pH gt; 7,0, то такая вода считается щелочной.

В результате выпадения кислых атмосферных осадков происходит закисление природных водоемов и почв, что пагубно сказывается на жизнедеятельности организмов. Влияние кислых осадков на экологию почвенных и водных систем оценивают показателями, характеризующими суммарное поступление ионов водорода в год на территорию региона (г/м2 в год): gt;300 — бедственное положение; 200 — 300 — чрезвычайная ситуация (норма lt;20).

В промышленности специальных методов очистки от водорода не применяют, водород хранят в газгольдерах, заполненных водой.

Водород является горючим газом и в смеси с кислородом образует взрывчатые смеси, поэтому в производственных аппаратах, например электролизерах, реакционные зоны образования кислорода и водорода разделены.

При использовании водорода в производственных процессах на линиях его подачи устанавливают огнепреградители — емкости, заполненные песком.