Меню

Загрязнение кислотными дождями рек

Кислотные дожди

Кислотные дожди

Результат выпадения кислотных осадков. Фото: dirtmotoshop.ru

В последние годы многим людям приходится сталкиваться или хотя бы слышать о таком явлении, как кислотный дождь.

  • Территории, подверженные кислотным осадкам
  • Что такое кислотные дожди
  • Причины выпадения кислотных осадков
  • Как образуются кислотные дожди
  • Последствия кислотных дождей
  • Меры борьбы с кислотными осадками

Такое атмосферное явления происходит из-за загрязнения атмосферы и воды различными техногенными загрязнениями. Первый зафиксированный кислотный дождь выпал в 1872 году.

Территории, подверженные кислотным осадкам

В прошлом веке, особенно в его последние десятилетия, это явление уже не являлось чем-то очень необычным. Где образуются кислотные дожди? Такие дожди (а в это понятие также входят и кислотные град, и такой же снег) с относительной регулярностью выпадают и в Европе, и в России, и в США.

Экологами разработана карта, на которой подробно обозначена каждая территория, подвергающаяся таким опасным явлениям.

На территории большинства субъектов Российской Федерации выпадение серы и нитратного азота от собственных источников не превышает 25 процентов от их суммарных выпадений. Вклад собственных источников по сере превышает этот порог в Мурманской (70%), Свердловской (64%), Челябинской (50%), Тульской и Рязанской (по 40%) областях и в Красноярском крае (43%).

Кислотные дожди на карте мира

Фото: Кислотные дожди на карте мира, vigivanie.com. Рыжим цветом отмечены территории, где выпадают кислотные дожди; фиолетовым – территории с загрязненным воздухом, что может привести к кислотным осадкам; бежевым – районы с потенциальными проблемами, где повышена чувствительность почв.

На Европейской территории России только 34 процента выпадений серы имеет российское происхождение. Из оставшейся части 39 процента поступает от европейских стран, а 27% из других источников. При этом наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды вносят соседние страны: Украина, Польша, Германия, Белоруссия и Эстония.

Кислотные дожди на карте России

Кислотные дожди в России, geographyofrussia.com

Что такое кислотные дожди

Кислотный дождь – это осадки, в которых вода имеет низкий уровень рН. Таким показателем отображается концентрация водорода.

Нормальным показателем считается 5,6. Если с водой взаимодействуют газы, то показатель снижается до 1–4. Это становится причиной гибели микроорганизмов. Погибают и клетки более сложных организмов.

Признается, что кислотные дожди – это глобальная экологическая проблема. Идут они все чаще. Это не может не вызывать беспокойства и у научного сообщества, и у общественности. Выпадение ядовитых осадков отрицательно отражается на растительном и животном мире все земли.

Страдают от этого и люди. Порой достаточно просто побыть под кислотным дождем и получить легочное или сердечное заболевание.

Как уже было сказано, кислоты могут присутствовать не только в дожде, но и в снеге, в граде. Мало того, они могут находиться даже в тумане. При этом, чем выше концентрация во влаге каких-либо примесей, тем больший вред она наносит.

Чаще всего для выявления кислоты в атмосферной влаге требуются лабораторные анализы. Но порой об этом говорит появляющееся у человека чувство жжения при дыхании и даже на коже. Во многих случаях при таких осадках присутствует кисловатый запах. Признаком загрязнения является и изменившийся цвет воды. Если в таких условиях находиться на открытом пространстве, то все может закончится даже кислотными ожогами.

Кислотный дождь представляет собой разбавленную кислоту. Из-за этого воздух и почва (прежде всего, плодородный слой) насыщаются токсинами. Из-за кислоты погибают животные и растения, разрушаются минералы, пищевые продукты становятся просто ядовитыми.

Возрождение пострадавшей территории происходит в течение длительного времени. Кислота, проникая в почву, постепенно опускается в глубину, заражая грунтовые воды.

Причины выпадения кислотных осадков

Считается нормой, когда в атмосферных осадках присутствует слабая угольная кислота. Это признается естественным состоянием. Дело в том, что в воздухе всегда есть углекислый газ, и данная кислота образуется при его взаимодействии с влагой. Аномальные осадки образуются аналогично. Но при этом влага взаимодействует с другими летучими соединениями. В результате облака насыщаются серной или азотной кислотой. При этом, чем сильнее воздух загрязнен соединениями серы или просто серой, или соединениями азота, тем выше концентрация кислоты в осадках.

Причины образования кислотных дождей

Причины кислотных дождей. Фото: en.ppt-online.org

В числе причин, обусловливающих аномальные осадки, выделяют такие:

  1. При вулканических извержениях происходят выбросы в атмосферу пепла и различных газов. Это и оксиды серы, и сульфаты, и сероводородные вещества.
  2. При разложении органических остатков, как животных, так и растений, в атмосферу попадают соединения серы и азота.
  3. Разряд молнии также обеспечивает естественное загрязнение атмосферы. Признается, что ежегодно за счет молний объем сформированных кислот достигает восьми миллионов тонн.

Вероятно, следует уточнить, что в названых выше случаях образующиеся кислотные дожди имеют естественное происхождение. Вред природе они могут нанести в том случае, когда речь идет о слишком больших загрязнениях. Утверждается, что такое произошло на земле более 250 миллионов лет назад. Это было связано с аномально высоким уровнем вулканической деятельности. Результатом кислотных дождей стало вымирание 95% всех живых организмов.

В настоящее время загрязнение атмосферы, в основном, происходит не из-за природных факторов, а из-за человеческой деятельности. Научным сообществом признается, что антропогенное воздействие в этом отношении сейчас составляет от 89 до 92%. Загрязнение атмосферы при этом происходит из-за:

  • выбросов предприятий, функционирующих в машиностроение и металлургии, работы тепловых электростанции;
  • при сжигании каменного угля, нефтепродуктов, газа, дров;
  • за счет выделения метана, которое происходит на полях, где выращиваются злаковые культуры;
  • из-за использования удобрений, содержащих азот, а также при обработке посевов пестицидами;
  • при добыче полезных ископаемых, особенно открытым способом;
  • фреонами, попадающими в атмосферу из неисправных холодильников;
  • при использовании аэрозолей, в составе которых имеется хлороводород.

Как образуются кислотные дожди

Механизм образования кислотных осадков можно просто объяснить химическими формулами. Значительную роль в образовании кислотных осадков играют выбросы вредных веществ, происходящих при работе добывающих и перерабатывающих предприятий. В этих выбросах встречается до 65% серы и ее соединений. Они растворяются во влаге.

Формулы кислого дождя

Формулы кислого дождя, ppt-online.org

Серные дожди

При попадании в атмосферу диоксида серы происходит реакция, называемая фотохимическим окислением с образованием серного ангидрида. Следующая реакция – его взаимодействие с водяным паром, в результате чего образуется сернистая кислота. Но процесс на этом не останавливается. Взаимодействие это соединения с водой продолжается, и эта кислота превращается в серную.

Азотные дожди

Половина кислотных дождей является азотными. В этом случае формирование дождевой влаги происходит за счет азотосодержащих соединений. Растворяясь в паре, они становятся азотистой или азотной кислотой. Когда такой дождь выпадает на землю, химическая реакция продолжается в почве. При этом происходит образование нитратов и нитритов.

Соляные дожди

Случается, что под воздействием соединений, содержащих хлор, формируются соляные дожди. Этот газ оказывается в воздухе одновременно с метаном. Такое происходит при выбросах ряда промышленных предприятий и при горении мусора.

Кроме названых веществ в атмосферу попадают и соединения, являющиеся в высокой степени токсичными. Виновниками также являются промышленные предприятия. Свою долю вносят и испарения, происходящие при разложении бытовых отходов.

Последствия кислотных дождей

Кислотные дожди способны нанести вред целым регионам. Время полного разложения токсичных соединений, попавших в почву или воду, доходит до 15-и лет. Какой вред растениям наносят кислотные дожди? Оказавшись в грунте, эти вещества разрушают все то, что необходимо растениям. При этом происходит высвобождение солей таких металлов, как свинец, алюминий и ртуть. На такой почве растения просто не могут существовать. Если в дожде присутствует высококонцентрированная кислота, погибают взрослые растения и семена. Одновременно часть ядовитых соединений отравляет и воздух.

Глобальные проблемы

Под воздействием кислотных дождей появляются такие глобальные экологические проблемы:

  1. Изменяется структура воды. Повышается ее жесткость, воду насыщают токсины и кислоты. Кислотные дожди наиболее опасны для растительного и животного мира. результате животные и растения погибают. Случается, что после таких дождей содержание в воде тяжелых металлов оказывается выше предельно-допустимых норм в 8 раз.
  2. Из-за того, что листья и корневая система растений повреждается, растения погибают. Следствие – гибель травоядных, что вынуждает хищных животных переходить на другие территории. То есть, нарушаются пищевые цепочки.
  3. Загрязненный верхний слой почвы из-за ветров продолжает загрязнять воздух. Ветер переносит ядовитую пыль на значительные расстояния, отравляя природу и там.

Влияние на человека

Кислотные дожди отрицательно влияют и на человека. Взаимодействуя с рядом строительных материалов, они освобождают из них поликарбонаты. Разрушение достигает такого уровня, что эти вещества, а также влага воздуха начинают окислять металлы, имеющиеся в сооружениях. Из-за этого постройки довольно быстро разрушаются. Из-за кислотных дождей погибает сельскохозяйственный скот, страдают посевы и обитатели водоемов в рыбных хозяйствах.

Под воздействие кислотных дождей у людей развиваются такие заболевания, как: бронхит, воспаление легких, трахеит, бронхиальная астма. В ряде случаев люди даже получают химические ожоги.

К сожалению, этим дело не ограничивается. Мясные изделия, рыба, продукты, изготовленные из растений, оказываются насыщенными ртутью, свинцом, серой, мышьяком, селеном наносят вред здоровью человека. Сохраняются в продуктах животного происхождения и кислоты, и соли, из-за которых происходят пищевые отравления. При этом страдают печень, поджелудочная железа, почки, кровеносная и нервная системы.

Экономические последствия

Кислотные дожди наносят значительный вред и экономике. Для компенсации вреда, нанесенного сельскому хозяйству, лесу, водным объектам требуются значительные затраты. Поскольку страдают и посевные площади, потери урожая достигают больших значений.

Следствием может стать голод, особенно, если речь идет о слабо развитых регионах.

Так как из-за химических ожогов, болезней, вызванных попавшими в организм вредными соединениями, появляется необходимость в оказании медицинской помощи в значительных объемах, возрастают затраты на медицинские препараты и работу медперсонала. Стоимость компенсации последствий только при реализации такой программы достигает десятков миллиардов долларов.

Меры борьбы с кислотными осадками

Разработкой мер, направленных на предупреждение вреда от кислотных дождей, занимаются в Соединенных Штатах, в России, в Китае. Причина – в этих странах находится большое количество предприятий, добывающих каменный уголь. Много и металлургических предприятий.

ислотные дожди – причины возникновения и последствия

Фото: twimg.com

Борьба с экологическими проблемами в локальных масштабах невозможна. Нужен комплексный подход по сокращению вредных выбросов, кислотообразующих веществ в атмосферу, воду и почвы, который возможен лишь при межгосударственном сотрудничестве. Применение альтернативных источников энергии без использования угля, нефти и газа также приводит к сокращению кислотных осадков. Поможет также использование низкосернистого угля или его очистка от серы. Такие работы ведутся.

Конструкторы разрабатывают высокопроизводительные воздушные фильтры и очистные системы. Однако в короткие сроки решить такие проблемы нельзя. Негативные последствия от загрязнения атмосферы с последующим выпадением кислотных дождей продолжают возрастать ежегодно, за образование кислотных дождей ответственны многие крупные промышленные предприятия.

Поскольку проблема не решена, и ее решение – дело будущего, желательно принятия мер личной безопасности. Если появляется информация о возможном выпадении кислотных осадков, желательно не выходить из помещений. В случае, когда такое невозможно, следует обязательно пользоваться зонтом. Можно обезопасить себя и используя такую одежду, как длинный плащ и непромокаемая обувь.

Без соответствующего анализа невозможно определить, присутствует ли в дожде, снеге, тумане кислота. Поэтому, если получено предупреждение об угрозе осадков с кислотой, следует особо тщательно закрывать двери и окна жилых домов и производственных помещений. В таких случаях всегда присутствую летучие соединения, способные оказывать вредное воздействие и тогда, когда человек не находится под дождем или снегом.

Источник

Кислотные дожди: причины и последствия

кислотные дожди

Содержание:

В последнее время из-за общего ухудшения экологической ситуации на нашей планете все чаще и чаще случается и такое неприятное экологическое явление как кислотные дожди. Возникновение кислотных дождей происходит по причине взаимодействия воздуха и воды в верхних слоях атмосферы с различными загрязнениями.

История кислотных дождей

Первый кислотный дождь в истории был зафиксирован еще в далеком 1872 году, как раз в эпоху расцвета индустриализации, массового строительства заводов и фабрик. Стоит ли говорить, что к XX веку это явление стало в разы более частым и, конечно же досталось нам жителям уже XXI века в наследство.

Причины кислотных дождей

Какие же причины выпадения кислотных дождей? Экологи разделяют их на антропогенные и естественные. Антропогенные причины возникновения кислотных дождей связаны с действием человека, сюда входят:

  • Выбросы заводами и фабриками различных оксидов нитрогена и сульфура. Попадая в атмосферу, они взаимодействуют с парами воды, в результате образуется серная кислота, которая выпадает такими вот кислотными дождями.
  • Выхлопные газы автомобилей, этот еще один источник загрязнений атмосферы также является еще одной причиною появления кислотных дождей.

Естественные причины появления кислотных дождей не связаны с деятельностью человека, как правило, они происходят вследствие извержений вулканов, тогда также в атмосферу попадает большое количество азотосодержащих веществ, при взаимодействии с которыми образуется азотная кислота, выпадающая кислотными дождями.

Последствия кислотных дождей

Каковы последствия кислотных дождей? Негативных последствий много:

  • гибель сельскохозяйственных культур,
  • загрязнение водоемов,
  • сокращение площади лесов,
  • заболеваний у людей.

При контакте с кислотными дождями повышается риск возникновения таких болезней как астма, аллергия, онкологические заболевания. Кислотные дожди загрязняют реки и озера, вода становится непригодной, из-за чего могут погибнуть огромные популяции рыб. От кислотных дождей загрязняется и теряет свою плодородность почва, как следствие уменьшается урожай. Страдают от них и растения, у деревьев опадают листья и тормозится развитие корней, растения становятся чувствительными к перепадам температур.

Пути решения проблемы кислотных дождей

Главным шагом по решению экологической проблемы кислотных дождей, как впрочем, и проблемы парникового эффекта является сокращение выброса в атмосферу вредных промышленных отходов, использование очистительных фильтров на заводах и фабриках. И в перспективе создание экологически безопасных производств, в целом все современные технологии должны внедряться лишь только после оценки их влияния на окружающую среду.

Постепенный переход на экологичные электромобили также будет шагом на пути к преодолению проблемы возникновения кислотных дождей. Первые подобные автомобили Тесла уже потихоньку завоевывают популярность, и нам очень хочется верить, что в будущем они станут повсеместными, а автомобили на бензине станут достоянием истории, как стали, например старые паровые поезда.

Кислотные дожди, видео

И в завершение маленькое образовательное видео о кислотных дождях.

Источник

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

При существенном сдвиге пониженный уровень кислотности становится причиной гибели рыб, земноводных, насекомых. Также в районе, где отмечены такие осадки, можно заметить кислотные ожоги на листьях деревьев, отмирание некоторых растений.

Читайте также:  Река конго месторасположение длина км

Отрицательные последствия выпадения кислотных дождей существуют и для человека. После ливня в атмосфере скапливаются токсические газы, и вдыхать их крайне не рекомендуется. Небольшая прогулка под кислотным дождем может стать причиной астмы, сердечных и легочных заболеваний.

Проблема кислотных дождей уже давно носит глобальный характер, и каждому жителю планеты следует задуматься о своем вкладе в данное природное явление. Все вредные вещества, попадающие в воздух в процессе жизнедеятельности человека, никуда не исчезают, а остаются в атмосфере и рано или поздно возвращаются на землю в виде осадков. При этом последствия кислотных дождей настолько серьезны, что на их устранение порой требуются сотни лет.

Для того чтобы узнать, какими могут быть последствия кислотных дождей, следует разобраться в самом понятии рассматриваемого природного явления. Так ученые сходятся во мнении, что это определение является слишком узким, чтобы обрисовать глобальную проблему. Нельзя принимать во внимание только дожди – кислотные грады, туманы и снега также являются носителями вредных веществ, поскольку процессы их образования во многом идентичны. Кроме того, в засушливую погоду могут появляться токсические газы или пылевые облака. Они также являются разновидностью кислотных осадков.

C чего всё началось

В 1872 году английский инженер Роберт Смит в своей работе «Воздух и дождь: начало химической климатологии» впервые в истории употребил термин «кислотные дожди».

Большое внимание он уделил викторианскому смогу в английском городе Манчестер. Многие учёные того времени пришли к выводу, что как таковых «кислотных дождей» не бывает, но спустя годы, сомнений в том, что данное явление существует, даже не может возникнуть.

Ярким подтверждением этому служит ситуация, произошедшая в конце семидесятых годов 20 века. Городок Уилинг, находящийся в штате Западная Виргиния, прославился на всю планету шедшими в течение трёх дней кислотными осадками. Женщины, носящие в то время модные, дорогие капроновые чулки и колготки, не понимали, почему они покрывались мелкими дырами и постепенно расползались. Оказалось, что дождевые капли, содержащие в своем составе большое количество кислоты, разъели капрон.

Причины появления и состав кислотных дождей

Причины выпадения ядовитых дождей являются антропогенные и естественные. В результате развития промышленности и технологий заводы, фабрики и различные предприятия стали выбрасывать в воздух огромное количество оксидов азота и серы. Так, когда сернистый газ попадает в атмосферу, он взаимодействует с парами воды, образуется сернистая, а потом и серная кислота. Тоже происходит и с двуокисью азота, образуется азотная кислота, которая выпадает вместе с атмосферными осадками.

Очередной источник загрязнений атмосферы – это выхлопные газы автомобильного транспорта. Попадая в воздух, вредные вещества окисляются и выпадают на землю в виде кислотных дождей. Выпадение в атмосферу оксидов азота и серы происходит в результате сгорания торфа, угля на тепловых электростанциях. Огромное количество оксида серы попадает в воздух при переработке металлов. Азотные соединения выделяются при производстве строительных материалов.

Определённая часть серы в атмосфере имеет естественное происхождение, к примеру, после извержения вулкана освобождается диоксид серы. Азотосодержащие вещества могут выделяться в воздухе в результате деятельности некоторых почвенных микробов и грозовых разрядов.

Все выброшенные в воздух вредные вещества вступают в реакцию с солнечной энергией, углекислым газом или водой, в итоге получаются кислотные соединения. Вместе с каплями влаги они поднимаются в атмосферу и формируют облака. В итоге, возникают кислотные дожди, образуются снежинки или градины, которые возвращают на землю все впитанные элементы.

В некоторых регионах были замечены отклонения от нормы в 2–3 единицы: допустимый уровень кислотности составляет 5,6 pH, но в Китае и Подмосковье выпадали осадки с показателями в 2,15 pH. При этом предсказать, где именно появятся кислотные дожди довольно трудно, ведь ветер может относить образовавшиеся тучи довольно далеко от места загрязнения.

Основными элементами в составе кислотного дождя являются серная и сернистая кислоты, а также озон, который образуется во время грозы. Существует также азотная разновидность осадков, в которой основным ядром являются азотная и азотистая кислоты. Реже причиной возникновения кислотного дождя может стать большое содержание в атмосфере хлора и метана. Также в осадки могут попасть другие вредные вещества, в зависимости от состава промышленных и бытовых отходов, которые поступают в воздух в конкретном регионе.

Последствия кислотных дождей и их влияние на среду и на человека

Последствия кислотных дождей учёные до настоящего времени ещё не установили до конца. Любые осадки, которые выпали на землю, каким бы чистыми они не выглядели, на самом деле содержат в себе мельчайшие частицы пыли, различные патогенные микроорганизмы, споры грибов, пыльцу самых разных растений практически со всего света, примеси тяжёлых металлов, которые попадают в атмосферу и другие воздушные слои вместе с отходами многочисленных фабрик и заводов. Всё это в весенний, летний и осенний периоды выливается потоком на головы земных обитателей, и не каждый из них имеет хоть малейшее представление о том, какие могут быть последствия кислотных дождей.

Последствий выпадений кислотных дождей существует множество. Люди, попавшие под такой дождь, могут испортить свое здоровье. Данное атмосферное явление вызывает аллергии, астму, онкологические заболевания. Например, чтобы последствия кислотных дождей не отразились на здоровье, не стоит в дождь выходить на улицу без соответствующего инвентаря – зонта либо плаща-дождевика. Если игнорировать этот совет, то все примеси, которые присутствуют в якобы чистой дождевой воде, тянут за собой большое количество проблем. Достигая максимального уровня концентрации в организме, большинство таких элементов начинают свое пагубное действие, провоцируя тяжёлые интоксикации, а в некоторых случаях даже мутации, которые проявятся на последующих поколениях. Ионы тяжелых металлов замусоривают каналы печени и почек, а постепенное скопление токсинов приводит к общему отравлению всего организма. Последствия кислотных дождей после прогулки можно снизить, если принять тёплый душ с мылом или гелем, тщательно вымыть голову шампунем, а после душа выпеть горячий чай с молоком, либо просто тёплое молоко. Также рекомендуется принимать различные адсорбенты, которые помогут нейтрализовать и вывести из организма все ненужные примеси. Также дожди загрязняют реки и озёра, вода становится непригодной для употребления. Все жители акваторий находятся в опасности, могут погибнуть огромные популяции рыб.

Одно из менее опасных последствий ядовитых осадков – это разрушение каменных памятников и объектов архитектуры. Все это может привести к развалу общественных зданий и домов большого количества людей.

Влияние на почву. Кислотные дожди, выпадая на землю, загрязняют почву. Это исчерпывает плодородие земли, уменьшается количество урожаев. Поскольку атмосферные осадки выпадают на обширных территориях, они негативно влияют на деревья, что способствует их засыханию. В результате влияния химических элементов, в деревьях изменяются обменные процессы, тормозится развитие корней. Растения становятся чувствительны к температурным изменениям. После любого кислотного дождя деревья могут резко сбросить листья.

Влияние на растения.

1. Непосредственное воздействие (прямой контакт) с растением. Кислоты нарушают поверхность растений, в частности защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для вредных насекомых, грибов и других патогенных организмов. Через такие поврежденные листья испаряется больше влаги, что может вызвать нарушение жизнедеятельности растений, особенно во время засухи. Кислотные осадки, стекая по растениям, вымывают из листьев биогенные элементы, особенно если поверхность листьев повреждена. Специальные лабораторные опыты показали, что иголки у сосны достигали лишь половины нормальной длины, а урожай помидоров заметно снижался, когда их поливали водой, кислотность которой соответствовала рН кислотного дождя (pH=4,5).

2. Вытеснение ионов биогенных элементов из почвы (выщелачивание биогенов). Кислотные осадки вымывают ионы биогенных элементов из почвы. Частички гумуса и глины обычно заряжены отрицательно и удерживают такие положительные биогенные ионы, как К + , NH4 + , Ca 2+ . При просачивании через почву нейтрального водного раствора эти ионы удерживаются частицами почвы и не вымываются. Однако при поступлении в почву кислотного дождя биогенные ионы вытесняются ионами Н + . Кроме того, при низких значениях рН понижается активность азотфиксаторов, что ещё больше приводит к уменьшению содержания биогенов.

Дефицит биогенов, возникающий в результате вымывания их из листьев и вытеснения из почвы, вызывает замедление роста растений, снижает их сопротивляемость болезням и вредителям.

3. Перевод токсичных металлов из нерастворимых соединений в растворимые (мобилизация алюминия и других элементов). При рассмотрении водных экосистем было отмечено, что алюминий и тяжёлые металлы под действием кислот, содержащихся в атмосферных осадках, переходят из нерастворимых форм в растворимые. Алюминий широко распространён в земной коре, присутствует в значительных количествах во многих горных породах и почвенных минералах. Из кристаллов кварца (SiO2), полевого шпата и слюды состоят горные породы граниты и гнейсы. Алюминий входит в состав всех глинистых почв. Основу различных глин составляет каолин А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О. При повышении кислотности происходит растворение соединений алюминия, переход алюминия в раствор. Этот процесс называется мобилизацией алюминия. Образующиеся соединения обладают токсичностью для корневой системы, они разрушают корневые волоски, которые в конечном итоге отмирают. При повреждении волосков нарушается процесс питания растений. Особенно опасен алюминий при невысоком соотношении в почве Са : Al (т.е. при малом содержании кальция). Например, в Белгородской области есть месторождения глины, так что не исключается образование растворимых соединений алюминия при повышении кислотности почвы. Однако присутствие значительного количества карбоната кальция в белгородских почвах должно снижать эффект воздействия токсичного алюминия.

Тяжёлые металлы, например свинец и ртуть, тоже могут переходить в растворимые соединения при подкислении среды. Кроме того, тяжёлые металлы и повышенная кислотность обладают синергическим действием на растения, т.е. действие одного из этих двух факторов усиливается действием другого.

С повышением кислотности почвы и образованием растворимых форм токсичных металлов активность микроорганизмов резко снижается. В почве содержатся различные микроорганизмы: бактерии, грибы, вирусы и др. Большинство из них перерабатывает лесную подстилку, улучшает структуру почвы, переводит органические соединения в усвояемые формы. Снижение активности микроорганизмов приводит к ухудшению качества почвы, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности растений.

В результате действия даже одного из названных факторов происходит деградация или гибель дикорастущих растений, снижается продуктивность сельскохозяйственных растений. В первую очередь погибают некоторые лишайники, которые считаются «индикаторами» чистого воздуха. Кислотные осадки влияют также на кустарниковую и древесную растительность. Они вызывают массовые заболевания лесов, особенно хвойных, составляющих основную часть лесных площадей России, Европы и Северной Америки. Кислотные дожди омертвляют леса. Леса высыхают, развивается суховершинность деревьев на больших площадях. Чаще всего страдают ель, сосна, пихта, потому что смена хвои происходит реже, чем смена листьев, и хвоя накапливает больше веществ-загрязнителей за один и тот же период времени.

Например, наблюдения за лесами в Баварии (Германия) показали, что у ели красной – вида, который наиболее чувствителен к повреждениям, – наблюдаются пожелтение и раннее опадание хвои, которое, начинаясь с вершины дерева, постепенно распространяется книзу. Процесс, кроме того, развивается по направлению к стволу, т. е. хвоя начинает опадать с самых концов ветвей, и ветки опускаются вниз. В Англии из-за кислотных дождей гибнет до 60 % хвойных лесов, в Германии — до 50 %. Действию кислотных дождей подвергаются не только хвойные породы деревьев, но и лиственные (бук, граб, дуб, береза, рябина, платан).

Примером деградации лесов и другой растительности в России является территория около г. Норильска, медеплавильные заводы которого выбрасывают в атмосферу большое количество сернистого газа. В результате выпадения сернокислотных дождей погибла древесная растительность в радиусе 50 км от центра города, на больших площадях исчезли лишайники.

Влияние на водные экосистемы. Наиболее заметное влияние кислотные осадки оказывают на обитателей водоёмов. Кислотные осадки оказывают на рыб не только прямое воздействие, но и косвенное – за счёт вымывания алюминия и тяжёлых металлов из почвы и донных отложений. Под действием кислот эти металлы переходят из нерастворимых соединений в растворимые, становятся доступными для живых организмов, поглощаются ими, производя токсическое действие. Алюминий, попадая в водоёмы, вызывает аномалии развития и гибель эмбрионов рыбы, повреждает жаберный аппарат рыб. Ионы алюминия и марганца могут вызвать угнетение роста растений и водорослей, сокращение или полное исчезновение популяций рыб, в частности сёмги.

Отмечая пагубное действие кислотных осадков на водные экосистемы, следует добавить, что не все озёра одинаково чувствительны к ним. Чувствительность озёр к кислотным дождям определяется химическим составом подстилающих пород и почвы на водоразделах и берегах. Если в них присутствует известняк (осадочная порода, состоящая из карбоната кальция), то такие озёра «сопротивляются» закислению воды, поскольку карбонаты нейтрализуют кислоту:

Карбонат кальция играет роль буфера, поддерживает постоянное значение рН. Аналогичное действие производит и карбонат магния MgCO3. Однако возможности любого буфера ограничены. Известняк, например, расходуется, реагируя с кислотами, т.е. его буферная ёмкость уменьшается. Если она будет исчерпана, то дополнительные ионы водорода останутся в растворе и произойдет соответствующее понижение рН среды. При истощении буферной ёмкости добавление даже небольшого количества кислот вызовет резкое уменьшение рН.

Если водозаборные бассейны озёр сложены гранитами (или гнейсами) с низкой буферной ёмкостью, как в горах Адирондак, то такие озёра чувствительны к кислотным осадкам. Последние вызывают сильное подкисление их воды. Обширные территории Северной Америки, особенно в Канаде, сильно страдают от кислотных осадков, так как сложены гранитными породами.

Таким образом, экологические последствия для разных рек и озёр на планете, получающих одинаковое количество кислотных осадков, не одинаковы. Так, Белгородская область богата месторождениями мела (карбоната кальция). В зоне меловой находятся водозаборные бассейны почти всех рек области (Северский Донец, Оскол, Ворскла, Нежеголь, Псёл, Пена, Короча, Валуй и др.). На геологической карте-схеме Белгородской области (рис. 1) отмечены меловые системы. Так как породы осадочного происхождения состоят из карбоната кальция, они обладают большой буферной емкостью и, следовательно, могут защищать белгородские реки и пруды от кислотных осадков. Иными словами, возможные кислотные осадки не должны вызывать сильного снижения рН воды этих рек, а потому отрицательные экологические последствия для данных водных экосистем будут незначительными.

Рисунок 1 – Геологическая карта-схема Белгородской области

Продолжая разговор о кислотных осадках, следует заметить, что действие их не ограничивается гибелью непосредственных обитателей водоёмов, а сказывается и на других животных, являющихся следующими звеньями пищевой цепи. Гибель рыбы и других водных обитателей вызывает уменьшение численности животных, пищевые цепи которых начинаются в водных экосистемах. По мере сокращения численности рыбы будет уменьшаться и численность питающихся рыбой птиц и животных, таких как белоголовый орлан, гагара, скопа, а также норка и выдра. Например, в горах Адирондак (север США), где в озерах уже не осталось рыбы, практически исчезли гагары и другая водоплавающая дичь; резко сократились популяции птиц, питающихся насекомыми, личинки которых развиваются в воде; уменьшилась численность енотов.

Читайте также:  А в тверской области даже две реки

Численность лягушек, жаб и тритонов также сокращается по причине тех же кислотных осадков, так как многие из этих видов размножаются во временных водоёмах, возникающих в период весенних дождей, т.е. образованных только дождевой водой, кислотность которой выше, чем у вод естественных (природных) водоёмов.

В пресноводных озёрах, ручьях и прудах вода обычно имеет рН = 6–7, и живые организмы в этих водоёмах адаптированы именно к этому уровню кислотности. Значение рН водной среды чрезвычайно важно, поскольку от него зависит деятельность ферментов, гормонов, регулирующих метаболизм, рост и развитие организмов. Взрослая рыба менее чувствительна к изменению рН среды, чем молодь, так как метаболизм поддерживает внутренний рН на должном уровне, а кожа обеспечивает более или менее надёжную защиту от нарушений. Учёные считают, что сокращение численности рыб происходит в основном не из-за гибели взрослой рыбы, а из-за того, что кислые воды не позволяют рыбе нормально размножаться. Самки могут оказаться не способны выметывать икру в кислой воде. Но если даже они и отложили икру, то из-за повышения кислотности воды либо она гибнет, либо погибнут мальки. При изменении реакции воды всего лишь на одну единицу рН, т. е. при увеличении кислотности в 10 раз по сравнению с оптимальной, мальки в большинстве случаев испытывают серьезный стресс и часто погибают. В результате в водоёмах с кислой водой встречается не молодь, а только взрослые особи.

Подкисление водоёмов усиливается в период таяния снегов, когда все накопившиеся за зиму в почве кислотные осадки вымываются талыми водами в водоёмы. По времени это совпадает с началом нереста у рыб. Таким образом, вымеченная икра оказывается в кислой воде и погибает. Наряду с рыбой в кислой среде быстро погибают и другие водные организмы либо из-за прямого воздействия ионов Н + , либо из-за невозможности размножения.

Необходимо серьезно задуматься над проблемой кислотных дождей. Данное явление напрямую зависит от деятельности людей, а потому следует значительно уменьшить количество выбросов, загрязняющих атмосферу. Когда загрязнение воздуха сведётся к минимуму, планета будет менее подвержена таким опасным осадкам, как кислотные дожди.

Но кроме вреда кислотные дожди имеют и полезное действие.

Кислоты, содержащиеся в облаках над океаном, могут разрушать относительно крупные частицы пыли, содержащие железо, на чрезвычайно мелкие и хорошо растворимые наночастицы, которые легко усваиваются планктоном, полагают авторы исследования, опубликованного в журнале Environmental Science and Technology.

Это открытие интересно и с практической точки зрения, как одна из возможностей увеличения биопродуктивности поверхностных вод океана за счёт удобрений, для фиксации атмосферного углекислого газа и борьбы с глобальным изменением климата.

Считается, что недостаток железа в той форме, в какой его усваивают микроорганизмы, сильно снижает способность планктона перерабатывать атмосферный углекислый газ в ходе фотосинтеза, и противостоять таким образом глобальному потеплению климата.

Так как облака, содержащие капельки воды с высокой кислотностью, формируются в большей степени в результате промышленных выбросов, учёные полагают, что многие индустриальные страны и в частности Китай, производя много парниковых выбросов, одновременно, в некоторой степени, снижают этот негативный климатический эффект за счёт «удобрения» океана.

Для того чтобы прийти к таким выводам учёные провели эксперименты по получению искусственных облаков в лаборатории. К ним они добавляли частицы пыли, которые поднимаются в атмосферу во время песчаных бурь в Сахаре. Таким образом, исследователи смогли отследить все химические процессы, протекающие в подобных системах. Свои лабораторные эксперименты авторы публикации подтвердили полевыми наблюдениями.

Как уберечься от кислотных дождей. Пути решения проблемы

Проблема кислотных дождей носит на планете глобальный характер. В связи с этим решить её можно только, если объединить усилия огромного количества людей. Один из основных методов решения данной проблемы – это сокращение вредных промышленных выбросов в воздух и сбросов в воду. На всех предприятиях необходимо использовать очистительные фильтры и сооружения. Наиболее долговременным, дорогостоящим, но и самым перспективным решением проблемы есть создание в дальнейшем экологически безопасных предприятий. Все современные технологии должны использоваться с учётом оценки влияния деятельности на окружающую среду.

Немало вреда атмосфере приносят современные виды транспорта. Вряд ли в ближайшее время люди откажутся от автомобилей. Однако сегодня внедряются новые экологически безопасные транспортные средства. Это гибриды и электромобили. Такие авто, как Tesla уже завоевали признание в разных странах мира. Они работают на специальных аккумуляторных батареях. Также постепенно популярность набирают электроскутеры. Кроме того, не стоит забывать и о традиционном электротранспорте: трамваи, троллейбусы, метро, электропоезда.

Не стоит забывать и о том, что загрязнение воздуха осуществляют и сами люди. Не нужно думать, что кто-то другой виноват в данной проблеме, и это конкретно от вас не зависит. Это не совсем так. Конечно же, один человек не способен сделать выбросы токсических и химических средств в атмосферу в большом количестве. Однако регулярное использование легковых авто приводит к тому, что вы регулярно делаете выброс выхлопных газов в атмосферу, и это в последующем становится причиной кислотных дождей.

На сегодняшний день в группе риска по выпадению кислотных дождей находятся США, Россия и Китай. Именно на территории этих стран находится больше всего углеперерабатывающих заводов и металлургических предприятий. Тем не менее, опасность нависает также над Японией и Канадой, куда кислотные дожди может просто пригнать ветром. Согласно некоторым исследованиям, если не будут предприняты профилактические меры, то этот список дополнится еще не одним десятком стран в самое ближайшее время.

Бороться с проблемой кислотных дождей локально практически бесполезно. Для изменения ситуации в лучшую сторону необходимы комплексные меры, которые возможны только при взаимодействии нескольких государств. Учёные продолжают трудиться над новыми очистительными системами, пытаясь минимизировать выброс вредных веществ в атмосферу, тем не менее, процент кислотных осадков пока только возрастает.

Чтобы уберечь себя от негативных последствий кислотных дождей, обязательно пользуйтесь зонтом и дождевиком во влажную погоду. Страшнее всего попадание капель на открытые участки кожи. При этом следует понимать, что невооруженным глазом отличить кислотный дождь от обычного невозможно, поэтому соблюдать меры предосторожности необходимо постоянно.

Если же вы услышали о том, что в вашем регионе выпадут кислотные осадки, то постарайтесь не выходить на улицу в указанное время. Также ещё несколько часов после дождя, снега или града оставайтесь дома, плотно закрыв окна и двери, чтобы токсические вещества, находящиеся в воздухе, не проникли в помещение.

Для разрешения проблемы кислотных дождей необходимо уменьшить выбросы двуокиси серы и оксидов азота в атмосферу. Этого можно достичь несколькими методами, в том числе путём сокращения энергии получаемой человеком при сжигании ископаемого топлива и увеличения количества электростанций использующих альтернативные источника энергии (энергия солнечного света, ветра, энергию приливов и отливов).

Рассмотрим другие возможности для уменьшения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Снижение содержания серы в различных видах топлива. Наиболее приемлемым решением было бы использование только тех видов топлива, которые содержат минимальные количества соединений серы. Однако таких видов топлива очень мало. Только 20 % из всех мировых запасов нефти имеют содержание серы менее 0,5 %. И в будущем, к сожалению, содержание серы в используемом топливе будет увеличиваться, так как нефть с низкими содержаниями серы добывается ускоренными темпами. Также дело обстоит и с ископаемыми углями. Удаление серы из состава топлива оказалось очень дорогим процессом в финансовом плане, к тому же удаётся вывести из состава топлива не более 50 % соединений серы, что является недостаточным количеством.

Применение высоких труб. Данный метод не уменьшает воздействия на окружающую среду, но увеличивает эффективность перемешивания загрязняющих веществ в более высоких слоях атмосферы, что приводит к выпадению кислотных осадков на более удаленных территориях от источника загрязнения. Данный метод уменьшает воздействие загрязнений на местные экосистемы, но увеличивает опасность кислотных дождей в более удалённых регионах. Кроме того данный метод является очень безнравственным, так как страна в которой происходят эти выбросы переносит часть последствий на другие страны.

Технологические изменения. Количество оксидов азота NxOy, который образуется при горении, зависит от температуры горения. В ходе проведённых экспериментов удалось установить, что чем меньше температура горения, тем меньше возникает оксида азота, к тому же количество NxOy зависит от времени нахождения топлива в зоне горения с избытком воздуха. Таким образом, соответствующие изменения технологий могут сократить количество выбросов. Сокращение выбросов двуокиси серы можно получить в результате очистки конечных газов от серы. Наиболее распространённый метод это мокрый процесс, когда конечные газы барботируются через раствор известняка, в результате чего образуются сульфит и сульфат кальция. Таким способом можно удалить из конечных газов наибольшее количество серы.

Известкование. Для уменьшения закисления озёр и почв в них добавляют щелочные вещества (СаСО3). Данная операция очень часто применяется в Скандинавских странах, где известь распыляют с вертолетов на почву или на водосборную территорию. Скандинавские страны в отношении кислотных дождей страдают больше всего, так как большинство Скандинавских озёр имеют гранитное или бедное известняками ложе. Такие озёра обладают гораздо меньшей способностью к нейтрализации кислот, чем озёра, расположенные на территориях богатых известняком. Но наряду с преимуществами известкование имеет и свой ряд недостатков:

в проточной и быстро перемешивающейся воде озёр нейтрализация происходит недостаточно эффективно;

происходит грубое нарушение химического и биологического равновесия вод и почв;

не удаётся устранить все вредные последствия закисления;

с помощью известкования нельзя удалять тяжёлые металлы. Эти металлы во время уменьшения кислотности переходят в труднорастворимые соединения и осаждаются, однако при добавлении новой порции кислоты снова растворяются, представляя таким образом постоянную потенциальную опасность для озёр.

Необходимо отметить тот факт, что до сих пор не разработан такой способ, который при сжигании ископаемого топлива будет позволять снижать до минимума выбросы двуокиси серы и оксидов азота, а в ряде случаев полностью предотвращать его.

Вывод

Как мы убедились, кислотные дожди – очень опасное явление, которое приносит вред окружающей среде, а также живым организмам и неживой природе. Но оказывается, что кислотные дожди могут приносить и пользу (например, разрушать частицы пыли и железа в воздухе над океаном). Чаще всего в кислотных дождях содержатся опасные серная и азотная кислоты. Эти кислоты сжигают и разъедают всё. В кислотный дождь лучше всего по возможности не выходить наружу. Последствия кислотных дождей поистине разрушающие, они наносят немалый ущерб памятникам культуры, домам, а также сельскому хозяйству. Эти последствия нелегко подавляются. Но всё же выпадение кислотных осадков можно предотвратить – например, использовать более чистое, и менее отходное производство, утилизировать отходы без вреда природе. Если мы будем хорошо относиться к природе, то и она отплатит нам тем же. Ведь кислотные дожди, катаклизмы, аномалии – всё это результат человеческой деятельности.

Список использованных источников

1. Кислотный дождь // Википедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D1%8C

2. Кучер М.И. Экология: учеб. пособие / под ред. проф. Е.Э. Френкеля. – Вольск: ВВИМО, 2015. – 265 с.

Источник



Кислотные дожди

Осадки, вызванные загрязнением окружающей среды, являются глобальной экологической проблемой. Частота их появления с каждым годом возрастает, что беспокоит не только научное сообщество, но и общественность. Ядовитые осадки негативно влияют на организм человека, флору и фауну планеты. Прогулявшись под кислотным дождем можно столкнуться с сердечными и легочными патологиями.

Общие сведения

Кислотными называют не только дожди, но и прочие виды осадков (град, снег, туман), в составе которых присутствуют кислоты. То есть для таких осадков характерен пониженный водородный показатель, характеризующий уровень ионов водорода в жидкости. Чем выше концентрация водородных ионов, тем кислее жидкость.

Почва

Нормальная дождевая вода не должна иметь pH ниже 5,6. Если значение ниже, то говорят о кислой воде. Основными компонентами кислотных дождей являются серные и азотные оксиды, хлористый водород и некоторые органические соединения. Особо токсичным, приносящим наибольший вред биосфере компонентом, является диоксид серы. Для этого химического соединения характерен наибольший вес среди токсичных атмосферных веществ.

Токсичные вещества, попадая в воздух, в атмосфере контактируют с углекислотой, водой, солнечной радиацией, образуя молекулы кислот. С мельчайшими каплями воды кислоты устремляются в верхние атмосферные слои, где образуются облака, из которых на землю выпадают кислотные дожди.

Сегодня уже не редкость осадки на 2 – 3 pH ниже нормы. Проблема наиболее характерна для стран с развитой тяжелой промышленностью: Китая, США, России. Фиксировались случаи, когда на территории этих стран в результате интенсивной работы предприятий металлургии выпадали осадки, pH которых составлял всего 2 – 3 единицы. Под ударом находятся и соседние страны (Канада, Мексика, Япония, Корея), ведь отравленные облака могут перенестись ветрами куда угодно.

Причины возникновения

Кислотосодержащие осадки существовали и негативно влияли на экосистему планеты всегда, но раньше они имели исключительно природное происхождение. А сегодня основными причинами возникновения кислотных дождей являются антропогенные факторы:

  • токсичные выбросы предприятий тяжелой промышленности;
  • выхлопные газы транспорта;
  • добыча и переработка угля, нефти, газа;
  • сжигание любых видов органического топлива;
  • использование азотистых удобрений;
  • фреоновые выбросы из кондиционеров, холодильных установок;
  • использование хлороводородных аэрозолей.

Выбросы

Природными факторами, вызывающими токсичные осадки, являются:

  • вулканические извержения, при которых атмосфера заполняется большим количеством серы;
  • гниющие животные и растительные останки, выделяющие газообразную серу;
  • молнии, приводящие к появлению в атмосфере соединений азота.

Последствия

Отрицательных последствий выпадения кислотных дождей множество. Ядовитые осадки приводят к:

  • нарушению экобаланса водоемов;
  • окислению почвы;
  • угнетению жизнеспособности растений;
  • ухудшению здоровья людей;
  • разрушению построек, архитектурных объектов.

Прежде всего, следует рассказать о влиянии кислотных дождей на человека. У людей, вышедших в дождливую погоду без зонта, могут обостриться симптомы аллергии или астмы, появиться злокачественные новообразования. Особенно чувствительны к атмосферным токсинам маленькие дети.

Из-за образования кислотных дождей страдают все части биосферы:

  1. Наиболее негативное воздействие оказывается на гидросферу, причем как прямое, так и косвенное. Под прямым влиянием подразумевается отравление и гибель рыбы из-за непосредственного попадания ядовитых веществ в водоем. Косвенное влияние означает, что токсичные осадки разрушают донные известняковые и прочие породы. Содержащиеся в породах тяжелые металлы растворяются в воде, в итоге крупные популяции рыб погибают или подвергаются мутации.Рыба
  2. Для плодородных почв кислотосодержащие осадки – экологическое бедствие. Окисленный грунт подвергается коррозии, становится непригодным для хозяйственного использования.Лужа
  3. Значительным последствием кислотных дождей является угнетение растительности. Хлористые и азотистые виды кислотных дождей нарушают обменные реакции между почвой и корневой системой, в результате развитие корней замедляется, повышается чувствительность растений к температурным колебаниям и атакам насекомых-вредителей. Ядовитые дождевые капли оставляют на листьях ожоги. Бывали случаи, когда пораженные деревья полностью сбрасывали листву.Листья
Читайте также:  Кировская область реки для туризма

Опасность кислотных осадков также заключается в негативном воздействии на архитектурные объекты. Кислоты постепенно разъедают камень, бетон и прочие материалы, составляющие основу строительных конструкций.

Архитектура

Это может привести к обрушению отдельных частей зданий. Выпадением кислотных дождей обусловлено постепенное разрушение памятников архитектуры, статуй, уличных скульптур.

Методы борьбы

Решением проблемы кислотных дождей бессмысленно заниматься на локальном уровне. Это задача глобального характера, с ней можно справиться только общими усилиями всех развитых стран.

Главный метод борьбы с экологической проблемой – сокращение токсичных выбросов с предприятий. Пока процесс обратный – количество выбросов с каждым годом возрастает. Промышленные предприятия – основной источник вредных поступлений в атмосферу – следует оборудовать фильтрационными установками и очистительными сооружениями. Ученые всего мира работают над созданием систем очистки для повышения экологической безопасности промышленных предприятий.

Завод

Рассуждая на тему того, как бороться с кислотными дождями, следует учитывать еще один загрязняющий фактор – транспорт. От автомобилей, конечно, никто не откажется. Но сегодня автомобильный рынок предлагает экологически безопасную продукцию – электромобили и гибриды. Многим известна продукция компании Tesla, работающая на аккумуляторных батареях.

Визуально кислотосодержащие осадки не отличаются от нормальных, поэтому людям, выходящим в дождливую погоду на улицу, следует соблюдать меры предосторожности: надевать дождевик, брать с собой зонт. Следует остерегаться попадания дождевых капель на открытые участки тела. После дождя, находясь в помещении, не стоит сразу открывать окна и форточки, иначе со свежим воздухом можно вдохнуть токсичные летучие вещества.

Сегодня действуют международные и национальные проекты, направленные на защиту окружающей среды, предполагающие оснащение предприятий очистными установками. Для защиты водоемов от воздействия вредоносных осадков используют известкование.

Источник

Кислотные дожди, причины образования, вредные последствия

В природе не существует воды с нейтральной реакцией. У капель дождя pH составляет 5,6 (слабокислая среда). Что такое кислотные дожди – группа подкисленных атмосферных осадков (снегопад, роса, ливень, туман) с pH меньше 5,6. Причиной их образования является загрязнение воздуха ангидридами, такими как окись азота и серы. Небольшая кислотность не является опасной и не вредит живым существам, но даже небольшие отклонения от нормы вызывают серьёзные последствия.

Содержание

  1. История появления понятия
  2. Причины, приводящие к появлению кислотных осадков
  3. Механизм их образования
  4. Состав кислотных дождей
  5. Возможные последствия их выпадения
  6. Пути решения данной экопроблемы
  7. Меры защиты от кислотных осадков
  8. Прогнозирование их выпадения

История появления понятия

Определение «кислотный дождь» ввёл шотландский химик Роберт Энгус Смит в 1872 г. Теорию об опасности кислых осадков и их последствиях учёный первым озвучил в своей монографии «Воздух и дождь: начало химической климатологии». В основу труда легло изучение викторианского смога, нависшего над промышленным городом Манчестером. Научное сообщество приняло работу в штыки, но, несмотря на это, Смит до конца жизни возглавлял Инспекцию по контролю за щелочами – первый английский орган по охране природной среды.

Исследования продолжил учёный из Швеции, лауреат Нобелевской премии, С. А. Аррениус. В 1883 г. он ввёл терминологию «основание», «кислота». Под понятием «кислота» подразумевались элементы, образующие при растворении в жидкости ионы водорода с положительным зарядом. Единицей измерения реакции растворов pH (водородный показатель) стал в 1909 году, благодаря химику из Дании Сёрену Петеру Лаурицу Сёренсену.

Масштаб опасности природного явления осознали лишь в 60-е гг. XX века. После того, как от кислотных осадков пострадали США, Скандинавия, Канада, Западная Европа, никто уже не сомневался в их пагубном влиянии на биосферу.

Причины, приводящие к появлению кислотных осадков

Основной причиной кислотных дождей считаются NO 2 и SO 2 (двуокиси азота, серы), накапливающиеся в воздушной оболочке планеты.

В результате химических реакций, эти элементы превращаются в кислоты, выпадающие с ливнями или снегом на землю. Провоцирующие опасные дожди ангидриды попадают в воздух благодаря естественным и антропогенным факторам.

Естественные факторы

Кислотные дожди могут образовываться под влиянием природных процессов, происходящих на Земле. Под влиянием естественных факторов в атмосфере аккумулируется 10-12% производных азота и от четверти до трети (колеблется в разные сезоны) всех серосодержащих соединений на планете.

Вулканическая деятельность

При извержении вулканов в тропосферу, а при мощных извержениях и в стратосферу, попадают производные серы.

Ежегодный выброс серосодержащих соединений составляет около 2 000 000 тонн.

Распад азотсодержащих соединений

Из-за гниения растений, животных и лесных пожаров происходит распад биомассы. В результате за год в воздух поступает около 12 000 000 т оксидов азота. Пожары носят как естественный характер, так и являются результатом поджогов.

Деятельность микроорганизмов

Каждый год почвенные бактерии высвобождают из NO 3 до 8 000 000 т оксидов азота. Треть эмиссии S в атмосферу приходится на деятельность микроорганизмов, продуцирующих сероводород путём восстановления сульфатов и разложения органики. Бактерии класса Desulfovibrio, обитающие на болотах, плохо дренированных участках, в топях высвобождают H 2 S (сероводород), поставляя его в тропосферу.

Грозовые разряды

Во время вспышек молнии в воздухе из-за экстремально повышенной температуры азот с кислородом переходят в плазменное состояние, образуя оксиды азота. Каждый год из-за грозы в атмосферу попадает до 8 млн. т оксида азота.

Прочие природные причины

В эту группу входят:

  • распад соединений азота в стратосфере и вынос получившейся смеси оксидов NO 2 и NO в приземные слои;
  • деятельность океанов. В результате испарения воды, высвобождаются связанные частицы серы из морской соли. Жизненные процессы микроорганизмов поставляют в атмосферу 2,5-12 млн. т оксидов азота ежегодно. Водоросли продуцируют диметилсульфиды.
  • окисление аммиака (NH 3) в атмосфере;

Выбросы остальных источников слишком незначительны, чтобы оказывать ощутимое влияние на изменение реакции осадков.

Антропогенные факторы

Кислотные дожди чаще всего выпадают из-за загрязнений, связанных с жизнедеятельностью человека. В итоге антропогенных выбросов в воздух попадает более 60-65% (65-75 млн. т) производных серы, 37-50% (57 млн. тонн) азотсодержащих соединений и 100% летучих органических соединений (ЛОС).

Выбросы промышленных предприятий

Нефтеперерабатывающие, металлургические и производящие серную кислоту предприятия опережают остальные производства по выбросам сернистых соединений. Причиной ежегодного поступления 1 млн. тонн азота в атмосферу Земного шара также являются промышленные предприятия.

Выхлопы транспортных средств

Чем опасны автомобильные выхлопы. Они поставляют в тропосферу до 35-40% оксидов азота. При сгорании дизельного топлива, бензина в приземном слое образуются вредные вторичные загрязнители (озон, серная кислота, формальдегид и пероксиацетилнитрат). Их присутствие может вызвать кислотные дожди.

Энергетические предприятия

Энергетические предприятия лидируют по количеству выбросов SO 2. От сжигания угля на электростанциях и заводах в атмосферу поступает 70% соединений серы. Во время горения часть вещества переходит в сернистый газ, часть оседает в твёрдом виде в золе.

При высокотемпературном (t 0 выше 1000 0 C) сгорании нефти, угля, газа происходит реакция между кислородом и содержащимся в топливе азотом, образуя диоксид NO 2 и тетраоксид диазота N 2O 4.

Удобрения и пестициды, используемые в сельском хозяйстве

Избыточное использование в сельском хозяйстве пестицидов и азотсодержащих удобрений выглядит оправданным, улучшая рост культур, но на самом деле приводит к накоплению вредных веществ в почве, часть из которых поступает в воздух.

Другие факторы, зависящие от деятельности человека

Кислотные дожди выпадают из-за следующих антропогенных факторов.

  • Использование аэрозолей, в состав которых входит хлор.
  • Загрязнение атмосферы фреонами, в результате утечки из неисправных холодильников.
  • Выделение метана при выращивании злаковых культур.
  • Бытовые и промышленные растворители, химическая промышленность, бензозаправки являются источниками ЛОС.

Механизм их образования

В атмосфере всегда присутствует небольшое количество CO 2 (углекислого газа). Как образуются кислотные дожди: после выбросов предприятиями, транспортом и иными источниками загрязнения ангидридов (оксидов азота и серы), в воздухе скапливаются вредные вещества. Пары воды вступают с ними в реакцию, создавая ядовитые облака. Чем выше концентрация загрязняющих элементов в воздухе, тем опаснее концентрация кислот в осадках.

Состав кислотных дождей

Основными элементами кислотных дождей служат сернистая, азотистая, серная, азотная кислоты и озон, появляющийся при грозе. Реже причиной возникновения ядовитых осадков становятся хлор, метан, летучие органические соединения. Состав зависит от вредных выбросов, загрязняющих воздух в определённом регионе. Самые распространённые виды осадков.

  • Серные осадки. Образуются при попадании в атмосферу диоксида серы.
  • Азотные осадки. Основная опасность – при попадании на почву химическая реакция продолжается, образуются нитриты и нитраты.
  • Соляные осадки. Образуются при горении мусора и выбросах заводов, когда в воздух попадает хлор. Какое бы происхождение не носили кислотные осадки, все они наносят непоправимый вред биосфере.

Возможные последствия их выпадения

Чем могут быть опасны кислотные дожди. Они вызывают поражение или гибель растений, животных, насыщают землю и воздух токсинами. В результате их выпадения разрушаются минералы, питательные соединения, вода перестаёт быть пригодной для питья и жизни. Поражённые экосистемы долго восстанавливаются. На очищение отравленных районов уходят десятилетия.

Вред для здоровья человека и животных

Последствия кислотных дождей для животных и людей: микрочастицы солей азота и серы, присутствующие в воздухе, провоцирующие ожог слизистых оболочек, приступы удушья, астму, бронхиты, болезни сердца. В этих частицах, выпадающих вместе с осадками, могут быть примеси тяжёлых металлов (никеля, кадмия, свинца, ртути), вызывающие отравления и патологии.

Воздействие на растения

  • Чем опасны кислотные дожди, попадающие на растения: жидкость вызывает ожоги, пожелтение и опадание листвы. Нарушаются течение фотосинтеза, испарения влаги листьями.
  • Из почвы вымываются полезные вещества, питающие растения.
  • Под воздействием кислот тяжёлые металлы и алюминий растворяются, попадая в почву. Такие соединения токсичны для представителей флоры, вызывают разрушение и отмирание корней, ведущее к гибели растений.

Окисление водных ресурсов

Классифицируют 3 стадии последствий кислотных дождей в водоёмах.

  • PH воды pH 5,5. Гибнет планктон, являющийся основным объектом питания живых организмов. Исчезают донные бактерии, разлагающие мусор органического происхождения.
  • pH 4,5. Гибнут земноводные, рыба, околоводные насекомые.

Воздействие на почву

Происходят процессы, приводящие к изменению видового состава микроорганизмов и обеднению плодородного слоя. Последствиями вредных осадков становятся подкисление почвы и связывание азота, делающее его недоступным для растений.

Разрушение материалов

Выпадение кислотных осадков ведёт к коррозии металлов. Капли кислоты, осаждающиеся с дождём на поверхности материала, вызывают окисление металлоконструкций. Дома и памятники архитектуры, построенные из песчаника или известняка, разрушаются, вступая в химическую реакцию с кислотой. Из-за вредных осадков разрушаются Дельфы, Колизей, древние храмы Японии.

Экономические последствия

Кислотные дожди наносят серьёзный вред экономике. Страдают посевы, скот, вызывая голод в аграрных странах. Приходится тратить средства на лечение людей, оказавшихся в зоне загрязнения. Ежегодные потери на восточном побережье США от экологического бедствия составляют 13 млн. долларов.

Прочие проблемы

Последствиями кислотных дождей становятся снижение общей биомассы растений, вымирание редких видов животных, уменьшение запасов питьевой воды на Земле. Происходит заражение продуктов питания тяжёлыми металлами, что пагубно сказывается на здоровье людей.

Пути решения данной экопроблемы

Борьба с кислотными дождями в отдельных странах бесполезна. Ядовитые облака переносятся ветром на тысячи км. Впервые проблема опасных осадков всерьёз обсуждалась международным сообществом на конференции ООН в Стокгольме в 1972 году. В России на метеорологических станциях постоянно берут пробы воздуха и воды, чтобы в случае превышений ПДК принять срочные меры. Избежать глобальной катастрофы можно только проведя комплексные, и, к сожалению, дорогостоящие мероприятия.

Сокращение вредных выбросов

Наиболее действенная мера – сокращение вредных выбросов в воздух и воду во всех странах мира. На предприятиях необходимо поставить современные очистные сооружения и фильтры. В дальнейшем открывать только экологически безвредные производства.

Переход на альтернативные источники энергии

Замена угля, газа и нефти на альтернативные источники энергии приведёт к значительному улучшению экологической обстановки. Волновые, ветряные электростанции, солнечные батареи абсолютно безопасны.

Использование экологичных автомобилей

Вместо машин, работающих на бензине, уже сегодня можно купить гибриды или электромобили. Tesla выпускает автомобили, работающие на аккумуляторных батареях.

Автобусы надо заменить троллейбусами, трамваями и поездами на электротяге.

Другие действенные методы

  • Не сжигать мусор, а открыть заводы по его переработке.
  • Известкование воды и почвы. Такой метод применяют в Скандинавии. Щёлочь (СаСО 3) распыляют с вертолётов, снижая кислотность территории.
  • Высаживать леса, а не вырубать. Создать вокруг промышленных городов «санитарные зоны» из зелёных насаждений, где не будет фабрик.
  • Уменьшение содержания серы в разных типах топлива. Дорогостоящий процесс, позволяющий извлечь лишь половину вредного вещества.

Меры защиты от кислотных осадков

Выяснив, с чем связано выпадение кислотных дождей и насколько они опасны, необходимо знать, как обезопасить себя. Ядовитые осадки обычно не имеют запаха и цвета, поэтому зная, что на каком-то предприятии региона произошли выбросы вредных веществ, из дома не стоит выходить без плаща и зонтика.

На ногах должна быть закрытая обувь, а не босоножки или сандалии. Дыхательные пути лучше защитить марлевой маской. В случае попадания капель на кожу или волосы, примите прохладный душ, тщательно смыв опасную жидкость.

Мазать маслом поражённые участки нельзя. При появлении ожогов или покраснения на теле, выпадении волос, обратитесь к врачу.

Прогнозирование их выпадения

Кислотные дожди – глобальная экологическая проблема планетарного значения. Они наносят непоправимый вред природной среде, жизни человека, экономикам всех стран. Больше всех от них пострадали страны с развитой промышленностью – США, Германия, Чехия, Россия, Нидерланды и многие другие государства. Технологии, уменьшающие объём вредоносных выбросов, внедряются медленно.

Единственный способ снизить губительное воздействие – своевременно спрогнозировать время и место их выпадения. Учёные всего мира разрабатывают методики, в которых учитываются район выбросов вредных веществ, состояние атмосферы, скорость и направление ветра

Это сложная задача, так как невозможно учесть все природные аспекты. Универсальную математическую модель создать пока не удалось. До тех пор, пока не будут установлены жёсткие лимиты для каждого государства по выбросу загрязняющих веществ в атмосферу, проблема не будет решена.

Источник

Adblock
detector