Что такое кислотные дожди и какой вред они наносят – Отрицательные последствия выпадения кислотных дождей

В настоящее время наша планета сильно страдает от загрязнения различных отходов производства. Земли и водные ресурсы в крупных промышленных центрах нередко содержат в себе токсичные вещества, концентрация которых значительно превышает допустимую норму. Выбросы отходов в атмосферный воздух приводит к экологическому катаклизму, в частности к кислотным дождям, что пагубно влияет на окружающую среду.

Что же собой представляет кислотный дождь? Кислотный дождь – это выпадение осадков, которая включает в себя смесь влаги, оксид азота, а также оксид серы, концентрация которых превышает допустимую норму. Источниками появления кислотных дождей являются не только процессы природы, но и человеческая деятельность, прежде всего эксплозии оксидов азота и диоксида серы, при сгорании моторного и ископаемого топлива. В Америке более чем 1/4 оксидов азота и 2/3 выбросов диоксида серы приходится на выработку электроэнергии, которая основана на сгорании ископаемого топлива. Кислотные дожди случаются лишь тогда, когда эксплозия газов в атмосферу вступает во взаимодействие с водой, озоном и другими элементами таблицы Менделеева, образуя разные кислотные соединения. В итоге таких соединений образуются слабые растворы азотной и серной кислоты. Выбросы электростанций разносятся с ветрами на расстояния, которые нередко превышают несколько сотен километров.

После попадания вредных выбросов в атмосферу они всегда возвращаются в окружающую среду в виде осадков. Если кислотные реакции, растворённые в атмосфере, попадают на территории, где окружающая среда насыщена влагой, то кислоты выпадают на землю в виде града, снега, росы дождя или тумана. Поскольку вода, включающая в себя кислоты, попадает на грунт и на растительность, то она наносит немалый вред не только флоре, но и фауне. Сила влияния кислотного дождя обусловливается несколькими факторами, в основном это зависит от вида и концентрации веществ, растворённых в воде, а так же от видов деревьев, рыб и других представителей фауны, которые обитают в водной среде.

В местах, где сухие метеоусловия кислотные дожди могут превращаться в пылегазовые эксплозии или смог. После этого выпадают на землю в форме осадков в виде пыли, попадая на поля, растения, автомобили и здания. Такие сухие пылевые осадки смываются во время большого ливня, после чего они с потоком воды уходят в грунт, при чём скопление кислот в таких потоках становится значительно выше.

Кислотные дожди приводят водоемы к закислению, наносят немалый вред деревьям, а также кардинально меняют кислотный состав земли. Ко всему этому, они еще и ускоряют разрушение стройматериалов и красок, оказывая воздействие на здания, памятники и другие предметы культурного наследия. Но перед тем, как пыль упадет на почву, крупицы диоксида серы, а также нитраты и их производные значительно воздействуют на снижение чистоты воздуха, при этом представляя огромную опасность для здоровья человека.

Кислотные дожди вызывают ряд экологических проблем, таких как:

— Беззащитность деревьев перед морозами и различными заболеваниями вследствие утраты части листьев;
— Также из-за выпадения таких дождей повреждаются корни деревьев – замедляется их развитие, что приводит к нехватки полезных веществ;
— Вследствие химических реакций земли потеряют некоторую часть микроэлементов и будут менее питательными;
— Большое количество кислотности в водоемах и земле может стать острой проблемой для растений и представителей водной фауны;
— Кислотные дожди размывают цемент в кладках зданий, наносят непоправимый вред конструкциям из природного камня, вследствие чего сооружение становится менее прочной.

Каким образом кислотные дожди наносят вред деревьям?

Кислотные дожди наносят вред деревьям напрямую очень редко. Взамен этому чаще всего наблюдается гибель деревьев из-за повреждения листов, закисления грунта и уничтожения полезных веществ в нем, а также поглощении корней ядовитыми соединениями. Нередко повреждение либо гибель деревьев происходит в результате взаимоусиливающего эффекта суггестивности последствий кислотных дождей вместе с другими причинами.

Учёные осведомлены о том, что подкисленная вода убивает не только все полезные вещества, но и минеральные элементы. Она вымывает их из грунта еще до того, как деревья воспользуются данными веществами для питания и продолжения роста. Тем временем кислотные дожди вносят в землю ядовитые компоненты, например алюминий. Учёные уверены, что такое сочетание вымывания полезных микроэлементов и увеличение токсичности грунта являются основными причинами повреждения либо гибели деревьев. Эти вещества постепенно вымываются из земель и с потоком воды попадают в водоемы. Чем больше дожди насыщенны кислотой, тем больше будет вымываться из грунта полезных веществ.

Но, деревьям могут нанести непоправимый вред кислотные дожди даже тогда, когда в земле содержится достаточное число полезных веществ. Леса, находящиеся в высокогорных регионах, очень часто подвергаются более сильному воздействию кислот, нежели леса на равнинах. Это обусловлено тем, что деревья, растущие в горах, нередко вырастают укутанные кислотными туманами, которые содержат в себе очень высокую концентрацию этих кислот, нежели капли дождя. Потеря питательных веществ в растениях делает их более чувствительными к другим факторам окружающей среды, например к лютой зиме, увеличивая шанс гибели растения.

Кислотные дожди идентичны по цвету, запаху и вкусу с обычным дождем. Такие дожди приносят вред человеческому здоровью не напрямую. Прогуливаясь под кислотным дождём либо плавая в слегка кисловатой воде реки или озера, человек рискует не больше, нежели плескаясь в чистой воде. Но диоксид серы и оксиды азота, входящие в состав кислотного дождя наносят немалый вред человеческому здоровью. Данные газы взаимодействуют в воздухе, образуя микрочастицы нитратов и сульфатов, которые имеют свойство перемещаться по воздуху на сотни километров, и проникать в лёгкие человека, совершая вдох. Вдыхание таких газов приводит к различным заболеваниям, например, таких, как астма, а также преждевременного летального исхода от легочных и сердечных заболеваний.
http://www.topauthor.ru/CHto_takoe_kislotniy_dogd_9dfa.html

www.colors.life

Кислотные дожди, их причина и вредное влияние

Под популярным названием «кислотные дожди» кроется сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых — рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера.

Проблема кислотных дождей возникла в Западной Европе и Северной Америке в конце 50-х годов. В последнее десятилетие она приобрела глобальное значение главным образом в связи с возросшими выбросами окислов серы и азота, а также аммиака и летучих органических соединений (ЛОС). По данным ЕЭК, двуокись (трехокись) серы поступает из теплоэлектростанций и других стационарных источников при сжигании ископаемого топлива (88%), при переработке сульфидных руд (5%), нефтепродуктов, производстве серной кислоты и др. (7%). Для окислов азота среди стационарных источников топливно-энергетический дает 85% выбросов, производство цемента, извести, стекла, металлургические процессы, сжигание мусора и др.-12%. Азотные загрязнения поступают из нестационарных источников и аммиак — от животноводческих предприятий и удобрений. Основные источники ЛОС -химические производства, промышленные и бытовые растворители, нефтехранилища, бензоколонки и т.д.

Кроме этих первичных загрязнений, атмосферный воздух содержит ряд вторичных — озон и другие фотохимические оксиданты (образующиеся при действии солнечного света на смесь окислов азота и углеводородов), азотную и серную кислоты и др. Озон, содержание которого в приземном воздухе за последние десятилетия удвоилось, составляет основную часть фотохимического смога в атмосфере городов, загрязненной выхлопными газами. Озон разрушает легочную ткань и способствует развитию опухолевых процессов, хотя в то же время защищает от ультрафиолетового излучения, компенсируя сокращение стратосферного озонового слоя.

Первичные и вторичные оксиданты вместе определяют «поллютный климат», который зависит от обычного климата и в то же время изменяет его. Важно подчеркнуть, что воздействие каждого из поллютантов на природные экосистемы и человека определяется «поллютным климатом» как системой. Состояние этой системы зависит от непрерывно протекающих реакций различного происхождения поллютантов с радикалами гидроксида и между собой в газовой фазе, на аэрозолях, на поверхности листьев. При этом их воздействия нейтрализуются или взаимно усиливаются, как в случае совместного выпадения двуокиси серы и аммиака.

Окислители поглощаются почвой и биотой из атмосферного воздуха, кислотных дождей и капель тумана, которые содержат в два-три раза больше серы и азота, чем дожди.

Первым экономически ощутимым следствием кислотных выпадений была утрата рыбных ресурсов: сотни озер в Скандинавии и на Британских островах стали безрыбными. Среди факторов, воздействующих на популяции рыб в связи с подкислением, называют нехватку кальция, осаждение алюминия на жабрах и, главным образом, нарушение репродуктивных процессов. Чувствительны к подкислению также амфибии, ракообразные, хирономиды, личинки поденок и веснянок, сокращение биомассы которых существенно сказывается на численности околоводных птиц.

Подкисление водоемов происходит за счет вымывания анионов серной и азотной кислот из почвы-главного аккумулятора кислотных загрязнений. Подкисление почвы приводит к изменению А1/Са и AI/Mg отношений, которые в Центральной Европе за последние двадцать лет возросли почти в два раза. Однако емкость почв по отношению к кислотным загрязнениям определяется их минеральным составом, катионным обменом, почвенным дыханием и другими факторами, которые в свою очередь зависят от геологического субстрата, климата и растительности. Существует несколько расчетных моделей оценки кислотности почв и ее картографического анализа, в ряде случаев выявляющих очень высокую степень корреляции с геологическим субстратом. Относительно недавно сформировавшиеся после отступления ледников почвы северной Европы обладают незначительной поллютной емкостью по сравнению со старыми почвами, обогащенными железом и алюминием.

Почвенное подкисление считают одной из основных причин высыхания лесов умеренной зоны северного полушария. В угрожающих масштабах деградация лесов проявилась в начале 70-х годов. Больше всего пострадали елово-пихтовые и дубовые леса. В европейских странах дефолиация порядка 25% отмечена у 15% деревьев старше 60 лет. Старые леса при этом терпят больший ущерб, чем молодые. Эффекты подкисления можно подразделить на химический и биологический. Первый заключаются главным образом в изменении катионного обмена растения, в результате которого деревья страдают от недостатка магния (особенно на естественно бедных магнием почвах) и избытка алюминия, в котором видят главную причину пожелтения хвои. Второй весьма многообразен и большей частью носит косвенный характер: загрязнения выступают в роли пусковых механизмов биологических и биохимических процессов, ослабляющих растение, делающих его менее устойчивым к вредителям и климатическим воздействиям. В частности, кислая среда подавляет развитие микоризы и рост корней. В то же время повышенное содержание азота и свободных нуклеиновых кислот стимулирует развитие лесных вредителей. Косвенные воздействия выражаются в пролонгации летнего роста и соответственно повышенной чувствительности к первым заморозкам. К ним можно отнести также изменение генофонда в результате естественного отбора на устойчивость к кислотным загрязнениям.

На почвенные эффекты накладывается непосредственное воздействие озона и других газов на ассимиляционный аппарат листьев. Показано, например, что озон изменяет микроструктуру покрывающего хвою воска, который забивает до 80% устьиц. Такого рода воздействия наносят основной ущерб сельскохозяйственным растениям, менее зависимым от подкисления почв, которое контролируется агрохимикатами. Один из факторов снижения урожайности — изменение химизма среды, в которой протекают биохимические реакции между выделениями рыльца и пыльцой и от которых зависит эффективность опыления.

Подсчитано, что 25-процентное снижение концентрации озона дало бы прирост урожайности зерновых в США на сумму около 2-3 млрд. долларов, что составляет 2-3% стоимости всей сельскохозяйственной продукции.

Для лесов, однако, загрязнение почвы оказывается более существенным и, главное, долгодействующим фактором, проявляющимся через много лет после сокращения выбросов (почва при этом становится источником кислотных газов). Ущерб от кислотных дождей для европейских лесов оценивается в 118 млн. куб. м древесины в год (из них около 35 млн. куб. м на европейской территории России).

Вместе с тем воздействие загрязнений локализовано как по источникам выбросов, так и по чувствительности к ним лесных экосистем, в то время как высыхание лесов проявляется одновременно и с определенной периодичностью в разных странах, указывая на значение климатической составляющей этого явления. Среди специалистов существуют серьезные разногласия в отношении ведущей роли климатического или поллютного фактора. Большинство, однако, согласно с тем, что в сухие годы ущерб от кислотных загрязнений возрастает. В порядке позитивной обратной связи почвы выделяют двуокись азота — парниковый газ — и поглощают меньше метана. В данном случае естественный климат и «поллютный климат» настолько тесно связаны, что их, в сущности, невозможно разделить. Для бессточных озер решающее значение имеет нейтрализующий потенциал грунтовых вод. Климатически обусловленные колебания уровня грунтовых вод вызывают соответствующие изменения рН при постоянном уровне загрязнений.

В прошлом средством против загрязнения приземного воздуха считались высокие трубы. Однако с обнаружением способности газовых загрязнений к дальнему переносу стало ясно, что «политика высоких труб» усугубляет глобальные эффекты выбросов. Проблема дальнего переноса нашла отражение в Меморандуме США/Канады и европейской Конвенции о трансграничных загрязнениях воздуха на большие расстояния. Эти международные соглашения инициировали ряд исследовательских программ по определению «критических нагрузок» для серы и азота (ниже которых эффект воздействия на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается).

Планируемое в странах ЕС снижение выбросов серы на 60% к 1998 г. по модельным расчетам недостаточно для возврата к до индустриальному уровню кислотности, однако уже сейчас наблюдается частичное восстановление озерных и лесных экосистем. К сожалению, этой проблеме сейчас уделяется меньше внимания, так как она отодвинута на задний план борьбой с парниковым эффектом.

Кислотный дождь — общее название для нескольких явлений, включающих кислотный дождь, кислотный туман и кислотную слякоть. Хотя мы ассоциируем угрозу кислотного дождя с мокрой погодой, кислотные выпадения происходят постоянно, даже в солнечные дни.

Когда атмосферные загрязнители, такие как двуокись серы и оксиды азота смешиваются в водой, паром в воздухе, они превращаются в серную и азотную кислоты. Эти кислоты делают дождь кислотным. Дождь возвращает на землю серную и азотную кислоту и в больших концентрациях может повредить окружающей среде, включая леса и пресноводные озера. Такая форма кислотных отложений — мокрая форма. Другой способ выпадения кислот на землю — сухой. Двуокись серы, например, отлагается в виде газа либо соли. Газ, присутствующий в кислотных отложениях, обнаруживается в естественной природе.

Такие отложения могут образовываться в результате двух процессов. Более 90% серы в атмосфере имеет происхождение, связанное с деятельностью людей. Основные источники серы и азота:

• Сжигание угля. Уголь обычно содержит 2-3 % серы, поэтому при его сжигании высвобождается двуокись серы.

• Обжиг руд для получения металлов. Такие металлы как цинк, никель, медь, получают подобным образом.

• Извержения вулканов. Хотя в мировом масштабе это не представляется обширным, но вулканические газы добавляют достаточно много серы в атмосферу некоторых регионов.

• Органическое гниение.

SO₂+ H₂O >>> H₂SO₃

SO₂ +1/2O₂>>>SO₃+ H₂SO₄

Кислоты азота образуются как результат следующих реакций:

NO + 1/2O₂>>> NO₂

2NO₂+H₂O>>> HNO₂+ HNO₃

NO₂ + OH>>>HNO₃

Кислотные осадки (дожди, туманы, снег) — это осадки, кислотность которых выше нормальной. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель). Шкала значения pH идет от 02 (крайне высокая кислотность), через 7 (нейтральная среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка (чистая вода) имеет pH=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5 , то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10 — 1000 раз (рН= 5-2,5).

Основные выделения серы в атмосферу происходят за счёт сжигания топлива. Подсчитано, что в мире 42 млн. т серы выбрасывается при сжигании твёрдого топлива, 18 млн. т за счёт жидкого и газообразного. Кроме того, более 10 млн. т серы выделяется при добыче, а главным образом при переработке (обжиге) цветных и чёрных металлов. Всего за счёт только перечисленного в атмосферу ежегодно поступает более 70 млн. т серы, что существенно превышает мировую добычу и использование всех видов серосодержащего сырья, составляющую ныне 52 млн. т в год.

Заметим, что из 42 млн. т серы, выбрасываемой в мире при сжигании твёрдого топлива, в основном углей, 11-15 млн. т приходится на страны СНГ, в которых, и, прежде всего в России, преимущественно используются бурые угли, более богатые серой, представленной в них в основном пиритом. Так, например, её содержание в бурых углях Подмосковного, Кизеловского бассейнов составляет 6%, а в Иркутском — 8-10%. В общих ресурсах углей в странах СНГ, составляющих 1450 млрд. т, преобладают бурые — 846 млрд. т, или 58%. Сжигание углей — самый крупный и в мире, и в России источник техногенных выбросов сернистых соединений в атмосферу.

Существенно меньше составляют выбросы серы при сжигании жидкого и газообразного топлива. Несмотря на быстрое и продолжающееся развитие газовой промышленности, выбросы серы при сжигании горючих газов сравнительно небольшие. Это обусловлено обязательной их предварительной очисткой от главного и весьма вредоносного сернистого компонента — сероводорода, с получением из очистительных масс значительных объёмов высококачественной серы, получившей название регенерированной.

В 80-х годах производство регенерированной серы из горючих газов вышло в мире на первое место, значительно оттеснив другие виды серосодержащего сырья (самородную серу, пириты) и имеет тенденцию к дальнейшему развитию. Заметно меньшие, но также весьма значительные объёмы серы извлекаются из жидкого углеводородного топлива. Высокосернистые и сернистые нефти, содержащие серы более 2 и 0,5-2% соответственно, составляют заметную часть её общих ресурсов и продукции. В ряде стран (США, Япония) очистка нефти от серы с попутным продуцированием последней достигла значительных масштабов. Однако во многих странах извлечение серы из нефти находится на низком уровне. К таковым принадлежит и Россия. Главные объёмы добываемой у нас нефти относятся к слабосернистым, и всё же достаточно значительные объёмы используемой нефти сернистые и даже высокосернистые. Большая часть такой нефти используется без очистки от серы и значительное количество её выделяется в атмосферу.

Общий объём серы из горючих газов и нефти в мире быстро нарастает; за последнюю треть века он увеличился в три раза и сегодня составляет более половины мировой серной продукции из всех видов серосодержащего сырья.

Сейчас бурно развивается производство цветных металлов из сульфидных руд и концентратов, которые подвергаются обжигу с выделением значительных объёмов сернистых газов. При определённой концентрации в них SO₂ (выше 3-5%) его окисляют до SО₃ и получают серную кислоту, однако, к сожалению, это осуществляется далеко не повсеместно. Ещё хуже положение, когда в отходящих газах малое содержание SO₂. Проблема утилизации серы из них достаточно сложная и, кроме стран Западной Европы, мало где реализуется. Немалые успехи в утилизации серы из отходящих газов цветной металлургии достигнуты, например, в Германии, где из них получают третью часть серной кислоты.

В чёрной металлургии для удаления серы из руд их подвергают агломерации и через раскалённую руду продувают воздух; сера окисляется и выделяется в виде SO₂, но с низкой его концентрацией (0,5-1,5%), что мешает утилизации и увеличивает выбросы в атмосферу. Общая масса выбрасываемых металлургией в атмосферу сернистых соединений значительна, в том числе и в России. Достаточно сказать, что, например, в Норильске ежегодные выбросы SO₂ превышают 1 млн. т.

Самые большие массы серы выделяются в атмосферу в составе топочных газов ТЭЦ, ГРЭС, котельных; их собирательно называют дымовыми газами. Концентрации сернистого ангидрита в них очень низкие (0,5-1 об.%), и это главная трудность для его улавливания. В мире ведутся работы и исследования по снижению выбросов серы с дымовыми газами. ГРЭС оснащаются установками сероочистки, золоулавливателями, разрабатываются технологии экологически чистого сжигания топлива. Весьма существенную роль в этом должно играть извлечение серы из углей, мазутов до их сжигания. На международном углеобогатительном конгрессе предлагалось немало соответствующих методов, например, флотировать уголь и гидрофобный пирит с последующим удалением его на сепараторе. Был предложен метод обработки угля пучком электронов для повышения магнитной восприимчивости пирита и его удаление магнитной сепарацией. В США ведутся исследования по использованию перхлорэтилена при повышенных температурах, что позволяет почти полностью удалять пирит и 70% органической серы.

Исследования и практические мероприятия по очистке дымовых газов от сернистых соединений проводятся и в России. Разработан известняковый метод, при котором выделяемая сера переводится в виде сульфита кальция в шламы; метод был внедрён на Абагурской аглофабрике Кузнецкого комбината. Однако при концентрации SO₂ выше 0,12% метод становится неприменим, а на мощных электростанциях накапливаются такие огромные массы шламов, что возникают большие трудности с их удалением. Перспективным представляется магнезитовый метод, когда SO₂ связывается с магнезитовым молоком с образованием кристаллического сульфита магния, который сушится и сжигается в печах КС; образующийся 12-15-процентный сернистый газ поступает на сернокислотный завод, а окись магния возвращается в процесс производства.

Разработаны и кое-где реализуются сухие методы очистки дымовых газов от SO₂ с применением активированного угля, щелочной окиси алюминия, катализаторов. Однако эти методы неэкономичны.

Выделяющиеся в атмосферу сернистые и другие загрязнители способны перемещаться с воздушными потоками на весьма большие расстояния. Выяснилось, например, что выбросы в Германии, Великобритании достигают Скандинавских стран. Экспертизами ООН установлено, что в атмосферу Европы поступают многие десятки тонн серы, выбрасываемые в США и Канаде. Примечательно, что в Европе воздушными потоками с запада на восток, в том числе через границы СНГ, переносится серы в 4 раза больше, чем в обратном направлении. Стремительно нарастают в мире и выбросы техногенной серы: за последние полвека они удвоились и продолжают быстро увеличиваться.

Всё сказанное свидетельствует об исключительно негативном экологическом значении выбросов серы, особенно в составе дымовых газов. Однако можно не сомневаться, что совместные исследования учёных разных стран по их очистке приведут к решению этой проблемы. Тем более что предприятия, выбрасывающие серу, готовы оплачивать её утилизацию в связи с предъявляемыми к ним экологическими требованиями и выделяют на это немалые ассигнования. Ресурсы же серы в дымовых газах огромны, они значительно превосходят все нынешние источники серосодержащего сырья, и при решении проблемы её утилизации появится новый мощный резерв серосодержащего сырья.

Но, кроме техногенной (антропогенной) серы, в атмосферу Земли поступают и природные её выделения, в основном вулканогенные. Суммарный мировой выброс такой серы в составе пепла, летучих соединений оценивается в 29,3 млн. т в год. Из них лишь небольшая часть (1,3 млн. т) поглощается водами океанов, а главная масса выделяется в атмосферу, и, в отличие от техногенной серы, перспектив снижения этих выделений в атмосферу не предвидится. Выделяемая в атмосферу и природная, и техногенная сера представлена в основном сернистым ангидритом (SO₂), который, соединяясь с атмосферной влагой, образует, хотя и очень слабую, но химически весьма активную серную кислоту, которая в составе осадков возвращается на земную поверхность в виде нередко обильных кислотных дождей, которые в промышленных регионах в 5-30 раз агрессивнее.

Кислотные дожди исключительно вредоносны, они значительно ускоряют коррозию конструкций из стали, никеля, меди, металлических крыш, электропроводов и др.; разрушают известняк, мрамор, нанося непоправимый ущерб зданиям, памятникам культуры и старины; закисляют воды озёр, рек, что приводит к сокращению и даже исчезновению в них рыб и других животных организмов; снижают устойчивость человеческого организма к простудным и другим заболеваниям.

Особенно вредоносно воздействуют кислотные дожди на почвы, существенно снижая их плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур; они губительны для почвенной биомассы, составляющей значительную часть биомассы животных на Земле. От кислотных дождей страдают деревья, особенно чувствительны к их воздействию ель, сосна, а из цветов они смертельны для роз.

Давно и хорошо известно, что почвы с повышенной кислотностью, которых много в России, особенно в Нечерноземье, низкоурожайны. Для преодоления этого широко используется их известкование; в России ежегодно вносилось до 100 млн. т известковой муки. Но во многих районах стали замечать, что, несмотря на известкование, кислотность почв даже возрастала; причина этого — превалирующее воздействие кислотных дождей над известкованием. Расширение посевных площадей с повышенной кислотностью и её усиление от кислотных дождей явилось одной из причин значительного, более чем двукратного, снижения сбора зерновых в конце 90-х годов.

Вышеизложенное показывает, сколь необходимы и в Беларуси, и во всём мире широкие мероприятия по значительному снижению выбросов техногенной серы в атмосферу. Хочется надеяться, что общими усилиями удастся сначала приостановить нарастание загрязнения атмосферы сернистыми соединениями, а затем полностью решить эту весьма значимую экологическую проблему.

По данным Европейской программы мониторинга и оценки дальнего переноса загрязняющих веществ (ЕМЕП), к началу 1998 г. выпадения окисленной серы на ЕТР оценены в 1695 тыс. т/год, окисленного азота – 660 тыс. т, восстановленного азота – 891 тыс. т. По сравнению с 1991 г. в 1997 г. трансграничные выпадения окисленной серы на ЕТР уменьшились на 6%, окисленного азота на 5%, а восстановленного азота возросли на 23%.

В 1997 г. доля подкисляющих выпадений от собственных источников России в их общих выпадениях на ЕТР составила: по окисленной сере 32%, по окисленному азоту 31%, по восстановленному азоту 52%, при этом выпадения от собственных источников в 1997 г. по сравнению с 1991 г. сократились по окисленной сере на 33%, по окисленному азоту на 17%, по восстановленному азоту на 16%. Эти сокращения произошли в основном за счет спада производства и соответственно уменьшения выбросов. Наиболее существенный вклад в трансграничное загрязнение воздуха (тыс. т) на ЕТР в 1997 г. внесли Белоруссия, Германия, Польша, Украина, Финляндия и Эстония (Таблица 1).

Таблица1.

Страны, внесшие наибольший вклад в трансграничное загрязнение воздуха на ЕТР (тыс.т).

В обмене с другими странами – участницами Конвенции ЕЭК ООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния «положительный баланс» выпадений подкисляющих загрязняющих веществ у России в 1997 г. был только по окисленной сере и лишь с тремя северными странами – Норвегией, Финляндией и Швецией. При этом по сравнению с 1991 г. абсолютные значения выпадений окисленной серы от российских источников на территории Норвегии уменьшились на 28%, Финляндии на 33%, Швеции на 19%. Со всеми остальными странами у России эти годы был «отрицательный баланс» в обмене трансграничными выпадениями окисленной серы, окисленного и восстановленного азота.

«Кислотный дождь» это широко используемый термин для описания разных путей, которыми кислота выпадает из атмосферы. Кислотный дождь — серьезная экологическая проблема, с которой сталкиваются жители большей части земного шара.

В США, около 2/3 всего СО₂ и ¼ всех NО₂ является результатом выработки электроэнергии при сжигании ископаемого топлива, такого как уголь.

Термин « кислотный дождь» впервые был применен Робертом Смитом, ученым, работающим в Манчестере в 1980-х годах. Следовательно, проблема кислотных дождей не нова, но ее природа изменилась и выросла из проблемы городов до размеров проблемы глобальной. Во времена Смита, кислотный дождь выпадал в больших и малых городах, а сегодня загрязнители разносятся на тысячи километров, благодаря высочайшим трубам, способным выносить загрязнители далеко в атмосферу.

В 70-80х годах скандинавские страны отмечали влияние кислотных осадков на пресную воду и деревья. Считалось, что большинство загрязнителей, наносящих такой вред, заносится из более загрязненных стран. Кислотные осадки стали международной проблемой. Дождь с уровнем pH 4 в 100 раз более кислый, чем с уровнем pH 6 , и дождь с уровнем pH 3 в 1000 раз более кислый, чем с уровнем pH6.

В 80-е годы кислотный дождь стал наиболее явной проблемой окружающей среды. Однако еще в 70-х многие страны стали отмечать изменения в популяции рыб в озерах и вредность для определенных деревьев. В конце 70-х озабоченность этим вопросом привела к международным усилиям определить причины и влияние межграничного распространения загрязнителей воздуха, и в 80-х были проведены многие исследования в Европе и Северной Америке.

Международные законодательства, принятые в 80-90х годах, привели к сокращению выброса двуокиси серы во многих странах, но ограничения на выброс окисей азота били значительно меньшими.

studfiles.net

Кислотные дожди — это… Кислотные дожди: причины. Проблема кислотных дождей

Кислотные дожди… Это словосочетание в современной, особенно городской жизни стало обыденностью. Нередко жалуются дачники, что после таких неприятных осадков растения начинают чахнуть, а в лужах появляется белесый или желтоватый налет.

Что это такое

Наука имеет определенный ответ на вопрос о том, что такое кислотные дожди. Это все известные виды осадков, чей водный показатель (рН) ниже нормы. Нормой считается рН 7. Если исследование покажет занижение этой цифры в осадках, они считаются кислотными. В условиях всё набирающего обороты промышленного бума кислотность дождей, снега, туманов и града в сотни раз превышает нормальные показатели.

Причины

Снова и снова выпадают кислотные дожди. Причины кроются в ядовитых выбросах промышленных объектов, выхлопных газах автомобилей, в значительно меньшей степени — в гниении природных элементов. Атмосфера переполняется сернистыми и азотными оксидами, хлористым водородом и другими соединениями, образующими кислоты. Результатом становятся кислотные дожди.

Бывают осадки и щелочного содержания. В них отмечается наличие ионов кальция или аммиака. К ним тоже подходит понятие «кислотные дожди». Это объясняется тем, что, попадая в водоем или почву, такие осадки влияют на изменение водно-щелочного баланса.

К чему приводят кислотосодержащие осадки

Ничего хорошего окисление окружающей природы, конечно, не влечет. Крайне вредны кислотные дожди. Причины гибели растительности после выпадения таких осадков кроются в том, что из земли кислотами выщелачиваются многие полезные элементы, кроме того, наблюдается и загрязнение опасными металлами: алюминием, свинцом и другими. Загрязненные осадки становятся причиной мутаций и гибели рыб в водоемах, неправильного развития растительности в реках и озерах. На обычную окружающую обстановку они также оказывают губительное влияние: в значительной степени способствуют разрушению природных облицовочных материалов, становятся причиной ускоренной коррозии металлических конструкций.

Ознакомившись с общей характеристикой данного атмосферного явления, можно сделать вывод, что проблема кислотных дождей является одной из самых актуальных с точки зрения экологии.

Научные исследования

Важно подробнее остановиться на схеме химического загрязнения природы. Кислотные дожди – причины множества нарушений в окружающей среде. Появилась такая характеристика осадков во второй половине XIX века, когда химик из Великобритании Р. Смит выявил в парах и дыме содержание опасных веществ, которые сильно меняют химическую картину осадков. Кроме того, кислотные дожди – это явление, распространяющееся на огромные территории, независимо от источника загрязнения. Ученый отметил и разрушения, которые влекли за собой зараженные осадки: болезни растений, потеря цвета тканями, ускорение распространения ржавчины и другие.

Специалисты более точно подходят к определению того, что такое кислотные дожди. Ведь в реальности это снег, туманы, облака и град. Сухие осадки при недостатке атмосферной влаги выпадают в виде пыли и газа.

Гибнут озера, уменьшается численность рыбных косяков, исчезают леса — всё это страшные последствия окисления природы. Почвы в лесах далеко не так остро реагируют на подкисление, как водоемы, но растения очень негативно воспринимают все изменения в кислотности. Подобно аэрозолю вредные осадки окутывают листву и хвою, пропитывают стволы, проникают в почву. Растительность получает ожоги химического характера, постепенно ослабевая и теряя способность к выживанию. Почвы утрачивают плодородность и насыщают произрастающие культуры токсичными соединениями.

Биологические ресурсы

Когда проводилось исследование озер в Германии, было обнаружено, что в водоемах, где водный показатель значительно отклонялся от нормы, рыба исчезла. Лишь в некоторых озерах были пойманы единичные экземпляры.

Историческое наследие

Неуязвимые, казалось бы, творения человека тоже страдают от кислотных осадков. Древний Акрополь, находящийся в Греции, известен всему миру очертаниями своих могучих статуй из мрамора. Века не щадят природные материалы: благородная порода разрушается ветрами и дождями, образование кислотных дождей еще больше активизирует этот процесс. Реставрируя исторические шедевры, современные мастера не предпринимали мер защиты металлических соединений от ржавчины. Результатом стало то, что кислотные дожди, окисляя железо, становятся причиной больших трещин в статуях, мрамор раскалывается из-за давления ржавчины.

Культурные памятники

Организация Объединенных Наций инициировала исследования влияния кислотных осадков на объекты культурного наследия. В ходе них были доказаны отрицательные последствия действия дождей на красивейшие витражи городов Западной Европы. Тысячи цветных стекол рискуют кануть в Лету. Они до ХХ века радовали людей своей прочностью и неповторимостью, но последние десятилетия, омраченные кислотными дождями, грозят разрушить великолепные витражные картины. Пыль, насыщенная серой, губит антикварные предметы из кожи и бумаги. Древние изделия под влиянием двуокиси серы теряют свою способность сопротивления атмосферным явлениям, становятся хрупкими и в скором времени могут рассыпаться в прах.

Экологическая катастрофа

Кислотные дожди – это серьезная проблема для выживания человечества. К сожалению, реалии современной жизни требуют всё большего расширения промышленного производства, что увеличивает объемы ядовитых выбросов в атмосферу. Численность населения планеты возрастает, уровень жизни повышается, автомобилей становится всё больше, потребление энергии зашкаливает. При этом одни только ТЭЦ Российской Федерации каждый год загрязняют окружающую среду миллионами тонн ангидрида, содержащего серу.

Кислотные дожди и озоновые дыры

Озоновые дыры не менее распространены и вызывают более серьезные опасения. Объясняя суть этого явления, нужно сказать, что это не реальный разрыв атмосферной оболочки, а нарушение в толщине озонового слоя, которое располагается ориентировочно в 8-15 км от Земли и простирается в стратосферу до 50 км. Скопление озона в значительной мере поглощает вредное излучение солнечного ультрафиолета, защищая планету от сильнейшей радиации. Именно поэтому озоновые дыры и кислотные дожди – угрозы нормальной жизни планеты, требующие самого пристального внимания.

Целостность озонового слоя

Начало ХХ века пополнило список изобретений человечества хлорфторуглеродами (ХФУ). Их особенностью были исключительная устойчивость, отсутствие запаха, негорючесть, отсутствие ядовитого влияния. ХФУ постепенно стали повсеместно внедряться в производство различных охладительных установок (от автомобилей до медицинских комплексов), огнетушителей, аэрозолей бытового назначения.

Только к концу второй половины ХХ века химиками Шервудом Роландом и Марио Молина было выдвинуто предположение, что эти чудо-вещества, иначе называемые фреонами, сильно влияют на озоновый слой. При этом ХФУ могут «витать» в воздухе на протяжении десятилетий. Постепенно поднимаясь от земли, они достигают стратосферы, где радиация ультрафиолета разрушает соединения фреона, высвобождая атомы хлора. В результате этого процесса озон превращается в кислород намного быстрее, чем в нормальных природных условиях.

Страшно то, что требуются всего единицы атомов хлора для видоизменения сотен тысяч молекул озона. Кроме того, хлорфторуглероды считаются газами, создающими парниковый эффект и участвующими в процессе глобального потепления. Справедливости ради стоит добавить, что вклад в разрушение озонового слоя вносит и сама природа. Так, вулканические газы содержат до ста соединений, включающих углероды. Природные фреоны способствуют активному истончению озонсодержащего слоя над полюсами нашей планеты.

Что можно предпринять?

Выяснение того, в чем опасность кислотных дождей, уже неактуально. Теперь на повестке дня в каждом государстве, на каждом промышленном предприятии должны в первую очередь стоять меры обеспечения чистоты окружающего воздуха.

В Росси заводы-гиганты, такие как «РУСАЛ», в последние годы очень ответственно стали подходить к данному вопросу. Они не жалеют средств для установки современных надежных фильтров и сооружений очистки, предотвращающих попадание в атмосферу оксидов и тяжелых металлов.

Все чаще находят применение альтернативные способы получения энергии, не влекущие за собой опасных последствий. Энергия ветра и солнца (например, в быту и для автомобилей) – это уже не фантастика, а успешная практика, помогающая снизить объем вредных выхлопов.

Расширение лесопосадок, очистка рек и озер, правильная переработка мусора – всё это эффективные методы в борьбе с загрязнением окружающей среды.

fb.ru

Кислотные дожди – современная угроза человечеству

Человечество, к сожалению, каждый день, час и минуту наносит непоправимый вред окружающей природной среде. С экранов телевизора часто можно услышать очередную весть о случившейся природной катастрофе, будь-то землетрясение, наводнение, извержение вулкана, сход лавины.

Но в последнее время проскальзывают известия и о том, что после выпадения осадков в виде дождя, листья здоровых деревьев покрылись непонятными пятнами, а в худших случаях – вовсе отпали. Что стало причиной данной аномалии? Ученые нашли ответ на данный вопрос, который звучит не утешительно – этот эффект вызывают кислотные дожди.

Что такое кислотные дожди?

Под термином «кислотный дождь» учеными понимается любой вид метеорологических осадков: снег, смог, туман, дождь, град, при котором можно наблюдать резкое снижение pH.

Следует заметить, что кислотные дожди – не природное явление, а результат жизнедеятельности человечества. Многочисленные заводы и фабрики в процессе производства в окружающую среду, а преимущественно в атмосферу, выбрасывают колоссальное количество оксидов азота, которые, вступая в химическую реакцию с кислородом, образуют окислы азота и двуокись серы.

После попадания вредных химических веществ в атмосферу происходит их постепенная трансформация в кислотообразующие частицы, которые впоследствии вступают во взаимодействие с водой, накопившейся в воздухе, превращая её в сильно концентрированные кислотные растворы. Это приводит к понижению содержания pH в дождевой воде.

Когда возник термин «кислотный дождь» или немного истории

В 1872 году Роберт Смит английский инженер 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 ученые 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 трех 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 возникновения кислотных дождей

Существует довольно широкий спектр причин возникновения этого явления, включающие природные катаклизмы и человеческий фактор. Как уже было сказано, кислотные дожди возникают в результате слияния паров воды и оксида азота и двуокиси серы. Данные химические вещества попадают в окружающую среду в результате сильных извержений вулканов, но содержание серы в атмосфере после катаклизма составляет около 2,5 миллион тон, что сравнительно мало по сравнению с выбросами заводов, фабрик, котельных.

Основными факторами скапливания кислоты в  атмосфере являются – переработка и выплавка металлов на заводах, сгорание топлива в котельных, сжигание мусора, огромное число средств передвижения. Около 250 миллионов тонн серы в год — таковы показатели техногенного поступления.

Последствия выпадения кислотных дождей для экологии и экономики

К сожалению, в нашем мире не осталось ни одного уголка, где бы ни выпали смертоносные осадки. Последствия кислотных дождей – ужасны и катастрофичны, не только для природы, но и для всего человечества в целом.

После выпадения кислотных дождей в США в большинстве рек и озер перестала размножаться рыба, так как кислотность в водах в несколько раз превышала норму, снег в горных местностях приобрел ужасный серо – желтый оттенок, около 30 процентов лесных массивов исчезло с лица земли. Во многих странах погиб весь сельскохозяйственный урожай, что нанесло непоправимый удар по экономике.

Человек, употребляю рыбу или воду из водоема, пострадавшего от кислотных дождей, может стать жертвой тяжелых и даже смертельных заболеваний. Попав под дождь, содержащий огромное количество кислоты, человеку грозят химические ожоги и удушье, так как дыхательные пути не справляются с вредными химическими веществами.

Огромное влияние кислота, содержащаяся в дождевой воде, оказывает на металлоконструкции и трубопроводы. Самолеты и здания покрываются коррозией из-за чего приходят в непригодность для эксплуатации. Исторические памятники, которые на протяжении нескольких веков украшают просторы планеты, могут разрушиться.

Пути разрешения возникшей угрозы человечеству

Разрушительные последствия кислотных дождей заставили задуматься ученых о том, как препятствовать возникновению таких опасных осадков и вовсе избавиться от данного явления. Единственным и самым верным способом, безусловно, является сокращение выбросов тяжелых металлов и их оксидов в атмосферу. Достичь этого возможно лишь при обеспечении каждого предприятия дорогостоящим очистным сооружением, которое сможет задерживать двуокись серы в фильтрах, что сделает воздух более чистым и свежим.

Сократить количество транспортных средств в крупных городах и мегаполисах, которые выбрасывают колоссальное количество выхлопных газов. Ну и, конечно же, восстанавливать лесные массивы, которые в последнее время подверглись массовому вырубанию, очищать загрязненные водоемы путем разведения планктона, способного отфильтровывать и поглощать кислоты. Научиться не сжигать, а перерабатывать мусор на заводах, чтобы образованные при сжигании вещества не попадали в окружающую нас среду.

Возможно, спустя десятки лет, термин «кислотный дождь» уйдет из обихода, а пока это реальная угроза для жизни человечества и существования планеты Земля.

odogde.ru