Кислотные дожди. Причины и последствия
Причины
Главными виновниками кислотных дождей являются сернистая кислота, азотная кислота и аммиак, которые выбрасываются в атмосферу в результате разных видов деятельности человека.
Сернистая кислота образуется в атмосфере, когда водяной пар вступает в реакцию с сернистым ангидридом. Последний является результатом сжигания ископаемого горючего. Промышленность, электростанции и дорожное движение – главные виновники этого.
Очень высокие температуры сгорания высвобождают другое вещество: двуокись азота. Когда это вещество соединяется с атмосферным водяным паром, оно образует азотную кислоту.
Органические удобрения, такие как навоз и навозная жижа, содержат аммиак. Когда землевладельцы вносят эти удобрения на поля, они выделяет большие количества аммиака в атмосферу. Аммиак не кислота, но основание. В почве он преобразуется в азотную кислоту под воздействием бактерий.
Последствия
Когда кислотные дожди выпадают на почву, сернистая кислота, азотная кислота и аммиак поглощаются почвой. Их воздействие зависит от характера почвы. Так как известняк нейтрализует кислоту, известняковые почвы лучше переносят кислотные дожди. Как правило, песчаные почвы содержат мало известняка. Кроме того, эти почвы сильно вымываются (выщелачиваются). Под действием кислот питательные вещества еще быстрее растворяются в почве. То есть вымывание усиливается.
Кислотные дожди увеличивают обеднение песчаных почв. Не удивительно поэтому, что последствия кислотных дождей наиболее наглядны на песчаных местностях. А так как деревья и остальные растения получают мало питательных веществ, они становятся более чувствительными к заболеванию. Листва деревьев также страдает от кислотных дождей. Защитный слой листьев растворяется кислотами. Теряя много влаги, дерево гибнет. Хвойные более чувствительны к кислотным дождям, чем лиственные, ведь они сохраняют свои иголки в течение всего года.
Такие металлы в почве, как алюминий, свинец и медь, растворяются в кислых водах пласта грунтовых вод. Когда эти вещества оказываются в поверхностных водах, они представляют собой угрозу для фауны. Так, алюминий поражает жабры рыб, нарушая их дыхание. В подкисленной воде икра лягушек, жаб и саламандр покрывается плесенью. Личинки, которые удается все же появиться на свет, отмечены аномалией.
Контроль состояния почв
Действующие в России нормативно-правовые акты, например, Федеральной закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», устанавливает граничные показатели содержания химических элементов в землях различного назначения.
Так для контроля за состоянием почвы проводится химический анализ грунта, который является обязательным для сельскохозяйственных предприятий и компаний строительного сектора при планировании территорий, реконструкции и новом строительстве объектов.
Кислотные дожди — причины и последствия выпадения кислотных дождей кратко
В последнее время довольно часто можно слышать о том, что пошел кислотный дождь. Он возникает, когда природа, воздух и вода взаимодействуют с разными загрязнениями. Такие осадки порождают ряд негативных последствий:
- заболевания у людей;
- гибель сельскохозяйственных растений;
- загрязнения водоемов;
- сокращение лесных массивов.
Выпадение кислотных дождей происходит из-за промышленных выбросов химических соединений, сжигания нефтепродуктов и другого топлива. Эти вещества загрязняют атмосферу. Затем аммиак, сера, азот и другие вещества взаимодействуют с влагой, из-за чего дождь становится кислотным.
Впервые в человеческой истории кислотный дождь был зафиксирован в 1872 году, а к ХХ веку это явление стало весьма частым. От кислотных дождей большего всего вред наносится США и европейским странам. Кроме того, экологи разработали специальную карту, на которой обозначено территории, наиболее подвергающиеся опасным кислотным дождям.
Причины появления 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 нитрогена и сульфура. Так, когда сера попадает в атмосферу, она взаимодействует с парами воды, образуется серная кислота. Тоже происходит и с двуокисью азота, образуется азотная кислота, 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 азота и серы происходит в результате сгорания торфа, угля на тепловых электростанциях. Огромное количество окиси серы попадает в воздух при переработке металлов. Азотные соединения выделяются при производстве строительных материалов.
Определенная 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.
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. Также дожди загрязняют реки и озера, вода становится непригодной для употребления. Все жители акваторий находятся в опасности, могут погибнуть огромные популяции рыб.
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.
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.
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 сведется к минимуму, планета будет менее подвержена таким опасным осадкам, как кислотные дожди.
Решение экопроблемы кислотных дождей
Проблема кислотных дождей носит на планете глобальный характер. В связи с этим решить ее можно только, если объединить усилия огромного количества людей. Один из основных методов решения данной проблемы – это сокращение вредных промышленных выбросов в воду и воздух. 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 учетом 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.
К сожалению, далеко не все люди осведомлены о такой экологической проблеме, как кислотные дожди. На сегодняшний день существует множество фильмов, статей в журналах и книг об этой проблеме, поэтому каждый человек может легко восполнить этот пробел, осознать проблему и начать действовать во благо ее решения.
Кислотные дожди и их влияние на окружающую среду – Таймырский Краеведческий Музей
Михайлец М.А.
Кислотные дожди и их влияние на
окружающую среду
Интенсивная хозяйственная деятельность человека создает мощнейшее антропогенное давление на окружающее среду. Это приводит к нарушению равновесных процессов, протекающих в биосфере, что проявляется целым спектром проблем экологического характера.
Одной из актуальнейших экологических проблем последних десятилетий являются кислотные осадки. Термин «кислотный дождь» первоначально был введен еще в 1882 году Р. Смитом, о его влиянии на состояние природных и искусственных экосистем заговорили только в конце прошлого века.
Кислотные осадки и их последствия представляют собой серьезную социально-экономическую проблему. Они крайне негативно воздействуют на биоценозы замкнутых водоемов, являясь причиной уменьшения рыбного промысла. Они снижают плодородие сельскохозяйственных угодий, способствуют распространению тяжелых металлов, служат причиной разрушения строительных конструкций, а также памятников архитектуры и зодчества.
В основе механизма образования кислотных осадков лежит нарушение природных круговоротов веществ, в первую очередь серы, вследствие интенсивной хозяйственной деятельности человека (Рис. 1).
Рис. 1. Механизм образования кислотных дождей
1. выбросы кислотообразующих соединений
2. взаимодействие кислотообразующих веществ с парами воды
3. выпадение кислотных осадков
4. влияние кислотных дождей на ОС: закисление почвы и водоемов, угнетение и гибель растений, разрушение зданий, памятников архитектуры и зодчества
Диоксид серы в большом количестве образуется при сжигании богатого серой горючего, например угля и мазута (содержание серы в них колеблется от 0,5 до 5–6%). Другими источниками являются электростанции (~40% антропогенного поступления в атмосферу), металлургическое производство, различные химические технологические процессы и ряд машиностроительных предприятий [1].
В атмосфере диоксид серы в результате фотохимического окисления частично превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО3: 2SO2 + O2 = 2SO3.
Основная часть выбрасываемого диоксида серы при достаточной атмосферной влажности образует кислотный полигидрат SО2•nh3O, или сернистую кислоту: SO2 + h3O = h3SO3. Аэрозоли серной и сернистой кислот считаются основной причиной выпадения кислотных осадков.
В нашей стране проблема кислотных дождей впервые была поднята только в конце 1980 х годов, а первые попытки ее решения начались в 1990 х годах.
В последние годы среднегодовые фоновые концентрации диоксида серы над территорией России оставались на низком уровне – около 0,3 мкг/м3, несколько увеличиваясь в холодный период года (в среднем около 2,5 мкг/м3). В долгосрочной динамике отмечается стабилизация уровня концентраций диоксида серы после некоторого ее уменьшения в течение 10 предыдущих лет. Среднегодовые фоновые концентрации диоксида азота в воздухе также оставались на уровне прошлых лет, изменяясь от 1,2 до 4,8 мкг/м3 [4].
Однако на территории Российской Федерации есть регионы чрезвычайно неблагополучные по данным показателям. Примером может служить Норильск и НПР, где основным источником выбросов кислотообразующих соединений является комбинат «Норильский никель». В его состав входят три завода – никелевый, медный заводы и Надеждинский металлургический комбинат. Как известно, металлургические предприятия вносят значительный вклад в загрязнение атмосферы кислотообразующими соединениями. В связи с этим на территории Норильского промышленного района регулярно регистрируется выпадение закисленных осадков (табл. 1), что приводит к выраженной деградации лесных биоценозов.
Таблица 1. Суточные величины закисленности атмосферных осадков в Норильске в 2012—2013 гг*
(критическое значение рН – ниже 4,0)
1 квартал 2012 г. | 5,0—6,7 |
2 квартал 2012 г. | 5,8—7,0 |
3 квартал 2012 г. | 5,5—6,0 |
4 квартал 2012 г. | 5,8—6,2 |
1 квартал 2013г. | 5,6—6,3 |
2 квартал 2013 г. | 5,8—6,2 |
3 квартал 2013 г. | 5,9—6,1 |
*(Материалы предоставлены Начальником территориального Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды Н.С. Шленской).
Ареал поврежденных лесов Таймыра по большей части находится южнее Норильска, что связано с преобладающими ветрами. По свидетельству очевидцев, усыхание древостоев началось еще в 50-е годы прошлого столетия. К концу 60-х площадь погибших лесов составляла 5 тыс. га. Зона полной гибели древостоев в 1993 г. протянулась на 90 км в южном направлении от Норильска, а заметные повреждения лесов техногенного характера наблюдались на расстоянии до 170 км от города. Площадь погибших и поврежденных насаждений с 1976 по 1990 г. возросла с 322 до 550 тыс. га, а площадь погибших в 1989 г. составила 283 тыс. га [3] (рис. 2).
Рис. 2. Динамика величины исков, предъявляемых предприятиям «Норильского никеля» за ущерб лесным насаждениям
(по данным портала «Экомир»)
Следует отметить, что главную опасность для естественных и искусственных экосистем представляют не столько сами кислотные осадки, сколько процессы, протекающие в результате закисления окружающей среды. Выпадение кислотных осадков приводит к выщелачиванию из почвы жизненно необходимых растениям питательных веществ, а также токсичных тяжелых и легких металлов, таких как свинец, кадмий и др. Такие металлы и их токсичные соединения активно усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что и приводит к негативным последствиям. При повышенной кислотности почв из верхних горизонтов выносится обменный кальций, магний и другие элементы, активируются обменные процессы между абиотической и биотической частями экосистемы. В частности связанное с кислотными осадками увеличение поглощения деревьями алюминия приводит к выраженному снижению прироста древесины [4]. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит к нарушению листовой поверхности, процессов транспирации и фотосинтеза.
В целом, можно заключить, что воздействие кислотных осадков на лесные биоценозы носит комплексный характер, затрагивая, в первую очередь, почвы и растительность (рис. 3).
Почвенное подкисление считается одним из негативных факторов, приводящих к деградации лесов умеренной зоны северного полушария. При этом эффект может проявляться спустя длительное время после выпадения кислотных осадков.
Рис. 3. Комплексный характер влияния кислотных осадков на лесные биоценозы [6]
Т.Ф. Тарасова и О.В. Чаловская выделяют несколько основных стадий, которые характерны для процесса трансформации экосистемы лесов северного полушария под действием кислотных осадков [5].
1. Выпадение наиболее чувствительных к условиям внешней среды видов при сохранении основных параметров экосистемы. Первыми при ухудшении параметров среды начинают исчезать лишайники.
2. Структурные перестройки экосистемы. Ухудшается санитарное состояние деревьев, при сохранении плотности древостоя и его запасов. Изменяется травяно-кустарничковый ярус, где выпадают чувствительные виды лесного разнотравья. Замедляются процессы, происходящие с участием почвенных микроорганизмов. Незначительно увеличивается толщина подстилки. Уменьшается разнообразие и численность эпифитных лишайников.
3. Стадия частичного разрушения экосистемы. Отмечается угнетение и изрежение древесного яруса, нарушение его возобновления. В травяном ярусе происходит замена лесных видов луговыми видами и видами-эксплерентами. Биологическая активность почвы резко снижена. Крупные почвенные сапрофаги отсутствуют. Уменьшается скорость деструкции листового опада, в результате происходит его накопление в виде толстого слоя подстилки. Лишайниковый покров сохраняется только у самого основания стволов, представлен одним-тремя устойчивыми видами. Происходит элиминация крупных лесных видов птиц, уменьшается плотность орнитофауны. Наблюдается вселение синантропных видов и видов, приуроченным к открытым местообитаниям (характерно для населения птиц, мелких млекопитающих и муравьев).
4. Стадия полного разрушения экосистемы. Древесный ярус полностью разрушен, сохраняются лишь отдельные, сильно угнетенные экземпляры деревьев. Травяной ярус представлен одним-двумя видами злаков, в увлажненных местах встречается хвощ. Лишайниковый покров отсутствует. Полностью смыты подстилка и верхние горизонты почвы. Биологическая активность почвы снижена до нуля. Почвенные животные отсутствуют. Группировка птиц и мелких млекопитающих существуют за счет притока мигрантов с соседних участков территории.
Меры по защите лесных биоценозов от кислотных осадков на первом этапе сводились к разработке и реализации организационных мероприятий, которые включали в себя ужесточение природоохранного законодательства, нормирование выбросов вредных веществ, повышение штрафов. Эти действия имели определенный экологический эффект, однако полностью проблему решить не смогли. Основными методами снижения загрязнения атмосферы кислотообразующими выбросами на сегодняшний день являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы [2].
Для уменьшения выбросов окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы используют различные газоочистители (электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы). Так, в скрубберах газообразные продукты сгорания пропускаются через водный раствор извести, в результате чего образуется нерастворимый сульфат кальция СаSО4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, однако его главным недостатком является высокая стоимость. Таким же дорогостоящим является метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО. За счет химического взаимодействия в этом случае удаляется до 99% оксидов азота.
Для защиты лесов от кислотных дождей также применяют известкование. Для этого с самолетов распыляют свежемолотый доломит (СаСО3•MgCO3), который реагирует с кислотами с образованием безвредных веществ:
СаМg(СО3)2 + 2Н2SО3 = СаSО3 + МgSО3 + 2СО2 + 2Н2О,
СаМg(СО3)2 + 4НNО3 = Са(NО3)2 + Мg(NО3)2 + 2СО2 + 2Н2О.
Все перечисленные меры представляют собой реализацию метода «контроля на выходе», то есть снижение концентрации загрязнителей на стадии их попадания в атмосферу.
Более эффективен с экологической точки зрения метод «контроля на входе», который предусматривает очистку топлива от потенциальных загрязнителей, использование экологически более чистых источников энергии и создание так называемых безотходных технологий, то есть технологических процессов, сопоставимых с природными циклами в биосфере.
Таким образом, проблема кислотных осадков сохраняет свою актуальность как для России, так и для всего мира, затрагивая в первую очередь страны с развитым промышленным комплексом.
В основе закисления осадков, в первую очередь, лежат химические взаимодействия оксидов серы и азота с атмосферными водяными парами, в результате чего образуются серная и азотная кислоты. Интенсивные промышленные выбросы кислотообразующих соединений нарушают природные круговороты веществ и приводят к выпадению атмосферных осадков с рН меньше 5,6.
Кислотные осадки имеют широкий спектр негативных влияний, как на природные объекты, так и на объекты, созданные человеком. Наиболее подвержены действию кислотных осадков биоценозы озер и лесов, которые в результате закисления могут подвергаться полной или частичной деградации.
Решение данной проблемы требует усилий в области разработки мер по снижению количества кислотообразующих выбросов. Перспективными являются технологии, позволяющие очистить топливо и сырье от потенциальных загрязнителей атмосферы на начальном уровне.
1. Боровский Е.Э. Кислотные дожди // ECOTECO, № 6. – Электронный журнал. – URL: http://www.ecoteco.ru/library/magazine/zhurnal-111/ekologiya/kislotnye-dozhdi/.
2. Дубровин Т., Дубровин Е. «Кислота с неба» // Энергетика и промышленность России. – 2008, № 20. – URL: http://www.eprussia.ru/epr/112/8772.htm.
3. Зиганшин Р.А., Воронин В.И., Карбаинов Ю.М. Мониторинг лесных экосистем Таймыра // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2011. № 8. С. 117-123.
4. Илькун Г.М. Загрязнение атмосферы и растения. – Киев: Наукова думка, 1978. – 147 с.
5. Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2009-2010 гг. / Под редакцией Ю.А. Израэля. – Росгидромет, 2011. – 128
6. Тарасова Т.Ф., Чаловская О.В. Оценка возедйствия кислотных дождей на элементы экосистемы промышленного города // Вестник ОГУ. – 2005. — №10. С. 80 – 84.
что это такое, чем вызваны, компоненты, фото
Глобальные изменения нарушают естественные природные процессы. Последствия стремительного технического прогресса наносят вред всему живому. Одна из серьезных экологических проблем, кислотные дожди, приобрела планетарное распространение.
Понятие кислотный дождь
В химической терминологии существует понятие кислотности водного раствора. Это основополагающий принцип кислотного дождя.
Уровень кислотности воды обусловлен концентрацией водородных ионов Н+, единица измерения которых ммоль/л. Для щелочности нужны гидроксильные ионы ОН-. Данные величины взаимосвязаны: при увеличении щелочности понижается кислотность, и наоборот. Нейтральной (одинаковое количество Н+ и ОН-) воды в природе нет.
Шкала кислотности начинается от рН — 0 (высокая кислотность). Концентрация в 7 ммоль/л считается нейтральной, от 7 до 14 происходит увеличение щелочности. В чистой дождевой воде водородный показатель слабокислый.
Под термин «кислотные дожди» попадают осадки, кислотность которых от 0 до 5,7 ммоль/л. За всю историю максимально низкое значение (2,25) зарегистрировано в Китае.
Причиной появления этого явления в мире становятся выбросы промышленных предприятий и автотранспорта. В воздухе химические соединения распадаются на сульфатные, нитратные частицы и перемешиваются с атмосферной влагой. Получается подобие разбавленной кислоты. Чем выше концентрация веществ, тем больше кислотность осадков.
История появления термина
Начало развития европейской промышленности в начале XIX века привело к упоминанию в ученых кругах явления повышенной кислотности дождей. Химик из Шотландии Роберт Смит на протяжении своей жизни изучал взаимосвязь между загрязнениями атмосферы в Манчестере и кислотными осадками. В 1852 году он первым заговорил о климатологической аномалии в виде кислотных дождей, но поддержки своей гипотезы Смит не получил.
Не сдаваясь, он в течение 10 лет публиковал доклады о химическом составе атмосферы. Общественность заинтересовалась мнением учёного только после выхода его книги в 60-е годы. Термин официально признали после публикации в «Нью-Йорк Таймс» отчетов о влиянии природных изменений на леса. Со временем стали появляться предложения по решению проблемы кислотных дождей в странах Старого и Нового света.
Прогнозирование выпадения кислотных дождей
Существует возможность составления прогноза очередного выпадения кислотных дождей. Для этого устанавливают количественную связь между источником и локализацией выпадения осадков. При изучении естественного атмосферного массопереноса нужно знать течение распада и изменения химических соединений. Учитываются множественные процессы, протекающие в жидкой и газообразной фазе.
Такая сложная система соотношений для будущего прогнозирования требует решения проблемы экологической безопасности человечества. Для этого ученые рассчитывают совершенную математическую модель. За основу берется концентрация положительных ионов Н+ в жидкости.
Компоненты кислотных дождей
При водородном показателе осадков pH менее 5,7 можно говорить о возникновении кислотного дождя. Кислотность часто появляется и в других видах климатических осадков.
Основными компонентами кислотных дождей являются серные и азотные соединения. В воздухе они образуются после взаимодействия с водой при фотохимической реакции. Большую часть опасных осадков (2/3) составляют серная и сернистые кислоты. Главные источники их появления — выбросы производств и транспорта.
Кроме основных видов возникают осадки, содержащие хлор и плавиковые кислоты. На причину их возникновения влияет отсутствие средств и методов борьбы с парниковыми газами (фреоны, фторводороды).
Кислотная седиментация
Загрязнение воздуха происходит от антропогенных и природных источников. Фоновый уровень естественного зашлаковывания стабилен и редко изменяется. Степень загрязненности атмосферы в результате промышленного прогресса увеличивается постоянно.
Под общим понятием седиментации понимают оседание, всплывание дисперсных частиц в дисперсионной среде. Это заключительный этап круговорота загрязняющих веществ.
Процесс седиментации проходит двумя путями:
- Влажный (вымывание кислотных веществ из атмосферы).
- Сухой (выпадение осадков).
Взаимосвязь этих процессов — это кислотная седиментация, приводящая в итоге к закислению атмосферы.
Сухая седиментация
При сухой седиментации газообразные вещества выпадают в осадок под действием турбулентной диффузии. Она появляется из-за неравномерного трения по поверхности Земли воздушных масс при передвижении.
Опасность для окружающей среды представляет прямой перенос молекул серы и азота, адсорбированных на пылевых частицах. После осаждения токсичные элементы поглощаются природными поверхностями (водой, почвой, растениями).
Влажная седиментация
Важным условием образования облаков является перенасыщение воздуха водяным паром. Водяной пар конденсируется до перенасыщения. Процесс должен происходить при 500°С, но температура в атмосфере на этом уровне не превышает 100,5°С. Вследствие чего перенасыщенность возникает только на ядрах сернистых и азотистых соединений и приводит к накоплению кислотных осадков.
Облака увеличиваются и накапливают аэрозольные частицы. Седиментация повышается, соответствуя размерам капель и под гравитационным действием они падают. Падающие капли дождя промывают атмосферу, одновременно поглощая новые частицы.
На землю осадки попадают с растворенными веществами, которые повышают истощаемые запасы необходимых элементов или приводят к загрязнению, в зависимости от состава.
Кислотные туманы и облака
Для анализирования туманов экологи выбирают лесные и высокогорные регионы, где они присутствуют более 60 дней в течение года.
Кислотный туман в мегаполисе
Химический состав определяют до образования тумана по количественному содержанию кислотных газов и аэрозольных частиц. В образующемся тумане в условиях предварительного задымления содержатся катионы Н+, нитраты, сульфаты, соединения органики (ацетаты, формиаты).
При появлении в тумане карбонатной пыли, аммиачных примесей кислотность понижается. В городском воздухе регистрируются металлы переменной валентности от промышленных и автомобильных выбросов. Диоксид серы в ходе окислительных реакций переходит в серную кислоту. Днем оксиды азота под фотохимическим воздействием превращаются в азотную кислоту.
По внутреннему химическому взаимодействию облака схожи с туманами, но ионный состав в облачной массе ниже. На количество образования ионов в туманах влияет то, что они образуются в более загрязненных околоповерхностных слоях воздуха. Облачные массы имеют меньшую загрязненность из-за перемешивания с чистыми воздушными потоками. Концентрационных примесей в облаках меньше, так как в них много водяных капель.
Воздействие кислотных осадков на природу
Образовавшиеся опасные осадки влияют на природу. В первую очередь страдают пресные водоемы и растительные насаждения. Часто влияние кислотных дождей получается не прямым, а косвенным. Опасны не сами осадки с повышенной кислотностью, а протекающие в биосфере под их воздействием окислительно-восстановительные процессы.
Многие реакции протекают не локально, а на расстоянии, в сотнях километров от источника образования. Поэтому предотвратить распространение и влияние кислотных дождей невозможно. Из-за деятельности экономически развитых стран ущерб наносится всем регионам планеты.
По расчетам группы ученых в России каждый 5 дождь можно считать кислотным. В Китае этот показатель составляет 85%.
Гибель сельскохозяйственных растений
Токсичные осадки загрязняют сельскохозяйственные площади. Исследования доказали, что кислотные дожди наносят вред растениям по всей планете. Нарушаются растительные покровные ткани, клеточный обмен веществ, что заканчивается гибелью.
Негативное влияние кислотных дождей на леса
Резкое падение урожайности привело к проведению опытов по степени восприимчивости выращиваемых культур к почвенной кислотности. Даже гибридные сорта томатов, фасоли, сои, хлопчатника, подсолнечника оказались неустойчивы, их рост и развитие замедлялись, и они погибали.
Сокращение лесных массивов
Леса сильно подвержены осадкам, которые обладают повышенной кислотностью. Продуктивность почв падает, питательных веществ для поступления взрослым растениям не хватает. Почвенные микроорганизмы погибают или меняется их состав.
Лесные площади на протяжении многих километров поражены суховершинностью. После закисления почв происходит быстрое высвобождение и распространения алюминия, который губителен для корней.
Лиственная масса угнетается, ветви оказываются хрупкими. Из-за не частой смены хвои деревья хвойных пород поражаются сильнее: кроны становятся редкими, хвоинки желтеют.
Источники кислотных дождей
Закисление поверхностных вод
Основными закислителями водоемов значатся серные и азотистые соединения. Осадки кислотной природы, влияющие на быстрое закисление водных масс, приводят к снижению видового разнообразия животных. Первыми на начальное изменение кислотности реагируют микроорганизмы.
Концентрация фитопланктона резко снижается и он замещается на грибки. Органика не перерабатывается и водоем засоряется. У поверхностных вод способность нейтрализации кислот очень низкая. Жизнь водных организмов нарушается и они погибают.
Кислотные дожди способствуют разрушению каменной кладки, а также сооружений и памятников.
Кроме губительного действия на живую природу, осадки поражают архитектурные строения. Под сернокислотными дождями прочный мрамор замещается на гипс. Это хрупкий и мягкий материал, который из-за климатических колебаний (мороз, жара, ветер) быстро разрушается. Тысячелетние памятники культуры, дошедшие до нас в неизменном виде, интенсивно разрушаются.
Вред кислотных дождей для людей
Накопление кислотных осадков в экосистеме многих стран представляет не локальное осложнение, а серьезную экологическую проблему глобального характера. Вдыхание смога, влажного воздуха с опасными соединениями вредит общему состоянию здоровья людей.
После выпадения кислотных дождей первой страдает дыхательная система. Мелкодисперсные частицы проникают в альвеолы, что со временем вызывает рак легких. Количество регистрируемых случаев бронхиальной астмы, начиная с раннего возраста, увеличивается. Осложнения болезни приводит к преждевременной смертности.
Туман в Лондоне 1952 года привел к летальному исходу более 4000 человек.
Пищеварение в не меньшей степени подвержено последствиям высокой кислотности в биосфере. Выпас животных на закисленных почвах, ловля рыбы и водозабор в токсичных водоемах приводит к употреблению мяса и воды с содержанием ионов тяжелых металлов. В итоге появляются интоксикации, патологии почек, печени невыясненной этиологии.
Решение проблемы кислотных осадков
В решении проблемы кислотных дождей требуется масштабный подход. В программах по снижению кислотных выбросов обязаны участвовать государства всей планеты.
Частично справиться с проблемой можно путем сокращения энергозатрат. Для этого электростанциям следует отказаться или минимизировать потребление минерального топлива.
С сернистыми выбросами можно бороться установкой улавливающих серу фильтров при дистилляции нефти и регулировании процессов горения на мусоросжигательных заводах.
https://youtu.be/A6oW26trotw
Снизить закисление водоемов способны фосфатные удобрения в малых количествах. Фосфаты помогают планктону перерабатывать нитраты, в итоге кислотность снижается. Переход транспорта на экотопливо, восстановление лесных насаждений поможет улучшить состояние воздуха.
В перспективе, чтобы активизировать борьбу с кислотными дождями, требуется постройка новых экологически безопасных предприятий и усовершенствование фильтрующих сооружений.
Массивные выбросы кислотосодержащих соединений приводят к окислению природной среды. Пока общие для всех стран пути решения проблемы минимальны. Поэтому государствам нужно спланировать единую методику по предотвращению образования кислотных осадков.
Эссе на тему Кислотные осадки
| Предмет: | Экология |
| Тип работы: | Эссе |
| Язык: | Русский |
| Дата добавления: | 05.02.2019 |
- Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой работой!
- Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.
Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!
По этой ссылке вы сможете узнать как правильно написать эссе по экологии:
Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:
Введение:
Кислотный дождь является серьезной экологической проблемой, вызванной загрязнением окружающей среды. Их частое появление пугает ученых, а также широкую общественность, так как такие осадки могут оказать негативное влияние на здоровье человека. Характеризуется низким pH кислотного дождя. Для нормальных осадков этот показатель составляет 5,6, и даже небольшое нарушение нормы имеет серьезные последствия для организмов, попадающих в зону поражения.
Значительные изменения могут привести к гибели рыб, земноводных и насекомых при снижении кислотности. Кроме того, в областях, где такие осадки были зарегистрированы, кислотные ожоги листвы и гибель некоторых растений могут быть замечены. Негативное воздействие кислотных дождей происходит на человека. После душа токсичные газы накапливаются в атмосфере и вдыхать их крайне не рекомендуется. Короткая прогулка под кислотным дождем может вызвать астму, болезни сердца и легкие.
Проблема кислотных дождей уже давно существует в природе, и все люди на земле должны учитывать их вклад в это природное явление.
Все вредные вещества, попадающие в воздух при жизни человека, никуда не исчезают, а остаются в атмосфере и рано или поздно возвращаются на землю в виде осадков.
Кроме того, последствия кислотных дождей настолько сильны, что их устранение может занять сотни лет.
Чтобы понять, каковы последствия кислотных дождей, вам необходимо понять саму концепцию рассматриваемого природного явления. Ученые согласны с тем, что это определение слишком узкое, чтобы объяснить глобальные проблемы. Невозможно принять во внимание только дождь — кислый воздух, туман и снег также являются переносчиками вредных веществ. Потому что процесс их формирования практически одинаков. Кроме того, в сухом климате могут появиться токсичные газы и пылевые облака. Они также являются разновидностью кислотных дождей. В 1872 году британский инженер Роберт Смит впервые использовал термин «кислотный дождь» в своей работе «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Он много внимания уделял викторианскому смогу в Манчестере, Англия. Многие ученые в то время пришли к выводу, что не было такого понятия, как «кислотный дождь», но спустя несколько лет в этом явлении не может быть сомнений.
Ярким подтверждением этого является ситуация, которая произошла в конце 70-х годов 20-го века. Уилинг, город в Западной Вирджинии, стал всемирно известным за три дня с кислотными дождями. В то время женщины в модных и дорогих капроновых чулках и колготках не понимали, почему они были покрыты небольшими дырками и постепенно растекались. Было обнаружено, что капли дождя, содержащие большое количество кислоты в составе, разъедают нейлон. Причины появления и состава кислотных дождей Причины ядовитых дождей являются искусственными и естественными.
| В результате промышленного и технологического развития, заводы, фабрики и различные компании начали выпускать большие количества оксидов азота и серы в атмосферу. |
Таким образом, когда диоксид серы попадает в атмосферу, он взаимодействует с водяным паром с образованием диоксида серы, который, в свою очередь, производит серную кислоту. То же самое происходит с диоксидом азота, где азотная кислота образуется и выпадает в осадок. Другой причиной загрязнения воздуха являются выбросы автомобилей. Попадая в воздух, вредные вещества окисляются и падают на землю в виде кислотных дождей. Осаждение оксидов азота и серы в атмосферу происходит в результате сжигания торфа и угля на тепловых электростанциях. Большое количество оксидов серы попадает в воздух во время обработки металла. Соединения азота выделяются при производстве строительных материалов.
Определенные части атмосферной серы имеют естественное происхождение. Например, после извержения вулкана выделяется диоксид серы. Азотсодержащие вещества могут выделяться в воздух в результате некоторых видов микробного и молниеносного разряда в почве.
Все вредные вещества, выделяющиеся в воздух, вступают в реакцию с солнечной энергией, углекислым газом или водой с образованием кислых соединений. Вместе с каплями влаги они поднимаются в атмосферу и образуют облака. В результате происходит кислотный дождь, образуются снежинки или градиенты, и все поглощенные элементы возвращаются на землю.
Отклонения от исходного уровня в 2-3 единицы наблюдались в некоторых районах. Хотя допустимая кислотность составляет 5,6 рН, количество осадков в Китае и Московской области было уменьшено на 2,15 показателя рН. В то же время довольно сложно предсказать, где появятся кислотные дожди. Потому что ветер может нести облака, которые образовались довольно далеко от места загрязнения.
Основными компонентами состава кислотных дождей являются серная кислота и серная кислота, а также озон, образующийся во время грозы. Существует также разнообразие осадков азота, где основными ядрами являются нитраты и нитриты. В редких случаях кислотные дожди вызваны высоким уровнем хлора и метана в атмосфере. В зависимости от состава промышленных и бытовых отходов, выбрасываемых в атмосферу на определенных участках, другие опасные вещества могут также попасть под дождь.
Последствия кислотных дождей и воздействия на окружающую среду и человека
Ученые еще не определили последствия кислотных дождей. Независимо от того, насколько чистым он выглядит, осадки, выпавшие на землю, на самом деле включают мельчайшие частицы пыли, различные патогенные микроорганизмы, споры грибов, пыльцу различных растений по всему миру, примеси тяжелых металлов, которые проникают в атмосферу, и многие другие. Другие слои воздуха наряду с отходами от заводов и фабрик. Все это выплескивается на жителей Земли весной, летом и осенью, и не все из них имеют представление о последствиях кислотных дождей.
Кислотный дождь имеет много последствий. Люди, подверженные такому дождю, могут нанести вред здоровью. Это атмосферное явление вызывает аллергию, астму и рак. Например, не идите под дождь без соответствующего оборудования, такого как зонтики или дождевики, чтобы воздействие кислотных дождей не повлияло на ваше здоровье. Игнорируя этот совет, вероятно, все примеси, присутствующие в чистой дождевой воде, вызывают много проблем. Когда достигается максимальная концентрация в организме, большинство из этих факторов начинают оказывать вредное воздействие, вызывая тяжелые отравления и даже мутации, которые могут появиться в последующих поколениях. Ионы тяжелых металлов рассеиваются в каналах печени и почек, и токсины постепенно накапливаются, делая весь организм токсичным. Эффект кислотного дождя после ходьбы можно уменьшить, приняв теплый душ с мылом или гелем, тщательно вымыть волосы шампунем и выпить горячий чай или молоко с молоком после душа. Также целесообразно использовать различные сорбенты, чтобы помочь нейтрализовать и удалить все нежелательные примеси в организме. Дождь загрязняет реки и озера, делая воду непригодной для потребления. Все обитатели водоема подвергаются риску, и большое количество рыб может погибнуть.
Одним из последствий меньшего риска токсичных осадков является разрушение памятников и зданий. Все это может привести к обрушению общественных зданий и домов многих людей. Воздействие на почву. Кислотный дождь, падающий на землю, загрязняет почву. Это исчерпывает изобилие земли и уменьшает количество зерновых культур. Осадки выпадают на обширных территориях, поражая деревья и способствуя высыханию. В результате воздействия химических элементов метаболические процессы дерева изменяются, а развитие корней замедляется. Растения чувствительны к изменениям температуры. После кислотного дождя на деревьях могут внезапно упасть листья. Как защитить себя от кислотных дождей. Как решить проблему
Проблема кислотных дождей носит глобальный характер. В связи с этим ее можно решить только при объединении огромного количества усилий людей. Одним из основных способов решения этой проблемы является выброс вредных промышленных выбросов в атмосферу и в воду. Каждая компания должна использовать очистительные фильтры и оборудование. Помимо того, что это самое долговечное и дорогостоящее решение, наиболее перспективным решением этой проблемы является создание в будущем экологически чистой компании. Все современные технологии должны быть использованы с учетом оценки воздействия деятельности на окружающую среду. Большой вред атмосфере наносит современный транспорт. В ближайшее время люди вряд ли откажутся от автомобилей. Но новые экологичные транспортные средства вводятся сегодня. Это гибридные и электромобили. Такие автомобили, как Tesla, уже известны во всем мире. Они работают на специальных аккумуляторных батареях. Электрические скутеры также набирают популярность. Кроме того, не забывайте о традиционном электрическом транспорте, таком как трамваи, троллейбусы, метро и поезда. Помните, что загрязнение воздуха делают сами люди. Вам не нужно думать, что кто-то еще обвиняет проблему. Это не зависит от вас. Это не совсем так. Конечно, никто не может выбросить в атмосферу большое количество токсичных и химических веществ. Однако регулярное использование легковых автомобилей регулярно выделяет выхлопные газы в атмосферу, что вызывает кислотные дожди. На сегодняшний день США, Россия и Китай подвержены риску кислотных дождей. Именно на территории этих стран существует большинство угледобывающих и металлургических предприятий. Однако опасности скрываются в Японии и Канаде, где кислотные дожди могут быть просто вызваны ветром. Согласно некоторым исследованиям, если не будут приняты меры предосторожности, этот список будет дополнен более чем дюжиной стран в ближайшем будущем. Решение проблемы кислотных дождей на местах мало что поможет. Для улучшения ситуации необходимы комплексные меры. Это возможно только через некоторые состояния взаимодействия. Ученые работают над новыми системами очистки, чтобы минимизировать выброс вредных веществ в атмосферу, но скорость кислотных дождей увеличивается. Всегда используйте зонтики и дождевые щитки в дождливую погоду, чтобы защитить себя от вредного воздействия кислотных дождей. Хуже всего то, что на открытой коже капли воды. Важно понимать, что невозможно отличить кислотный дождь от обычного дождя невооруженным глазом, и что всегда следует соблюдать меры предосторожности. Если вы слышите о кислотных дождях в вашем районе, не выходите на улицу в назначенное время. Кроме того, оставайтесь дома в течение нескольких часов после дождя, снега или града и плотно закрывайте окна и двери, чтобы не допустить попадания вредных веществ из воздуха в помещение. Доведіть, що Азію недаремно називають регіоном контрастів (не менее 12 предложений)
Что длиннее оз. Байкал или Чёрное море?
1. Городамиия момерами являются 1) Уфа, Екатеринбург, Челябинск 2) Екатеринбург, Оренбург, Ростов-на-Дону 3) Нижния Новгород, Самара, Уфа, 4) Пермь, … Челябинск, Воронеж, 5) Иркутск, Хабаровск, Владивосток; 6) Волгоград, Екатеринбург, Красноярск 7) Омск, Казань, Новосибирск, Ответ 2. Установите соответствие между экономическими районами и рекреатрлеонными объектами: A) Южная Сибирь 1) «Золотое кольцо России Б) Урал 2) Курорты Черного моря B) Центральная Россия 3) Кунгурская ледяная пещера ПСеверный Кавказ 4) Киски Етропейский Север 5) Озеро Байкал Ответ 3. В связи с чем добыча нефти « России сокращается, а газовая промышленность развивается устойчивыми темпамы? Ответ 4. В каком о регионов, показанных на рисунке, одящих в состав Европейского Севера, и обозначенных буквами на карте России, средняя плотность населения наибольшая? Выберите один из 4 вариантов ответа: Ответ 5. Укажите верное сочетание «город — метал — фактор размещения: а) Красноярск — никель — энергетический; 6) Череповец — сталь — транспортны; — граним субъектов РФ в) Норильск — алюминий — сырьевой: Граница федералык округов г) Мончегорск — никель — потребительский Ответ 6. Эта область расположена в Европейской часть страны. Ее территория имеет равнинный рельеф. E- главными природными богатствами являются лесные ресурсы, месторождения алмазов и бокситов. На морском шельфе обнаружены крупные запасы нефти и природного газа. Плотность населения ниже средней по России. Сельское хозяйство развито только по долинам рек и в окрестностях городов. к главным отраслям промышленности кроме добывающих относятся лесная и целлюлозно-бумажная промышленность, а также судостроение. Ответ
На каком географическом широте видна Полярная звезда ?
Выберите страны, входящие в первую десятку производителей зерновых культур: 1) Россия 2) ЮАР 3) ФРГ 4) Бразилия 5) Канада 6) США
Основная добыча каменного угля сосредоточена: 1) в Азии 2) в Австралии 3) Африке 4) Латинской Америке
Укажите столицу государства, относящуюся к странам переселенческого капитализма: 1) Мехико 2) Лондон 3) Оттава 4)Каир
Из перечисленных стран наибольшая лесистость характерна для: 1) Афганистан, ЮАР 2) Пакистан, Саудовская Аравия 3) Монголии и Алжира 4) Конго, … Финляндия
Источники кислотного дождя Деятельность человека является основной причиной кислотных дождей. За последние несколько десятилетий люди выпустили в воздух столько различных химикатов, что изменили состав газов в атмосфере. Электростанции выделяют большую часть диоксида серы и большую часть оксидов азота при сжигании ископаемого топлива, такого как уголь, для производства электроэнергии.Кроме того, выхлопные газы автомобилей, грузовиков и автобусов выделяют в воздух оксиды азота и диоксид серы. Эти загрязнители вызывают кислотные дожди. Кислотный дождь вызван реакциями в окружающей среде |
Последствия кислотного дождя | Агентство по охране окружающей среды США
На этой странице:
Влияние кислотных дождей на экосистемы
На этом рисунке показан уровень pH, при котором ключевые организмы могут погибнуть по мере того, как их среда становится более кислой.Не все рыбы, моллюски или насекомые, которых они едят, могут переносить одинаковое количество кислоты.Экосистема — это сообщество растений, животных и других организмов вместе с окружающей их средой, включая воздух, воду и почву. Все в экосистеме связано. Если что-то вредит одной части экосистемы — одному виду растений или животных, почве или воде — это может повлиять на все остальное.
Влияние кислотных дождей на рыбу и диких животных
Экологические последствия кислотных дождей наиболее ярко проявляются в водной среде, такой как ручьи, озера и болота, где они могут быть вредными для рыб и других диких животных.Протекая через почву, кислая дождевая вода может выщелачивать алюминий из частиц почвенной глины, а затем течь в ручьи и озера. Чем больше кислоты попадает в экосистему, тем больше алюминия выделяется.
Некоторые виды растений и животных способны переносить кислую воду и умеренное количество алюминия. Другие, однако, чувствительны к кислоте и будут потеряны при снижении pH. Как правило, молодые особи большинства видов более чувствительны к условиям окружающей среды, чем взрослые особи. При pH 5 большинство икры рыб не могут вылупиться.При более низких уровнях pH некоторые взрослые рыбы погибают. В некоторых кислых озерах нет рыбы. Даже если какой-либо вид рыб или животных может переносить умеренно кислую воду, животные или растения, которые они едят, — нет. Например, у лягушек критический pH составляет около 4, но поденки, которых они едят, более чувствительны и могут не выдержать pH ниже 5,5.
Воздействие кислотных дождей на растения и деревья
Мертвые или умирающие деревья — обычное явление в районах, пострадавших от кислотных дождей. Кислотный дождь вымывает алюминий из почвы. Этот алюминий может быть вредным как для растений, так и для животных.Кислотный дождь также удаляет из почвы минералы и питательные вещества, необходимые для роста деревьев.
На больших высотах кислотный туман и облака могут лишить листву деревьев питательных веществ, оставив на них коричневые или мертвые листья и иголки. В результате деревья менее способны поглощать солнечный свет, что делает их слабыми и менее способными выдерживать отрицательные температуры.
Буферная емкость
Многие леса, ручьи и озера, где проходят кислотные дожди, не страдают от последствий, потому что почва в этих областях может нейтрализовать кислотный дождь, нейтрализуя кислотность протекающей через нее дождевой воды.Эта емкость зависит от толщины и состава почвы, а также от типа коренной породы под ней. В таких областях, как гористые районы северо-востока США, почва тонкая и не способна адекватно нейтрализовать кислоту в дождевой воде. В результате эти области особенно уязвимы, и кислота и алюминий могут накапливаться в почве, ручьях или озерах.
Эпизодическое подкисление
Тающий снег и проливные дожди могут привести к так называемому эпизодическому подкислению.Озера, которые обычно не имеют высокого уровня кислотности, могут временно испытывать воздействие кислотных дождей, когда тающий снег или ливень приводят к большему количеству кислотных отложений, и почва не может их защитить. Эта короткая продолжительность более высокой кислотности (то есть более низкого pH) может привести к краткосрочному стрессу для экосистемы, когда различные организмы или виды могут быть повреждены или убиты.
Загрязнение азотом
Проблемы могут быть вызваны не только кислотностью кислотных дождей. Кислотный дождь также содержит азот, и это может повлиять на некоторые экосистемы.Например, загрязнение азотом в наших прибрежных водах частично является причиной сокращения популяций рыбы и моллюсков в некоторых районах. Помимо сельского хозяйства и сточных вод, большая часть азота, производимого в результате деятельности человека, который достигает прибрежных вод, поступает из атмосферы.
Воздействие кислотных дождей на материалы
Не все кислотные осаждения — это влажные . Иногда частицы пыли также могут становиться кислыми, и это называется сухим осаждением .Когда кислотный дождь и сухие кислотные частицы падают на землю, азотная и серная кислоты, которые делают частицы кислыми, могут приземлиться на статуи, здания и другие искусственные сооружения и повредить их поверхности. Кислотные частицы разъедают металл и вызывают более быстрое разрушение краски и камня. Они также загрязняют поверхности зданий и других сооружений, например памятников.
Последствия этого ущерба могут быть дорогостоящими:
- поврежденные материалы, требующие ремонта или замены,
- увеличены затраты на техническое обслуживание, а
- Утрата деталей на каменных и металлических статуях, памятниках и надгробиях.
Другие эффекты SO
2 и NO XВидимость
В атмосфере газы SO 2 и NO X могут превращаться в сульфатные и нитратные частицы, в то время как некоторые NO X могут также реагировать с другими загрязнителями с образованием озона. Эти частицы и озон делают воздух туманным и плохо просматриваемым. Это влияет на наше удовольствие от национальных парков, которые мы посещаем ради живописных видов, таких как Шенандоа и Грейт-Смоки-Маунтинс.
Здоровье человека
Ходьба под кислотным дождем или даже плавание в озере, пострадавшем от кислотного дождя, не более опасны для людей, чем ходьба под обычным дождем или плавание в некислотных озерах. Однако когда загрязняющие вещества, вызывающие кислотные дожди — SO 2 и NO X, , а также частицы сульфатов и нитратов — находятся в воздухе, они могут быть вредными для человека.
SO 2 и NO X реагируют в атмосфере с образованием мелких частиц сульфата и нитрата, которые люди могут вдыхать в легкие.Многие научные исследования показали взаимосвязь между этими частицами и их воздействием на функцию сердца, например сердечными приступами, приводящими к смерти для людей с повышенным риском сердечных заболеваний, и воздействием на функцию легких, например затрудненным дыханием у людей, страдающих астмой.
Подробнее о:
Кроме того, выбросы NO X также вносят вклад в приземный озон, который также вреден для здоровья человека.
Подробнее о:
Кислотный дождь: причины, последствия и решения для повышения уровня pH
Кислотный дождь означает смесь осажденного материала, как влажного, так и сухого, поступающего из атмосферы, содержащего больше, чем обычно, азотной и серной кислот.Проще говоря, это означает дождь, который имеет кислую природу из-за присутствия в воздухе определенных загрязняющих веществ, вызванных автомобилями и производственными процессами.
Это легко определить как дождь, туман, мокрый снег или снег, который стал кислым из-за загрязнителей воздуха в результате сжигания ископаемого топлива и промышленных горючих материалов, которые в основном выделяют оксиды азота (NOx) и диоксид серы (SO2). Кислотность определяется на основе уровня pH капель воды путем присвоения ему числа от 0 до 14, где 0 представляет крайнюю кислотность, а 14 представляет превосходную основность (противоположность кислотности).
Источник: CanvaПо данным EPA,
– Кислотный дождь или кислотное осаждение — это широкий термин, который включает любую форму осадков с кислотными компонентами, такими как серная или азотная кислота, которые выпадают на землю из атмосферы во влажной или сухой форме. Это может быть дождь, снег, туман, град или даже кислая пыль. ”
Сказать, что сульфаты не вызывают кислотных дождей, — это то же самое, что сказать, что курение не вызывает рак легких.
~ Эндрю Л.Льюис-младший
Обычная дождевая вода является слабокислой с диапазоном pH 5,3-6,0, потому что углекислый газ и вода, присутствующие в воздухе, взаимодействуют вместе с образованием угольной кислоты, которая является слабой кислотой. Когда уровень pH дождевой воды падает ниже этого диапазона, начинается кислотный дождь.
Когда эти газы вступают в реакцию с молекулами воды и кислородом среди других химических веществ, присутствующих в атмосфере, образуются слабокислые химические соединения, такие как серная и азотная кислоты, что приводит к кислотным дождям. Кислотные дожди обычно приводят к выветриванию зданий, коррозии металлов и отслаиванию красок с поверхностей.
Извергающиеся вулканы содержат некоторые химические вещества, которые могут вызывать кислотные дожди. Помимо этого, сжигание ископаемого топлива, эксплуатация заводов и автомобилей из-за деятельности человека — это еще несколько причин, стоящих за этой деятельностью.
В настоящее время большие количества кислотных отложений наблюдаются на юго-востоке Канады, северо-востоке Соединенных Штатов и большей части Европы, включая некоторые части Швеции, Норвегии и Германии. Кроме того, некоторое количество кислотных отложений обнаружено в некоторых частях Южной Азии, Южной Африки, Шри-Ланки и Южной Индии.
Формы кислотных дождей
Существует две формы кислотного осаждения — влажная и сухая. Оба обсуждаются ниже:
1. Мокрое осаждение
Когда ветер переносит содержащиеся в воздухе кислотные химические вещества в районы с влажной погодой, кислоты падают на землю в виде дождя, мокрого снега, тумана, снега или тумана. Он удаляет кислоту из атмосферы и откладывает ее на поверхности земли.
Когда эта кислота протекает через землю, она поражает большое количество растений, животных и водных организмов.Вода из дренажа попадает в реки и каналы, которые смешиваются с морской водой, что влияет на морскую среду обитания.
2. Сухое осаждение
Если ветер переносит содержащиеся в воздухе кислотные химические вещества в районы с сухой погодой, кислотные загрязнители превращаются в пыль или дым и падают на землю в виде сухих частиц.
Они прилипают к земле и другим поверхностям, таким как автомобили, дома, деревья и строения. Почти 50% кислотных загрязнителей в атмосфере возвращается в результате сухого осаждения.Эти кислотные загрязнители могут смываться с поверхности земли ливнями.
Он был обнаружен еще в 1800-х годах во время промышленной революции. Шотландский химик Роберт Ангус Смит первым открыл это явление в 1852 году как связь между кислотными дождями и загрязнением атмосферы в Манчестере, Англия.
Но внимание общественности он привлек в основном в 1960-е годы. Этот термин был придуман в 1972 году, когда газета «Нью-Йорк Таймс» опубликовала отчеты о последствиях изменения климата, которые начали возникать из-за появления кислотных дождей в экспериментальном лесу Хаббард-Брук в Нью-Гэмпшире.
Причины кислотных дождей
Известно, что как природные, так и искусственные источники играют роль в образовании кислотных дождей. Но это в основном вызвано сжиганием ископаемого топлива, которое приводит к выбросам диоксида серы (SO 2 ) и оксидов азота (NO x ).
1. Природные источники
Основным естественным возбудителем кислотных дождей являются вулканические выбросы. Вулканы испускают газы, производящие кислоту, для создания более высоких, чем обычно, количества кислотных дождей или любых других форм осадков, таких как туман и снег, до такой степени, что это влияет на растительный покров и здоровье жителей в окрестностях.
Гниющая растительность, лесные пожары и биологические процессы в окружающей среде также образуют газы, образующие кислотные дожди. Диметилсульфид является типичным примером основного биологического источника серосодержащих элементов в атмосфере. При ударах молнии также естественным образом образуются оксиды азота, которые вступают в реакцию с молекулами воды посредством электрической активности с образованием азотной кислоты, в результате чего образуется кислотный дождь.
2. Искусственные источники
Деятельность человека, приводящая к выбросам химических газов, таких как сера и азот, является основным источником кислотных дождей.Эта деятельность включает источники загрязнения воздуха, выделяющие серу и азот, такие как заводы, электростанции и автомобили.
В частности, использование угля для производства электроэнергии вносит наибольший вклад в газообразные выбросы, приводящие к кислотным дождям. Автомобили и заводы также ежедневно выбрасывают в воздух большое количество газообразных веществ, особенно в высокоразвитых индустриальных районах и городских районах с большим автомобильным движением.
Эти газы реагируют в атмосфере с водой, кислородом и другими химическими веществами с образованием различных кислотных соединений, таких как серная кислота, нитрат аммония и азотная кислота.В результате в этих районах выпадает очень много кислотных дождей.
Существующие ветры переносят эти кислотные соединения на большие территории через границы, и они падают на землю в виде кислотных дождей или других форм осадков. Достигнув земли, он течет по поверхности, впитывается в почву, попадает в озера и реки и, наконец, смешивается с морской водой.
Газы, то есть диоксид серы (SO2) и оксиды азота (NOx), в основном являются газами, образующимися при выработке электроэнергии путем сжигания угля и вызывающими кислотные дожди.
Последствия кислотного дождя
Кислотные дожди оказывают значительное воздействие на окружающую среду и здоровье населения в мире.
1. Воздействие на водную среду
Кислотный дождь либо падает прямо на водоемы, либо сбегает с лесов, дорог и полей в ручьи, реки и озера. Со временем кислоты накапливаются в воде и снижают общий уровень pH водоема.
Водным растениям и животным необходим определенный уровень pH около 4.8, чтобы выжить. Если уровень pH падает ниже этого значения, условия становятся неблагоприятными для выживания водных организмов.
Тенденция кислотных дождей к изменению pH и концентрации алюминия сильно влияет на уровни концентрации pH в поверхностных водах, тем самым затрагивая рыбу, а также другие водные формы жизни. При уровне pH ниже 5 большинство икры рыб не могут вылупиться. Более низкие значения pH также могут привести к гибели взрослых рыб.
Сток кислотных дождей из водосборных бассейнов в реки и озера также уменьшил биоразнообразие, поскольку реки и озера стали более кислыми.В некоторых озерах, реках и ручьях количество видов, в том числе рыб, растений и насекомых, было сокращено, а некоторые даже полностью уничтожены из-за чрезмерного поступления кислотных дождей в воду.
2. Воздействие на леса
Он делает деревья уязвимыми для болезней, экстремальных погодных условий и насекомых, разрушая их листья, повреждая кору и останавливая их рост. Ущерб лесам из-за кислотных дождей наиболее очевиден в Восточной Европе, особенно в Германии, Польше и Швейцарии.
3.Воздействие на почву
Кислотные дожди сильно влияют на химию и биологию почвы. Это означает, что почвенные микробы и их биологическая активность, а также химический состав почвы, такой как pH почвы, повреждены или обращены вспять из-за воздействия кислотных дождей.
Почва должна поддерживать оптимальный уровень pH для непрерывной биологической активности. Когда кислотные дожди проникают в почву, это означает более высокий pH почвы, который повреждает или обращает вспять биологическую и химическую активность почвы. Следовательно, чувствительные почвенные микроорганизмы, которые не могут адаптироваться к изменениям pH, погибают.
Высокая кислотность почвы также денатурирует ферменты почвенных микробов. Точно так же ионы водорода кислотных дождей вымывают жизненно важные минералы и питательные вещества, такие как кальций и магний.
4. Растительный покров и насаждения
Разрушающее воздействие кислотных дождей на почву и высокие уровни сухих отложений нанесли огромный ущерб высокогорным лесам и растительному покрову, поскольку они в основном окружены кислыми туманами и облаками. Кроме того, повсеместное воздействие кислотных дождей на экологическую гармонию привело к задержке роста и даже гибели некоторых лесов и растительного покрова.
5. Воздействие на архитектуру и здания
Кислотный дождь на зданиях, особенно построенных из известняка, вступает в реакцию с минералами и разъедает их. Это делает здание слабым и подверженным гниению. Современные здания, автомобили, самолеты, стальные мосты и трубы страдают от кислотных дождей. Старым историческим зданиям может быть нанесен непоправимый ущерб.
6. Влияние на общественное здоровье
Находясь в атмосфере, углекислый газ и оксид азота, а также их производные в виде твердых частиц, такие как сульфаты и нитраты, ухудшают видимость и могут вызывать несчастные случаи, приводя к травмам и смертельному исходу.Кислотный дождь не влияет напрямую на здоровье человека, потому что кислотные дожди слишком разбавлены, чтобы вызвать серьезные проблемы со здоровьем.
Однако сухие отложения в воздухе, также известные как газообразные частицы, которые в данном случае представляют собой оксиды азота и диоксид серы, могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем при вдыхании. Повышенные уровни кислотных отложений в сухой форме в воздухе могут вызвать проблемы с легкими и сердцем, такие как бронхит и астма.
7. Прочие эффекты
Кислотный дождь приводит к выветриванию зданий, коррозии металлов и отслаиванию красок с поверхностей.Здания и сооружения из мрамора и известняка особенно сильно пострадали от кислотных дождей из-за реакционной способности кислот дождя и соединений кальция в конструкциях.
Эффекты обычно наблюдаются на статуях, старых надгробиях, исторических памятниках и поврежденных зданиях. Кислотный дождь также разъедает такие металлы, как сталь, бронза, медь и железо.
Источник: CanvaSolutions to Acid Rain
1. Очистка выхлопных труб и дымовых труб
Большая часть электроэнергии, обеспечивающей современные потребности в энергии, поступает от сжигания ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ и уголь, которые генерируют оксиды азота (NOx) и диоксид серы (SO2), которые являются основными источниками кислотных дождей.Сжигание угля в значительной степени является причиной выбросов SO2, тогда как выбросы NOx в основном связаны с сжиганием ископаемого топлива.
Промывка угля, использование угля с низким содержанием серы и использование устройств, известных как «скрубберы», могут обеспечить технические решения для выбросов SO2. «Очистка», также называемая десульфуризацией дымовых газов (FGD), обычно работает для химического удаления SO2 из газов, выходящих из дымовых труб.
Может удалять до 95% газов SO2. Электроэнергетические объекты также могут перейти на использование топлива, которое выделяет гораздо меньше SO2, например природного газа, вместо сжигания угля.Эти методы просто называются стратегиями сокращения выбросов.
Аналогичным образом, выбросы NOx от сжигания автомобильного ископаемого топлива уменьшаются за счет использования каталитических нейтрализаторов. Каталитические нейтрализаторы закреплены на выхлопной трубе для уменьшения выбросов NOx. Улучшение качества горючего бензина также является стратегией снижения выбросов NOx.
2. Восстановление поврежденной среды
Использование известняка или извести — процесс, называемый известкованием, — это практика, которую люди могут предпринять для устранения ущерба, нанесенного кислотными дождями озерам, рекам и ручьям.Добавление извести в кислые поверхностные воды уравновешивает кислотность. Этот процесс широко используется, например, в Швеции, для поддержания оптимального pH воды.
Несмотря на это, известкование — дорогостоящий метод, и его нужно проводить многократно. Кроме того, он предлагает только краткосрочное решение за счет решения более широких проблем, связанных с выбросами SO2 и NOx и рисками для здоровья человека. Тем не менее, он помогает восстановить и обеспечить выживание водных форм жизни за счет улучшения хронически подкисленных поверхностных вод.
3. Альтернативные источники энергии
Помимо ископаемого топлива, существует широкий спектр альтернативных источников энергии, которые могут вырабатывать электроэнергию. К ним относятся энергия ветра, геотермальная энергия, солнечная энергия, гидроэнергетика и ядерная энергия.
Использование этих источников энергии может предложить эффективные альтернативы электроэнергии вместо использования ископаемого топлива. Топливные элементы, природный газ и батареи также могут заменить использование ископаемого топлива в качестве более чистых источников энергии. На сегодняшний день все источники энергии имеют экологические и экономические затраты, а также выгоды.Единственное решение — использование устойчивой энергии, которая может защитить будущее.
4. Индивидуальные, национальные / государственные и международные действия
Миллионы людей прямо или косвенно способствуют выбросам SO2 и NOx. Смягчение этой проблемы требует, чтобы люди были более информированы об энергосбережении и способах сокращения выбросов, таких как: выключение света или электрических приборов, когда они не используются; использовать общественный транспорт; использовать энергоэффективные электроприборы; и использование гибридных транспортных средств или транспортных средств с низким уровнем выбросов NOx.
Каталожные номера:
Кислотный дождь и вода
National Geographic
Факты и информация о кислотном дожде
Кислотный дождь описывает любую форму осадков с высоким содержанием азотной и серной кислот. Это также может происходить в виде снега, тумана и крошечных кусочков сухого материала, которые оседают на Земле. Обычный дождь имеет слабокислый характер с pH 5,6, тогда как кислотный дождь обычно имеет pH от 4,2 до 4,4.
Причины кислотных дождейГниющая растительность и извергающиеся вулканы выделяют некоторые химические вещества, которые могут вызывать кислотные дожди, но большая часть кислотных дождей является результатом деятельности человека.Самыми крупными источниками являются угольные электростанции, фабрики и автомобили.
Когда люди сжигают ископаемое топливо, в атмосферу выбрасываются диоксид серы (SO 2 ) и оксиды азота (NO x ). Эти загрязнители воздуха реагируют с водой, кислородом и другими веществами с образованием переносимых по воздуху серной и азотной кислоты. Ветры могут распространять эти кислотные соединения в атмосфере на сотни миль. Когда кислотный дождь достигает Земли, он течет по поверхности со сточными водами, попадает в водные системы и тонет в почве.
Виртуальное кладбище деревьев европейской ели в Польше покрыто следами кислотного дождя. Вызывается, когда капли дождя поглощают загрязнения воздуха, такие как оксиды серы и азота, кислотный дождь ослабляет деревья, растворяя питательные вещества в почве, прежде чем растения смогут их использовать.
Фотография Дэвида Вудфолла / Getty ImagesПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Воздействие кислотных дождейДвуокись серы и оксиды азота не являются основными парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению, одному из основных последствий изменения климата; фактически, диоксид серы оказывает охлаждающее действие на атмосферу.Но оксиды азота способствуют образованию приземного озона, основного загрязнителя, который может быть вредным для людей. Оба газа вызывают проблемы для окружающей среды и здоровья, поскольку могут легко распространяться через загрязнение воздуха и кислотные дожди.
Кислотные дожди имеют множество экологических последствий, особенно для озер, ручьев, водно-болотных угодий и других водных сред. Кислотный дождь делает такую воду более кислой, что приводит к большему поглощению алюминия почвой, который переносится в озера и ручьи. Эта комбинация делает воду токсичной для раков, моллюсков, рыб и других водных животных.(Узнайте больше о последствиях загрязнения воды.)
Некоторые виды переносят кислую воду лучше, чем другие. Однако во взаимосвязанной экосистеме то, что влияет на некоторые виды, в конечном итоге влияет на многие другие виды по всей пищевой цепочке, включая неводные виды, такие как птицы.
Кислотные дожди и туман также наносят ущерб лесам, особенно на возвышенностях. Кислотные отложения лишают почву необходимых питательных веществ, таких как кальций, и вызывают выброс алюминия в почву, что затрудняет поглощение воды деревьями.Кислоты также повреждают листья и иголки деревьев.
Воздействие кислотных дождей в сочетании с другими факторами экологического стресса делает деревья и растения менее здоровыми, более уязвимыми для низких температур, насекомых и болезней. Загрязняющие вещества также могут препятствовать воспроизводству деревьев. Некоторые почвы лучше нейтрализуют кислоты, чем другие. Но в районах, где «буферная способность» почвы низкая, например, в некоторых частях северо-востока США, вредное воздействие кислотных дождей намного сильнее.
Что такое загрязнение воздуха? Узнайте, как парниковые газы, смог и токсичные загрязнители влияют на изменение климата, а также на здоровье человека.
Кислотные отложения повреждают физические конструкции, такие как известняковые здания и автомобили. А когда он принимает форму вдыхаемого тумана, кислотные осадки могут вызвать проблемы со здоровьем, включая раздражение глаз и астму.
Что можно сделать?Единственный способ бороться с кислотными дождями — это ограничить выбросы загрязняющих веществ, которые его вызывают.Это означает сжигание меньшего количества ископаемого топлива и установление стандартов качества воздуха.
В США Закон о чистом воздухе 1990 года нацелился на кислотные дожди, установив ограничения на загрязнение, которые помогли сократить выбросы диоксида серы на 88 процентов в период с 1990 по 2017 год. Стандарты качества воздуха также привели к снижению выбросов диоксида азота в США на 50 процентов в тот же период времени. Эти тенденции помогли еловым лесам в Новой Англии и некоторым популяциям рыб, например, оправиться от повреждений, нанесенных кислотными дождями. Но восстановление требует времени, и почвы на северо-востоке У.В Юго-Восточной и Восточной Канаде лишь недавно были обнаружены признаки стабилизации питательных веществ.
Проблемы с кислотными дождями будут сохраняться до тех пор, пока будет использоваться ископаемое топливо, и такие страны, как Китай, которые в значительной степени полагались на уголь для производства электроэнергии и стали, борются с этими последствиями. Одно исследование показало, что кислотные дожди в Китае, возможно, даже способствовали смертельному оползню 2009 года. Китай вводит ограничения на выбросы диоксида серы, которые с 2007 года снизились на 75 процентов, а в Индии они увеличились вдвое.
Кислотный дождь и вода
• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о качестве воды •
Причины кислотных дождей
Мертвые или умирающие деревья — обычное явление в районах, пострадавших от кислотных дождей, таких как эти леса в горах Езера в Чешской Республике. Кислотный дождь вымывает алюминий из почвы. Этот алюминий может быть вредным как для растений, так и для животных. Кислотный дождь также удаляет из почвы минералы и питательные вещества, необходимые для роста деревьев.
Кредит: Ловеч, Викимедиа.орг
Кислотные осадки могут быть вызваны природными (вулканы) и антропогенными действиями, например, от автомобилей и при производстве электроэнергии. Предшественники или химические предшественники кислотных дождей возникают как из природных источников, таких как вулканы и гниющая растительность, так и из антропогенных источников, в первую очередь выбросов диоксида серы (SO 2 ) и оксидов азота (NO x ). в результате сжигания ископаемого топлива. При сжигании ископаемого топлива (угля и нефти) энергетическими компаниями и промышленными предприятиями в воздух выделяется сера, которая соединяется с кислородом с образованием диоксида серы (SO 2 ).Выхлопные газы автомобилей вызывают образование оксидов азота в воздухе. Из этих газов могут образовываться переносимые по воздуху серная кислота (H 2 SO 4 ) и азотная кислота (HNO 3 ), которые растворяются в водяном паре в воздухе. Хотя газы кислотных дождей могут образовываться в городских районах, они часто переносятся ветрами на сотни миль в атмосфере в сельские районы. Вот почему леса и озера в сельской местности могут пострадать от кислотных дождей, которые берут начало в городах.
Последствия кислотного дождя
Окружающая среда обычно может адаптироваться к определенному количеству кислотных дождей. Часто почва слабощелочная (из-за встречающегося в природе известняка, у которого pH больше 7). Поскольку основания противодействуют кислотам, эти почвы имеют тенденцию уравновешивать кислотность кислотных дождей. Но в таких областях, как некоторые Скалистые горы и части северо-запада и юго-востока США, где известняк не встречается в почве естественным образом, кислотные дожди могут нанести вред окружающей среде.
Некоторым рыбам и животным, например лягушкам, трудно адаптироваться и воспроизводиться в кислой среде. Многие растения, например вечнозеленые деревья, повреждаются кислотным дождем и кислотным туманом. Я видел, как кислотные дожди наносят ущерб вечнозеленым лесам в Шварцвальде в Германии. Большая часть Шварцвальда была действительно черной, потому что так много зеленых сосновых игл было уничтожено, остались только черные стволы и конечности! Вы также можете заметить, как кислотный дождь разъедает камень в зданиях некоторых городов и каменных произведениях искусства.
Кредит: Агентство по охране окружающей среды США
Географическое распределение кислотных дождей
Кислотность дождя измеряется путем сбора проб дождя и измерения его pH. Чтобы определить распределение кислотности дождя, отслеживаются погодные условия и собираются пробы дождя на участках по всей стране. Районы с наибольшей кислотностью (самые низкие значения pH) расположены на северо-востоке США. Такая высокая кислотность вызвана большим количеством городов, густонаселенностью и концентрацией электростанций и промышленных предприятий на северо-востоке.Кроме того, преобладающее направление ветра приносит штормы и загрязнение на северо-восток со Среднего Запада, а пыль от почвы и камней на северо-востоке США с меньшей вероятностью нейтрализует кислотность дождя.
Кислотный дождь и камень
Когда вы слышите или читаете в СМИ о последствиях кислотного дождя, вам обычно говорят об озерах, рыбе и деревьях в Новой Англии и Канаде. Однако мы начинаем осознавать дополнительную озабоченность: многие из наших исторических зданий и памятников расположены в районах с повышенной кислотностью.В Европе, где здания намного старше, а уровень загрязнения в десять раз выше, чем в Соединенных Штатах, растет понимание того, что загрязнение и кислотные дожди ускоряют разрушение зданий и памятников.
Камень выветривается (портится) как часть нормального геологического цикла в результате естественных химических, физических и биологических процессов, когда он подвергается воздействию окружающей среды. Этот процесс выветривания, продолжавшийся за сотни миллионов лет, превратил Аппалачи из высоких пиков, достигающих Скалистых гор, в округлые выступы, которые мы видим сегодня.Мы обеспокоены тем, что загрязнение воздуха, особенно в городских районах, может ускорять нормальную естественную скорость разрушения камня, так что мы можем преждевременно потерять здания и скульптуры, представляющие историческую или культурную ценность.
А как насчет зданий?
Эта религиозная средневековая скульптура, сделанная из песчаника, была разрушена подкислением воздуха и дождями. Скульптура находится в Дрездене, на углу улиц Баутцнерштрассе и Экк Глацисштрассе.
Кредит: Slick, Викимедиа.орг
Многие здания и памятники построены из камня, а многие здания используют камень для декоративной отделки. Гранит в настоящее время является наиболее широко используемым камнем для строительства зданий, памятников и мостов. Известняк — второй по популярности строительный камень. Он широко использовался до того, как портландцемент стал доступен в начале 19 века из-за его однородного цвета и текстуры, а также из-за того, что его можно было легко вырезать. Песчаник из местных источников широко использовался на северо-востоке США, особенно до 1900 года.По всей стране мрамор используется гораздо реже, чем другие виды камня, но он использовался для строительства многих зданий и памятников исторического значения. Из-за своего состава некоторые камни более подвержены воздействию кислотного отложения, чем другие. Гранит в основном состоит из силикатных минералов, таких как полевой шпат и кварц, которые устойчивы к воздействию кислот. Песчаник также в основном состоит из кремнезема и поэтому устойчив. Некоторые песчаники менее устойчивы, поскольку содержат карбонатный цемент, который легко растворяется в слабой кислоте.Известняк и мрамор в основном состоят из минерального кальцита (карбоната кальция), который легко растворяется в слабой кислоте; Фактически, эта характеристика часто используется для идентификации минерала кальцита.
Как кислотные осадки влияют на здания из мрамора и известняка?
Кислотные осадки влияют на камень в основном двумя способами: растворением и изменением. Когда сернистая, серная и азотная кислоты в загрязненном воздухе вступают в реакцию с кальцитом в мраморе и известняке, кальцит растворяется.На открытых участках зданий и статуй мы видим шероховатость поверхностей, удаление материала и потерю резных деталей. Материал поверхности камня может теряться полностью или только в более реактивных местах.
Можно было ожидать, что защищенные участки каменных зданий и памятников не пострадают от кислотных осадков. Однако на защищенных участках известняковых и мраморных зданий и памятников видны почерневшие корки, которые в некоторых местах отслоились (отслоились), открывая под ними крошащийся камень.Эта черная корка в основном состоит из гипса, минерала, который образуется в результате реакции между кальцитом, водой и серной кислотой. Гипс растворим в воде ; хотя он может образовываться где угодно на поверхностях карбонатного камня, которые подвергаются воздействию газообразного диоксида серы (SO 2 ), обычно он смывается. Остается только на защищенных поверхностях, которые непосредственно не смываются дождем. Гипс белый, но кристаллы образуют сети, которые улавливают частицы грязи и загрязняющих веществ, поэтому корка выглядит черной.В конце концов черная корка вздувается и отслаивается, обнажая крошащийся камень.
Дополнительная информация:
Хотите узнать больше о кислотных дождях и воде? Следуйте за мной на сайт Acid Rain!
Кислотные осадки — обзор
11.10.6.2 Доступность питательных веществ
Первоначальной реакцией на кислотный дождь является увеличение мобилизации и экспорта основных катионов и, как правило, SO 4 и NO 3 из водораздела .В целом, подкисление почвы и связанное с этим вымывание Mg, Ca и K, а также повышенная мобилизация Al обычно связаны с менее благоприятным питательным статусом, тогда как осаждение N имеет тенденцию повышать плодородие наземных экосистем с естественным ограничением азота (Puhe and Ulrich, 2001 ). Таким образом, повышенное осаждение N может соответствовать периоду удобрения растений в лесах и в поверхностных водах с ограниченным содержанием азота. Однако продолжительное усиление выщелачивания обменных катионов оснований и последующее уменьшение пулов обменных катионов оснований в почвах (Fernandez et al., 2003; Киршнер, 1992; Likens et al., 1996) могут иметь долгосрочное влияние на здоровье наземных экосистем. Поскольку молярное соотношение (Ca + Mg + K) / Al в почвенном растворе снижается во время подкисления, усвоение питательных веществ корнями может быть нарушено. Ограниченное поглощение Ca или Mg, связанное с повышенными концентрациями Al и низким pH в зоне укоренения, замедляет рост и снижает стрессоустойчивость деревьев (Cronan and Grigal, 1995) и отрицательно влияет на физиологию деревьев (Šantrůčková et al., 2007). Снижение содержания Са в стоке, которое может происходить во время подкисления или восстановления, было связано с уменьшением плодовитости и выживаемости богатых кальцием видов дафний (Jeziorski et al., 2008). Подобные эффекты можно ожидать и у других организмов, которым требуется более высокое содержание кальция в воде.
Хотя P обычно не является предметом геохимических исследований кислотных дождей, изменения экосистемы из-за подкисления неизбежно изменяют динамику P в водоразделах. Рейнхардт и др. (2004) продемонстрировали, что экспорт P со стоком из экспериментально подкисленного водосбора BBWM увеличился почти в 10 раз вместе с Al. SanClements et al. (2010) сообщили, что важным источником этих P и Al является горизонт B этих лесных Spodosols, место вторичного накопления Al и Fe и, следовательно, значительной адсорбционной способности P.Они предположили, что мобилизация Al путем экспериментального подкисления также приводит к мобилизации фосфора, и что этот эффект был очевиден как на BBWM, так и на аналогичном экспериментальном исследовании подкисления водораздела в водоразделе Фернов в Западной Вирджинии, США. Существовали также данные, свидетельствующие о том, что в период ускоренной мобилизации фосфора, которая могла быть кратковременной, он был более доступен для биоты, при этом биоциклирование этого фосфора приводило к перераспределению фосфора внутри экосистемы.
Минимально загрязненные лесные экосистемы экспортируют в основном органически связанный азот и NH 4 вместо неорганического окисленного азота (NO 3 ) (e.г., Hedin et al., 1995; Перакис и Хедин, 2002). Повышенное атмосферное осаждение N может первоначально иметь положительный эффект роста на экосистемы с ограниченным содержанием азота. Оборот минерализованного азота в лесной подстилке обычно на порядок превышает поступление неорганического азота из атмосферы, что создает лишь небольшую прибавку к большому запасу азота в почве. Потребность биоты в азоте должна быть удовлетворена в первую очередь, и определенное количество азота может быть иммобилизовано в лесном органическом веществе до того, как произойдет насыщение азотом и хроническое вымывание NO 3 (Aber et al., 1989, 1998; Стоддард и др., 2001). Экосистемы сильно различаются по способности удерживать поступления азота. Избыток N экспортируется в основном как NO 3 , увеличивая концентрацию SAA в воде, что способствует подкислению. Утечка нитратов наиболее велика из высокогорных, крутых участков и из спелых лесов с высокими запасами азота в почве и низким отношением C / N в почве (Fenn et al., 1998), а наименьшая — из водосборов, содержащих обширные заболоченные земли. Концентрации и сезонность NO 3 в водотоках используются в качестве показателей насыщения азотом (Stoddard, 1994).Mosello et al. (2000) и Копачек и др. (2001a) показали, что удерживание азота в водосборных бассейнах снижается со временем в условиях подкисления. Напротив, слегка повышенное удержание азота в наземных средах может быть связано с уменьшением кислотных отложений на этапе восстановления (Lorz et al., 2002; Veselý et al., 1998a, 2002a). Повышенная концентрация NO 3 в ручьях увеличивает потребность в P и риск ограничения P в микробных сообществах ручьев, как было продемонстрировано на BBWM (Simon et al., 2010).Это ограничение P может усугубляться мобилизацией Al из почв и последующим осаждением Al (OH) 3 в потоках, увеличивая способность адсорбции растворенных P. Davison et al. (1995) использовали обработку всего озера фосфатом для преодоления подкисления за счет избытка NO 3 .
Экспорт NO 3 в поверхностные воды связан с микробной активностью почвы и соотношением C / N в почве (Yoh, 2001). Эмпирические данные показали, что отношение C / N лесной подстилки <25 и сквозное осаждение более 9–10 кг N га −1 год −1 было пороговым значением для выщелачивания NO 3 в Европе (Dise and Wright, 1995 ; Гундерсен и др., 1998), аналогичные результаты были получены для Северной Америки (Aber et al., 2003). В европейских данных, наклон зависимости между поступлением N и выщелачиванием NO 3 был дважды для участков, где C / N <25. Более высокие скорости выщелачивания NO 3 также имели место на участках с pH <4,5 и высоким поступлением азота. (MacDonald et al., 2002). Однако утечка азота была примерно вдвое меньше, чем выпадение на высокогорных альпийских участках в Скалистых горах Колорадо, США (Williams et al., 1996). Экспорт NO 3 из лесов, насыщенных азотом, также отражает потенциал почвы для нитрификации и историю землепользования.Goodale и Aber (2001) сообщили, что, хотя чистая минерализация азота не менялась в зависимости от истории землепользования, темпы нитрификации удвоились на старовозрастных участках по сравнению с более молодыми лиственными лесами, пострадавшими от пожаров и заготовок около века назад. Усиление нитрификации на старовозрастных участках могло быть результатом избыточного накопления азота по сравнению с накоплением углерода в почвах. Уровни минерализации углерода и отношения C / N были сопоставимы в почвах елового леса для двух соседних водосборов в Богемском лесу, Чешская Республика, в то время как потенциальная чистая минерализация азота и нитрификация различались на 50–70%; более высокие потенциалы были связаны с более высоким вымыванием NO 3 (Kopáček et al., 2002а). В Европе, когда осаждение и сток SO 4 сократилось, NO 3 стал основным анионом в некоторых поверхностных водах. Таким образом, нитраты определяют статус подкисления этих систем, а также являются наиболее важным фактором эпизодического подкисления и подвижности алюминия (Kopáček et al., 2009).
Продуктивность пресноводных озер и водотоков умеренного пояса обычно ограничивается наличием фосфора, хотя ограничение света может иметь первостепенное значение в озерах, уже бедных фосфором (Karlsson et al., 2009). Фосфор присутствует во многих породах, в первую очередь в минерале апатите, который имеет относительно высокую скорость выветривания. Следовательно, более старые почвенные профили обеднены апатитом. Монацит ((REE) PO 4 ) обычен во многих породах, но этот минерал очень нерастворим. Большая часть фосфора концентрируется в богатых органическими веществами почвах и сильно рециркулируется или поглощается за счет адсорбции в иллювиальных слоях почвы, богатых Al и Fe (SanClements et al., 2009). Озера, предрасположенные к закислению, поэтому имеют низкие концентрации основных катионов и P.Подкисление водосборов может привести к небольшому увеличению экспорта растворенного фосфора из почв (Roy et al., 1999). Рой и др. (1999) и Reinhardt et al. (2004) обнаружили, что два смежных подкисляющих потока содержали высокие концентрации растворимых в кислоте гидроксидов Al и Fe и растворимых в кислоте частиц P во время кислотных эпизодов. P в твердых частицах был в 10–50 раз выше растворенного P и был самым высоким в потоке с более низким pH. Ионные формы Al гидролизуются ниже по течению или в озерах при более высоком pH, поскольку образуются полимерные частицы Al с большой удельной поверхностью и сильным сродством к PO 4 3-.P в подкисленных ручьях и озерах (обычно с pH в диапазоне 5,5–6,5) может улавливаться этими богатыми Al или Fe частицами. Если гидроксид Al осаждается в виде осадка, поток P в осадок может быть необратимым (Kopáček et al., 2001b), даже в периоды гиполимнетической аноксии, когда pH обычно увеличивается, гидроксид Fe растворяется, и адсорбированный P обычно выделяется в толщу воды (Amirbahman et al., 2003; Einsele, 1936). Таким образом, подкисление потока может привести к олиготрофикации ниже по течению, как предполагает Диксон (1978).
Поскольку DOC увеличился во время снижения SO 4 в стоке, мобилизация Al в озера должна была увеличиться из-за комплексов Al – DOC, независимо от тенденции pH. Копачек и др. (2000, 2005) продемонстрировали, что осаждение Al (OH) 3 в водной толще озера Плешне, Чешская Республика, удаляет P из цикла P в озере, тем самым снижая биологически доступный P. Источником Al частично является от неорганической мобилизации из-за подкисления и преимущественно из-за комплексообразования с DOC почвы с последующим высвобождением Al из-за фотоокисления комплекса в толще воды озера.Если Al частично контролирует биодоступность P, то, вероятно, существует связь между P и Hg в рыбе. Повышенное содержание фосфора в озере усиливает пищевую цепь, тем самым снижая концентрацию Hg в водорослях и последующей пищевой цепи, включая рыбу. И наоборот, если уровень фосфора в толще воды снижается, снижается продуктивность и повышается концентрация Hg в пищевой цепи, особенно в рыбе. Эта концепция биоразбавления (Chen and Folt, 2005) до конца не изучена, но представляет собой насущную проблему.
Кислотный дождь: последствия и причины — стенограмма видео и урока
Причины кислотных дождей
Причины кислотных дождей могут быть как естественными, так и антропогенными.И вулканы, и гниющая растительность выделяют газы, которые приводят к образованию кислотных дождей. Однако большинство газов поступает из искусственных источников, таких как сжигание ископаемого топлива.
В Соединенных Штатах около двух третей диоксида серы и одной четверти оксидов азота в атмосфере выбрасывается при производстве электроэнергии из-за сжигания ископаемого топлива. Выхлопные газы автомобилей также выбрасывают оба газа в воздух, поэтому чем больше автомобилей, тем выше риск кислотного дождя.
Измерение кислотных дождей
Мы используем шкалу pH для измерения кислотных дождей.Шкала pH измеряет кислотность вещества. Он работает от 0 до 14; 0 — самый кислый, 7 — нейтральный, 14 — самый основной. Хотя известно, что чистая вода имеет pH 7, обычная дождевая вода имеет немного более кислый pH — около 5,6. Этот уровень pH обусловлен наличием в атмосфере углекислого газа, который растворяется в слабой угольной кислоте. Кислотный дождь имеет средний pH от 4,2 до 4,4, что почти в десять раз более кислый, чем обычный дождь.
Уровень кислотности можно определить с помощью высокотехнологичных приборов или с помощью лакмусовой бумаги .Когда лакмусовая бумага подвергается воздействию вещества, она меняет цвет в зависимости от кислотности: красный — кислотный, синий — основной, и различные цвета — все, что находится между ними.
Воздействие кислотного дождя
В целом окружающая среда и ее обитатели приспособлены к выживанию при определенном уровне кислотности. Когда выпадает кислотный дождь, он может резко изменить уровень кислотности среды обитания и нанести большой ущерб живым и неживым существам внутри.
Кислотный дождь может отрицательно сказаться на здоровье человека, создавая в воздухе частицы, которые могут вызвать респираторные проблемы или затруднить дыхание. Кислотный дождь также может привести к более быстрому разложению строительных материалов и увеличению вероятности отслаивания краски. Кислотность также изнашивает каменные статуи, делая их более старыми и снижая их ценность.
Наиболее сильные последствия кислотных дождей наблюдаются в лесах и на водных путях. Кислотный дождь не убивает деревья напрямую, а проникает в почву и растворяет многие важные питательные вещества, в которых деревья нуждаются.Кислотный дождь также выбрасывает излишки алюминия в почву вокруг деревьев, что затрудняет им поглощение воды. Деревья становятся более восприимчивыми к инфекциям, насекомым и менее устойчивы к холоду. В Германии есть место под названием Шварцвальд, получившее свое название из-за того, что из-за кислотных дождей деревья опускали иголки, и теперь они превратились в просто черные стволы и ветви.
Кислотный дождь повреждает экосистему, где он падает, но также распространяется по ручьям и рекам, влияя на экосистемы в более широком масштабе.Повышенная кислотность воды может быть смертельной для обитающих в ней водных животных. Такие виды, как радужная форель, окунь, лягушки, пятнистые саламандры и раки, адаптированы к определенному уровню кислотности и не могут пережить резкие изменения.
Уменьшение кислотных дождей
Из-за огромного воздействия кислотных дождей на нашу жизнь и окружающую среду правительство США работает над сокращением его распространенности. Агентство по охране окружающей среды (EPA) запустило Программу кислотных дождей, которая была создана для установления ограничений на количество вредных газов, которые электростанция может выбрасывать в воздух.Увеличение инвестиций в альтернативные источники энергии и более чистые автомобили снижает загрязнение воздуха, которое приводит к кислотным дождям. Получив больше информации о проблеме и шагах по ее устранению, можно снизить риск кислотного дождя. Как граждане, мы можем сократить потери энергии, используя энергоэффективные машины, выключая бытовые приборы, когда они не используются, а также пользуемся совместным использованием автомобилей или общественным транспортом.
Краткое содержание урока
Кислотный дождь возникает, когда диоксид серы и оксиды азота смешиваются с молекулами в атмосфере и повышают кислотность осадков.