Опасность кислотных дождей связано с повышением содержания в атмосфере свинца и тяжелых металлов

Обновлено: 08.01.2025

Загрязнение воздуха продуктами сгорания углеводородов негативно отражается на окружающей среде. Изменение климата, стихийные бедствия, вредные осадки – результат несовершенства систем очистки промышленных отходов и автомобильных выхлопов. Ярче всего проявляются последствия кислотных дождей.

Кислотные дожди – плата человечества за прогресс

Кислотные дожди распространенное явление в масштабах Солнечной системы. Марс, Венера подвергаются их воздействию. Есть они и на Земле. На заре истории вредные осадки были вызваны естественными причинами. В наше время к ним приводит деятельность человека.

Чтобы не навредить всему живому, водородный показатель осадков или pH должен оставаться в пределах 5,6-5,8. Когда он уменьшается, говорят о выпадении кислотного дождя. Это собирательное понятия включает в себя:

Водная среда подкисляется оксидами серы и азота. Реагируя с водой, вещества трансформируются в сернистую, серную, соляную и азотную кислоту.

Появление опасных химических соединений в воздухе обусловлено:

автомобильными выхлопами от сгоревшего бензина;
работой ТЭЦ , которые ежегодно сжигают миллионы тонн нефтепродуктов;
деятельностью промышленных предприятий. В результате в атмосферу попадают либо продукты сгорания топлива, либо побочные вещества промышленных производств. Металлургия, машиностроение основные источники загрязнения;
добычей и переработкой полезных ископаемых;
использованием аэрозольных спреев, фреона в холодильных установках;
внесением в почву азотных удобрений.

Есть естественные причины загрязнения воздуха. Но их доля во вредном воздействии на окружающую среду ничтожно мала.

Воздействие кислотных осадков на здоровье человека

Кислотные дожди негативно сказываются на здоровье человека. В регионах повышенной опасности чаще диагностируют заболевания легких и дыхательных путей. Хронические бронхиты и астма нередкие спутники жителей промышленных районов.

Тяжелые металлы растворены в дождевой воде. Они вызывают болезни почек и печени. Тромбообразование и поражение нервной системы могут быть последствиями отравления человека свинцом или ртутью. Способствуют они и развитию онкологических заболеваний.

Ртуть, кадмий, свинец становятся причиной отравлений. Вредные вещества с пищей и водой попадают в организм человека. Их следы находят в мясе, птице и рыбе. В полной мере оценить их влияние на здоровье можно только через несколько поколений, так как вещества вызывают «поломки» в генах.

Как кислотный дождь влияет на природу?

Впервые о проблеме кислотных дождей заговорили в 1972 году. В настоящее время в природе нет ни одной экосистемы, не ощутившей на себе последствия ядовитых осадков.

Влияние кислотных дождей на урожайность сельскохозяйственных культур

Степень влияния кислотных дождей на будущий урожай зависит от:

химического состава осадков;
климатических условий;
концентрации промышленных предприятий.

Опытным путем ученые доказали, что при небольшом содержании кислоты в осадках урожайность некоторых культур даже повышается. Но чем больше доля загрязняющих веществ, тем хуже они плодоносят. Иммунитет пораженных растений не справляется с возбудителями заболеваний. Подвержены они и нападениям вредителей. При высокой концентрации химикатов растения гибнут.

Почва впитывает в себя вредные соединения. Со временем они вытесняют минералы и микроэлементы. Скудная загрязненная земля непригодна для возделывания сельскохозяйственных культур.

Как кислотные дожди влияют на растения и деревья?

Недостаток полезных веществ в грунте отрицательно сказывается на состоянии лиственной массы деревьев и кустарников. Зелень страдает от химических ожогов. В поврежденных листовых пластинах и хвое замедляется процесс фотосинтеза. Это нарушает естественный газообмен:

замедляется выработка кислорода;
процент углекислоты возрастает.

Из-за повышенной кислотности почвы возрастает активность алюминия. Повреждая мелкие корни растений, он косвенно влияет на замедление роста листвы. Кора и ветви становятся хрупкими. Постепенно растения погибают.

Воздействие кислотных дождей на сооружения, коррозия металла

Из-за загрязнения атмосферы возрастает угроза обрушения зданий. Страдают современные сооружения и постройки, имеющие историческую ценность. Обелиск Клеопатры за 85 лет в Лондоне пострадал больше, чем за предшествующие «переезду» 3 тысячелетия.

Кислая вода разрушает структуру материала изнутри. Она размывает известняк, туф. Мрамор, реагируя с кислотой, превращается в гипс и быстро разрушается. Перед вредным воздействием бессильно и стекло. Химические дожди вымывают из него силикаты и карбонаты.

Металл, взаимодействуя с соединениями серы и азота, становится хрупким. Железо и сталь поражает коррозия. Бронза покрывается налетом патины.

Закисление внутренних водоемов

В пресных водоемах нейтральный водородный уровень. При естественном незначительном закислении они восстанавливаются. Если процесс запустился под действием внешних факторов, это невозможно.

Из-за нарушения баланса гибнут живые обитатели озер и рек. В ходе химических реакций из соединений высвобождаются ионы тяжелых металлов. Их свободные частицы смертельны для флоры и фауны водоемов. Не исключены генные мутации.

В Швеции, Норвегии, США закисление приобрело масштаб экологической катастрофы. Подводный мир озер вымер. Исчезли популяции промысловых рыб, погибли колонии моллюсков и водорослей.

Как предупредить возникновение кислотных дождей?

Предупредить снег или дождь невозможно. Чтобы решить проблему кислотных осадков, надо устранить причины их возникновения. Снижение выбросов оксидов азота и серы в атмосферу можно добиться несколькими способами:

освоением альтернативных источников получения энергии;
уменьшение содержания серы в ископаемых энергоносителях.

Использование альтернативных источников энергии

Альтернативные источники энергии намного меньше загрязняют воздух. С уменьшением вредных выхлопов сократится и вероятность выпадения кислотного дождя. Использовать их можно в энергетике и тяжелой промышленности. Уже сейчас вместо нефти, газа и угля с успехом используют:

Солнечную энергию, которая вырабатывается в кремниевых полупроводниковых батареях с помощью физических и химических реакций.
Ветрогенераторы для получения электричества.
Замену ТЭЦ и АЭС на гидроэлекростанции. Электроэнергия вырабатывается с помощью силы воды.

Гидротермальная энергетика предполагает применение внутреннего тепла Земли в качестве топлива. Биотопливо может стать хорошей заменой бензину и газу. Оно образуется в процессе переработки отходов деревообработки и сельского хозяйства.

Снижение содержания серы в различных видах топлива

Одна из причин выпадения кислотных осадков – сера, которая высвобождается при сжигании угля и нефтепродуктов. Чтобы свести к минимуму отрицательное влияние на окружающую среду, нужно использовать топливо с ее низким содержанием. Но его запасы ограничены. Выходом может стать снижение содержания серы искусственно.

Этот метод представляет собой сложный технологический процесс. Современные способы позволяют убрать до 50% серы от ее первоначального уровня. Это ничтожно мало. Кроме того, метод требует значительных финансовых затрат, поэтому широкого применения он не нашел.

Снижение выбросов оксидов азота

Оксид азота еще одно вещество, которое резко увеличивает риск выпадения кислотных осадков. Оно образуется в результате реакции с кислородом в процессе горения топлива.

Количество ядовитого оксида зависит от температуры горения. Чем она выше, тем больше оксида. Время нахождения топлива в печи и объем воздуха тоже влияют на массу конечного продукта горения. Для уменьшения азотных выхлопов необходимы технологии, которые бы дали возможность ускорить горение при минимальных температурах.

Известкование

Известкование это внесение в почву или воды щелочи. Чаще всего для этого используют карбонат кальция. Цель – нейтрализовать кислую среду. Попадая в воду известь быстро растворяется. Образовавшееся щелочное соединение почти мгновенно восстанавливает уровень pH в водоеме или почве.

Эта мера популярна в странах Скандинавского полуострова. Там известь разбрасывают с вертолетов. Чтобы водородный показатель приблизился к норме, на 1 кубометр нужно 5 кг карбоната натрия.

Известкование снижает содержание тяжелых металлов. Ртуть, кадмий, свинец, соединяясь с щелочью, дают труднорастворимые осадки. Но как только среда вновь становится кислой, осадки растворяются.

Способ хорош для водоемов со стоячей водой. В реках с быстрым течением он малоэффективен.

Очистка угля

При сгорании угля, выделяется сера. Чтобы уменьшить выделение вредного вещества топливо предварительно очищают. Существующими методами можно удалить до 30% серы.

Так как сера в угле содержится в форме пирита, система очистки ориентирована на его фильтрование. Делают это вручную. В настоящее время ученые разрабатывают эффективные методы, которые позволят освободить каменный уголь от примесей пирита на 95%. Общее содержание серы, по предварительным оценкам, удастся снизить на 65%.

Применение малосернистых углей

Уголь – главный источник топлива для мелких котельных. С точки зрения экологии, они наносят больший вред, чем крупные станции. Выходом может стать применение малосернистых углей (с содержанием серы до 1%). В таких котельных применяют различные виды топлива. Их объединяет то, что после сгорания они оставляют мало золы. Содержание опасных летучих веществ в них так же невысоко. Оно редко достигает 10%.

Как уберечься от кислотных осадков?

Самый простой способ обезопасить себя от последствий кислотных дождей – не выходить на улицу в непогоду. Но отличить ядовитые осадки от обычных невозможно. Поэтому, стоит пользоваться зонтом и дождевиком.

Влияние кислотных дождей на окружающую среду

Механизм образования кислотных дождей: кислоты из серы и азота

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду

Антропогенное загрязнение атмосферы: виды, основные источники, последствия

Экологические последствия загрязнения атмосферы

Что является причинами выпадения кислотных дождей?

Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития

Загрязнение атмосферы выхлопными газами: влияние на человека и окружающую среду

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•nH2O, или сернистую кислоту: SO2 + H2O = H2SO3. 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.

2 квартал 2012 г.

3 квартал 2012 г.

4 квартал 2012 г.

1 квартал 2013г.

2 квартал 2013 г.

3 квартал 2013 г.

*(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.

Литература

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.

Кислотные дожди

Деятельность человека часто приводит к загрязнению окружающей среды. Одно из негативных последствий антропогенного воздействия на природу – кислотные дожди.

Что такое кислотные дожди

Под кислотными дождями подразумевается целый пласт различных осадков — от снега и града до тумана. Их общая черта — необычно высокая кислотность, обусловленная повышенным уровнем ионов водорода.

Термин используется со второй половины XIX века, с момента изучения этого явления шотландским химиком Робертом Смитом. Ученого заинтересовал странный смог в Манчестере. После ряда исследований химик пришел к выводу, что осадки с повышенной кислотностью оказывают негативный эффект на природу и архитектурные строения.

Облака с кислотными осадками над городом

В 1883 году шведский химик С. В. Аррениус предложил использовать 2 новых понятия — кислоты и основания. Первое понятие подразумевает образование положительно заряженных ионов водорода. Основания означают отрицательные гидроксид-ионы, возникающие при растворении вещества в жидкости.

Первые масштабные исследования явления начались в России и США в конце 60-х и начале 70-х годов XX века. В это время наблюдается повышение частоты выпадения кислотных дождей ввиду увеличения производственных мощностей.

Механизм образования

Основные причины возникновения кислотных дождей — синтез осадков с диоксидом серы и оксидами азота. Источником основного компонента кислоты является деятельность человека: работа ТЭС, фабрик, разведение скота и автомобильные выхлопы.

Образование кислотных дождей происходит и без участия человека, но такие случаи составляют меньшинство. Во время горения торфа выделяется азот и сера. Диоксиды серы периодически выбрасываются вулканами.

Причины выпадения кислотных осадков

При сжигании угля, торфа и других ископаемых образуются оксиды азота — особо токсичные компоненты, превращающиеся в серную, сернистую и другие кислоты. Вместе с дымом или испарениями влаги вредные кислоты поднимаются в атмосферу, где формируются облака, после чего возвращаются на землю в составе осадков.

Больше всего атмосферу загрязняет работа теплоэлектростанций на сжигании угля. Образующиеся газы переносятся потоками воздуха на огромные расстояния, позже превращаясь в кислоты. В XIX-XX веках на заводах были короткие дымоотводные трубы, что становилось причиной сильного загрязнения окружающей местности. Позже заводские трубы стали делать выше. Конструкторская задумка не стала настоящим решением проблемы, поскольку теперь газы просто рассеиваются и уносятся дальше, вызывая обширное загрязнение экологии на другой территории.

Выбросы предприятий активно способствуют загрязнению атмосферы

Последствия кислотных дождей

Учеными доказано, что все виды кислотных дождей оказывают негативный эффект на леса, пресные воды и почву, убивая подводных животных и насекомых. Также наносится значительный ущерб зданиям и здоровью людей.

Увеличение кислотности водоема приводит к заболачиванию. При кислотности pH 6 погибают креветки. При pH ниже 5 большинство икринок не вылупляются, а более низкий уровень убивает взрослых рыб и лягушек. Из-за гибели бактерий и планктона органические отходы не перерабатываются. Со временем из них выделяются опасные токсические вещества, в том числе металлы: ртуть и свинец.

Кислотная жидкость, проникая в почву, растворяет и вымывает важные элементы, приводя к увяданию растений ввиду отсутствия веществ для питания. При выпадении осадков на поверхность деревьев и кустов, высыхают кутикулы, вызывая испарение жидкости из листьев. Любое растение в закисленной почве теряет способность к фотосинтезу. Без фотосинтеза оно перестает создавать питательные вещества и кислород, необходимый аэробным организмам. В результате могут погибать целые леса, что наносит сильный ущерб экосистеме, где от растений также зависит жизнь животных.

Негативные последствия явления

Влияние кислотных дождей на человека опасно. И хотя прямое попадание воды на кожу не опасно, поскольку кислота в осадках слишком разбавлена, крупные частицы, содержащиеся в кислотном дожде, оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. Их повышенная концентрация в воздухе может провоцировать заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем, в том числе астму и бронхит.

Употребление в пищу рыбы из загрязненных водоемов опасно. Питье воды с растворенными металлами грозит серьезными проблемами со здоровьем.

Кислотные осадки могут повреждать архитектурные строения, дома и памятники. Особо разрушительному влиянию подвергается известняк и мрамор из-за наличия в их составе карбонат-кальция. Кислоты вызывают химическую реакцию между его элементами, образуя слоистую поверхность, которая со временем отваливается.

Следы от кислотных осадков можно увидеть на кладбищах. Кислота делает надписи на могильных плитах трудночитаемыми, особенно это характерный признак на больших старых плитах. Также такие осадки ускоряют процесс коррозии металлов, в особенности железа, меди и бронзы.

Выхлоп автотранспорта также активно загрязняет атмосферу

Методы борьбы

Кислотные дожди — глобальная экологическая проблема. Чтобы бороться с последствиями загрязнения воздуха в атмосфере, люди применяют различные подходы и технологии:

Многие угольные электростанции используют метод десульфурации дымовых газов, удаляющий серу. Для этого обычно используется мокрый скруббер. Он представляет собой емкость, оснащенную вентилятором, отводящим дым быстрым вращением лопастей. В емкость также вводят карбонат кальция. Он смешивается с вредными веществами, после чего удаляется. Таким образом серные загрязнения превращаются в более чистые промышленные отходы.
Сжигание топлива в кипящем слое также уменьшает содержание вредных веществ. Однако в XXI веке эта технология считается устаревшей.
Уменьшения кислотности осадков можно добиться путем уменьшения количества транспортных средств на горючем топливе, что постепенно пытаются делать некоторые страны. Переработка мусора вместо сжигания также благоприятно сказывается на атмосфере.

В середине 1980-х был принят Хельсинский протокол о сокращении выбросов серы. В его составлении принимали участие США, Россия и многие европейские страны.

Кислотные дожди: причины и последствия

Обсуждая тему охраны окружающей среды, трудно не столкнуться с термином кислотные дожди. Что это такое? Как каждый из нас вносит свой вклад в их формирование?

Кислотные дожди – опасное явление, напрямую связанное с загрязнением окружающей среды. Наблюдается учеными уже много лет, но только сейчас мы начинаем понимать все последствия. Кислотные дожди чаще всего являются результатом деятельности человека, но и человек может повлиять на решение этой проблемы. Как они образуются, что их вызывает, и как мы можем защитить от них себя и окружающую среду?

Что такое кислотный дождь – видео

Суть кислотных дождей

Кислотный дождь — это атмосферные осадки с кислотной реакцией, т.е. с рН ниже 5,6. Кислотный дождь образуется в результате образования кислот и реакции воды с газами, присутствующими в воздухе. Они выбрасываются в атмосферу в результате процессов сжигания топлива или различных промышленных производств.

Интересный факт! Термин «кислотный дождь» впервые появился в 1872 году в книге шотландского химика Роберта Ангуса Смита.

Причины

Кислотные дожди обычно возникают в районах, где атмосфера подвергается длительному воздействию выбросов диоксида серы и оксидов азота. Причины бывают как естественные, так и искусственные. К естественным источникам относятся вулканические извержения, а к искусственным – сжигание бурого и каменного угля. Оксиды азота попадают в атмосферу с удобренных полей. Диоксид серы и оксид азота образуются при разложении органического мусора. Фабрики и электростанции, автотранспорт и жилые комплексы также способствуют выбросу выхлопных газов, содержащих соединения серы и азота.

Образование кислотных дождей

Кислотные дожди могут иметь множество причин, включая естественные, но в подавляющем большинстве случаев их возникновение является прямым следствием антропогенного загрязнения.

В природе продукты распада растительности и извергающиеся вулканы выделяют в атмосферу определенные химические вещества, которые могут вызвать кислотные дожди.

Азотная кислота в атмосфере также может образовываться под воздействием молнии. Однако самыми крупными источниками веществ, образующих кислотные дожди, являются загрязнители воздуха, такие как угольные электростанции, заводы и автомобили. При сжигании ископаемых в атмосферу выбрасывается множество химических веществ, включая диоксид серы и оксид азота. Эти загрязнители реагируют с водой, кислородом и другими веществами, образуя в воздухе частицы серной и азотной кислоты.

Частицы этих соединений могут переноситься ветром на сотни километров от источника. Когда из облаков, содержащих частицы кислоты, идет дождь, капли воды смешиваются с кислотой, образуя очень разбавленный раствор.

Тот факт, что загрязненный городской воздух разрушает такие прочные материалы, как мрамор или известняк, используемые для строительства домов и дворцов, был открыт в 17 веке, а сам термин “кислотный дождь” был придуман в 1872 году.

Компоненты кислотных дождей

Как вы уже поняли, кислотный дождь – это общее название осадков (не только дождя, но и снега или тумана, например), которые содержат большое количество кислот.

Кислотность измеряется по шкале pH, которая варьируется от 0 до 14, где 0 – самая кислая реакция, а 14 – самая щелочная.

Нейтральная реакция, т.е. ни кислотная, ни основная, определяется pH, равным 7. Это то, что имеет дистиллированная вода.

Вода в обычном дожде обычно имеет слегка кислую реакцию, часто около pH 5,6. Это происходит потому, что она смешивается с оксидами, содержащимися в воздухе. Между тем, кислотный дождь, состоящий из раствора кислоты, имеет гораздо более высокую кислотность, с pH около 4,2-4,4.

Больше всего от кислотных дождей страдают те районы, где для производства тепла и электроэнергии обычно используется сернистый уголь. Как правило, эта проблема наиболее актуальна в горных районах, поскольку именно там, в силу особенностей рельефа, выпадает наибольшее количество осадков

Кислотный дождь в атмосфере

Вышеперечисленные загрязнители воздуха способствовали:

, который является результатом увеличения концентрации парниковых газов. Это оказывает неоспоримое прямое влияние на повышение средней температуры нашей планеты. Это работает как цепная реакция, поскольку повышение средней температуры нарушает баланс естественно возникающих атмосферных явлений, например:

проливных ливней;
града;
засухи;
торнадо; ;
сильной жары.

Дожди, которые содержат токсичную серную и азотную кислоту. Они образуются в результате реакции воды с газами, выбрасываемыми в атмосферу. Эти осадки являются основной причиной закисления воды, почв и деградации сельскохозяйственных культур и лесов;
Озоновая дыра, которую создают фреоны. Это явление связано с потерей концентрации озона в озоновом слое Земли, который защищает живые организмы от вредных смог, который чаще всего возникает в городах с плотной застройкой и в городах, расположенных в долинах, бассейнах или других впадинах. Там ветер не в состоянии унести загрязняющие вещества, поэтому они образуют плотный туман. Смог также может способствовать образованию локальных кислотных дождей.

Выпадение кислотных дождей

Кислотный дождь также образуется, когда загрязнение воздуха превращается в смог. Эти два явления имеют много общего. Наиболее распространенной причиной образования является деятельность человека. Вредные загрязняющие вещества, содержащиеся в смоге и кислотных дождях, имеют схожий химический состав.

Интересный факт! Осадки в Европе сейчас содержат в 80 раз больше кислоты, чем в 1950-х годах.

Опасны ли кислотные дожди для здоровья?

Очень сильные кислоты могут повредить металлы или обжечь кожу. Однако кислотные дожди обычно гораздо более разбавлены, поэтому они не вызывают ожогов.

Прогулка под кислотным дождем или даже купание в озере, закисленном такими осадками, не более опасны, чем прогулка под обычным дождем или купание в обычном озере.

Однако очень кислый туман (встречающийся только в наиболее загрязненных районах) может вызвать раздражение глаз или усугубить симптомы астмы.

Но те же вещества, которые ответственны за образование кислотных дождей – в частности, диоксид серы и оксиды азота, наносят прямой вред нашему здоровью. Их присутствие в воздухе образует мелкие частицы сульфатов и нитратов, которые люди вдыхают в свои легкие.

Исследования показали, что существует связь между вдыханием загрязненного ими воздуха с заболеванием сердца и легких. Повышенное содержание мелких твердых частиц в воздухе способствует развитию астмы, бронхита, аллергии, но также может способствовать сердечным приступам.

Выбросы NOX также способствуют образованию приземного озона, который, существует на небольшой высоте, также вреден для здоровья человека.

Чем опасен кислотный дождь – видео

Последствия

К основным негативным последствия кислотных дожей относят:

Закисление почвы и повреждение корней растений, а также повышенная чувствительность к атмосферным воздействиям.
Выщелачивание тяжелых металлов из почвы, которые в результате попадают в воду и вступают в контакт с пищей людей и животных.
Ускоряет коррозию пластмасс и металлов.
Уничтожение естественных мест обитания водных и наземных животных.
Повреждение зданий и памятников.
Ухудшение здоровья человека – более частое диагностирование сердечных заболеваний, пневмонии или астмы.

Хотя прямое воздействие кислотных дождей на здоровье человека невелико, их влияние на окружающую среду очень серьезно.

Последствие кислотного дождя

Проблема кислотных дождей

Проблемы кислотных дождей будут существовать до тех пор, пока сжигается ископаемое топливо, особенно уголь. Увеличение доли возобновляемых источников энергии или атомной энергии в производстве электричества и тепла окажет положительное влияние на состояние загрязнения атмосферы.

Однако полностью устранить проблему будет сложно, поскольку одной из ее причин также является производство стали, в состав которой входит уголь. Пока мы не знаем технологии, позволяющей полностью отказаться от использования угля в этой отрасли.

Ученые пытаются восстановить территории, поврежденные кислотными дождями. Закисленные озера можно восстановить путем добавления порошкообразного известняка для нейтрализации воды – это называется “известкование”. Однако известкование является дорогостоящим методом и его эффект недолговечен.

Проблема кислотных дождей существовала с начала индустриальной эпохи, но масштабные исследования этого явления начались в 1960-х и 1970-х годах. Ученые зафиксировали серьезные экологические последствия этого явления. Они также доказали, что использование высоких дымовых труб в промышленности, которые должны были решить проблему загрязнения воздуха в непосредственной близости от заводов или электростанций, только усугубило масштабы проблемы кислотных дождей, поскольку соединения, ответственные за их образование, попадая в атмосферу на большой высоте, распространяются гораздо дальше, переносимые ветром.

Несмотря на усилия по снижению загрязнения воздуха, которые особенно активизировались в последние десятилетия, проблему кислотных дождей удалось несколько уменьшить, но она не исчезла. Кислотные дожди по-прежнему являются широко распространенной проблемой в районах с развитой промышленностью и в регионах, расположенных вблизи них, в направлениях, где наиболее вероятно дуновение ветра.

Воздействие кислотных дождей на окружающую среду

Вопреки всеобщему заблуждению, кислотные дожди не увеличивают риск глобального потепления, так как диоксид серы и оксиды азота не являются парниковыми газами. Диоксид серы даже оказывает охлаждающее действие на атмосферу. Однако оксиды азота способствуют образованию приземного озона в атмосфере.

Кислотные дожди имеют множество негативных последствий для экологии, особенно для ручьев, озер и водно-болотных угодий. Именно в водной среде последствия кислотных дождей наиболее очевидны. Кислотные дожди стекают с земли и попадают в ручьи, озера и болота – дождь также выпадает непосредственно на эти территории. Кислотность воды не только непосредственно влияет на живые организмы, но и вызывает выделение из почвы токсичных веществ, таких как алюминий.

Такие воды токсичны для раков, мидий, рыб и других водных животных. Некоторые виды растений и животных способны выживать в кислой воде лучше, чем другие. Больше всего от закисления страдают пресноводные креветки, улитки, моллюски. Такие рыбы, как лосось и плотва, еще больше страдают от повышения кислотности. Кислотность воды может вызвать уродства у молодых рыб и препятствовать нормальному вылуплению икры. В крайних случаях закисление может привести к полному прекращению жизни в озере, сильно пострадавшем от кислотных дождей.

Помимо подкисления, избыток азота из атмосферы способствует усиленному росту фитопланктона и других морских растений, что, в свою очередь, может вызвать более частое цветение водорослей и эвтрофикацию (образование бедных кислородом “мертвых зон”) в некоторых частях морей.

Кислотные дожди и кислотный туман также наносят ущерб лесам, особенно тем, которые находятся на больших высотах. Кислотные отложения вымывают из почвы питательные вещества, такие как кальций, и вызывают высвобождение содержащегося в почве алюминия, что затрудняет всасывание воды деревьями. Листья и хвоя деревьев также напрямую повреждаются кислотами кислотных дождей, которые лишают растения защитного воскового покрытия, не позволяя им осуществлять правильный фотосинтез.

В результате деревья и другие растения ослабевают, становятся более восприимчивыми к низким температурам, болезням и атакам вредителей. Загрязнение окружающей среды также может подавлять способность деревьев к размножению. Однако насколько сильным будет влияние кислотных дождей на растительность, зависит от типа почвы. Некоторые виды почвы помогают нейтрализовать кислоту – они обладают так называемой “буферной емкостью”. Другие почвы сами по себе являются слабокислыми и особенно восприимчивы к воздействию кислотных дождей.

Кроме того, кислота, содержащаяся в этих вредных осадках, также повреждает здания посредством коррозии, поэтому архитектурным памятникам может быть нанесен колоссальный ущерб, повреждаются каменные здания. Наиболее уязвимыми к коррозии от кислотных дождей являются статуи и здания, особенно построенные из песчаника или известняка. Также разрушаются трубы, кабели, фурнитура.

Кислотные дожди и растения

Кислотные дожди способствуют нарушению экосистем в природе. Они связаны с процессом фотосинтеза растений и здоровьем животных и людей. Листья растений, особенно хвойных деревьев, покрыты защитным слоем воска, предохраняющим их от высыхания. Кислотные дожди повреждают этот слой и вызывают более быструю потерю воды из данного растения, оно становится сухим, что значительно тормозит его рост. Загрязнение также вызывает снижение жизнестойкости культурных растений, что приводит к снижению урожайности. Кислотные дожди делают почву все более кислой. Они выщелачивают из него ценные компоненты, способствующие росту растений.

Кислотные дожди и животные

Кислотные дожди попадают в различные водоемы (реки и озера), затрудняя функционирование находящихся там живых организмов. Под воздействием вредных веществ рыба перестает размножаться и погибает. Наличие улиток и дождевых червей в почве означает, что субстрат чистый, не закисленный. Слизнякам и улиткам для строительства их раковин необходимы компоненты, которых не хватает в почвах, вымываемых кислотными дождями.

Кислотный дождь, люди и памятники

Кислотные дожди создают опасность для человека. Они способствуют развитию хронических заболеваний, особенно связанных с раком и функционированием дыхательной системы.

Решения кислотных дождей

Единственный способ борьбы с кислотными дождями – уменьшить загрязнение, которое их вызывает. Это означает сжигание меньшего количества ископаемого топлива, снижение загрязнения воздуха транспортом и установление более строгих стандартов качества воздуха.

Этому способствуют новые технологии, такие как все более эффективные каталитические нейтрализаторы для автомобилей, работающих на сжигании топлива, и системы, которые вымывают загрязняющие вещества из дыма путем распыления смеси воды и порошкообразного известняка на газы, поднимающиеся через дымоход.

Предотвращение кислотных дождей

Одним из способов снижения выбросов кислотных загрязнителей является использование возобновляемых источников энергии, таких как гидроэнергия, энергия ветра, солнечная или геотермальная энергия и ядерная энергия. Также эффективна десульфурация топлива и дымовых газов.

Благодаря строгим стандартам, ограничивающим выбросы от промышленности или транспортных средств, в наше время выбросы соединений, способствующих образованию кислотных дождей, в некоторых странах сократились на 88%.

Образование кислотных дождей является результатом многих факторов, как естественных, так и искусственных. Этому явлению способствуют извержения вулканов, лесные пожары и разряды молний. Деятельность человека также оказывает большое влияние на образование кислотных дождей. Каждый из нас должен приложить усилия, чтобы ограничить образование кислотных дождей или помочь нейтрализовать их последствия.

Кислотные дожди – это одно из последствий загрязнения воздуха. Газы, образующиеся при сжигании топлива, вступают в реакцию с кислородом и водяным паром, превращаясь в кислоты, которые падают на поверхность земли в виде дождя. Происходит подкисление земли и грунтовых вод, из-за чего оказывается разрушительное воздействие на экосистемы. Такое явление представляет серьезную опасность для живых существ на планете.

Причины возникновения кислотных дождей

Причины кислотных дождей – извержения вулканов, землетрясения, природные пожары, молнии и некоторые другие процессы на уровне микроорганизмом. Из-за них в атмосферу выделяется диоксид серы и оксид азота. Но именно деятельность человека является причиной большинства выбросов диоксида серы, а именно:

Сжигание топлива в промышленности и на электростанциях;
Выхлопные газы транспортных средств – образуют половину выбросов оксида азота;
Интенсивное животноводство – производит аммиак из разложения органического вещества.

Выпадение кислотных дождей связано с тем, что загрязнения из этих трех источников может переносится на большие расстояния от места их возникновения. При контакте с атмосферой происходит окисление, из-за чего образуются серная и азотная кислоты. Они растворяются в каплях воды в облаках и выпадают на поверхность земли в виде кислотных дождей, снега или тумана.

Отрицательные последствия кислотных дождей

Кислотность дождя изменяется в сочетании с серной и азотной кислотой. Поэтому, когда он падает на землю или воду, он меняет свои химические характеристики и ставит под угрозу баланс экосистем. Такое явление определяется, как подкисление окружающей среды. Приводит к серьезным последствиям.

Влияние кислотных дождей на окружающую среду негативное. Ему подвержены следующие системы:

Океаны и моря с их флорой и фауной;
Внутренние воды, пресноводные источники с их обитателями;
Зеленые насаждения, делая их сильно уязвимыми;
На культурные и исторические памятники;
На человека – прямо или посредственно губя его здоровье.

Океаны теряют биоразнообразие и продуктивность. Неестественное изменение кислотности морских вод наносит вред фитопланктону, источнику пищи для различных организмов и животных, который может изменить пищевую цепь и привести к вымиранию различных морских видов;

Внутренние воды также подкисляются очень быстрыми темпами, что вызывает особую обеспокоенность, поскольку, хотя только 1% воды планеты является пресной, в ней живет 40% рыб. Это подкисление увеличивает концентрацию ионов металлов – в основном ионов алюминия – что может привести к гибели многих рыб, земноводных и водных растений в подкисленных озерах. Кроме того, тяжелые металлы транспортируются в подземные воды, которые становятся непригодными для потребления.

В лесах изменившийся уровень кислотности почвы и концентрации металлов, таких как алюминий, не позволяют растительности должным образом поглощать воду и питательные вещества, в которых она нуждается. Наносится вред корням, замедляется рост растений, они становятся более слабыми и более уязвимыми для болезней и вредителей.

Кислотный дождь также влияет на художественное, историческое и культурное наследие. Помимо коррозии металлических элементов зданий и инфраструктуры, ухудшается внешний вид памятников. Наибольший ущерб наносится известняковым конструкциям, изготовленных из мрамора, которые постепенно растворяются под действием кислот и воды.

Пути решения проблемы кислотных дождей

Основной упор необходимо сосредоточить на источниках образования кислотных дождей, на которые человек в силах повлиять. Речь идет о следующих мерах:

Очистка выхлопных и дымовых труб;
Восстановление поврежденных сред;
Массовое внедрение альтернативных источников энергии.

Большая часть электроэнергии, обеспечивающей современные потребности населения планеты, поступает от сжигания ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ и уголь, которые генерируют оксиды азота (NO_х) и диоксид серы (SO₂) в качестве основных источников кислотных дождей. Сжигание угля в основном обеспечивает выбросы SO₂, а выбросы NO_х в основном происходят от другого ископаемого топлива.

Промывка и использование угля с низким содержанием серы, оснащение производств устройствами, известными как «скрубберы», могут обеспечить техническое решение для выбросов SO₂. Десульфуризация или очистка дымовых газов позволяет удалить 95% SO₂ из газов, покидающих дымовые трубы. Электростанции также могут перейти на использование топлива, которое выделяет гораздо меньше SO₂, такого как природный газ, вместо сжигания угля. Эти методы относятся к стратегиям сокращения выбросов.

Аналогичным образом, выбросы NO_х при сжигании автомобильного топлива снижаются за счет использования каталитических нейтрализаторов. Каталитические нейтрализаторы установлены на выхлопной трубе, чтобы уменьшить выбросы NO_х. Улучшение качества бензина, который сгорает, также позволяет уменьшить выбросы газов NO_х.

Восстановление поврежденных сред

Процесс, называемый известкованием, в котором используется известняк или известь, является практикой, позволяет восстановить ущерб, нанесенный кислотными дождями озерам, рекам и ручьям. Добавление извести в поверхностные воды уравновешивает кислотность.

Этот процесс широко используется, например, в Швеции, для поддержания оптимального уровня кислотности воды. Несмотря на то, что это дорогостоящий метод, его необходимо применять неоднократно. Кроме того, он предлагает только краткосрочное решение, но помогает восстановить водные формы жизни, защищает их от гибели.

Альтернативные источники энергии

Помимо ископаемого топлива, существует широкий спектр альтернативных источников энергии, которые могут генерировать электроэнергию. К ним относятся следующие виды энергии:

ветра;
от геотермальных источников;
солнечная;
атомная;
гидроэнергетика.

Использование этих источников энергии может предложить эффективные альтернативы электроэнергии вместо использования ископаемого топлива. Топливные элементы, природный газ и аккумуляторы также могут заменить использование ископаемого топлива в качестве более чистых источников.

Несмотря на то, что все указанные источники имеют экологические и экономические издержки, а также выгоды, они не устойчивые. Поэтому традиционные виды остаются актуальными.

Поэтому четвертый путь решения проблемы кислотных дождей – индивидуальные, государственные и международные действия. Миллионы людей прямо и косвенно способствуют выбросам SO₂ и NO_х. Для смягчения этой проблемы требуется повышение их осведомленности об энергосбережении и способах сокращения выбросов.

В их силах выключать света или электроприборы, когда они не используются, отдавать предпочтение в пользу общественного транспорта, а также оснащать домохозяйства энергоэффективными электрическими приборами. Тем, кто нуждается в личном автомобиле, необходимо переключаться на использование гибридных транспортных средств или машин с низким уровнем выбросов NO_х.

Читайте также: