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;
- 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 словосочетание в современной, особенно городской жизни стало обыденностью. Нередко жалуются дачники, что после таких неприятных осадков растения начинают чахнуть, а в лужах появляется белесый или желтоватый налет.
Что это такое
Наука имеет определенный ответ на вопрос о том, что такое кислотные дожди. Это все известные чей водный ниже нормы. Нормой считается рН 7. Если исследование покажет занижение этой цифры в осадках, они считаются кислотными. В условиях всё набирающего обороты промышленного бума кислотность дождей, снега, туманов и града в сотни раз превышает нормальные показатели.
Причины
Снова и снова выпадают кислотные дожди. Причины кроются в ядовитых выбросах промышленных объектов, выхлопных газах автомобилей, в значительно меньшей степени - в гниении природных элементов. Атмосфера переполняется сернистыми и азотными оксидами, хлористым водородом и другими соединениями, образующими кислоты. Результатом становятся кислотные дожди.
Бывают осадки и щелочного содержания. В них отмечается наличие ионов кальция или аммиака. К ним тоже подходит понятие "кислотные дожди". Это объясняется тем, что, попадая в водоем или почву, такие осадки влияют на изменение водно-щелочного баланса.
К чему приводят кислотосодержащие осадки
Ничего хорошего окисление окружающей природы, конечно, не влечет. Крайне вредны кислотные дожди. Причины гибели растительности после выпадения таких осадков кроются в том, что из земли кислотами выщелачиваются многие полезные элементы, кроме того, наблюдается и загрязнение опасными металлами: алюминием, свинцом и другими. Загрязненные осадки становятся причиной мутаций и гибели рыб в водоемах, неправильного развития растительности в реках и озерах. На обычную окружающую обстановку они также оказывают губительное влияние: в значительной степени способствуют разрушению природных облицовочных материалов, становятся причиной ускоренной коррозии металлических конструкций.
Ознакомившись с общей характеристикой данного атмосферного явления, можно сделать вывод, что проблема кислотных дождей является одной из самых актуальных с точки зрения экологии.
Научные исследования
Важно подробнее остановиться на схеме химического загрязнения природы. Кислотные дожди - причины множества нарушений в окружающей среде. Появилась такая характеристика осадков во второй половине XIX века, когда химик из Великобритании Р. Смит выявил в парах и дыме содержание опасных веществ, которые сильно меняют химическую картину осадков. Кроме того, кислотные дожди - это явление, распространяющееся на огромные территории, независимо от источника загрязнения. Ученый отметил и разрушения, которые влекли за собой зараженные осадки: болезни растений, потеря цвета тканями, ускорение распространения ржавчины и другие.
Специалисты более точно подходят к определению того, что такое кислотные дожди. Ведь в реальности это снег, туманы, облака и град. Сухие осадки при недостатке атмосферной влаги выпадают в виде пыли и газа.
на природу
Гибнут озера, уменьшается численность рыбных косяков, исчезают леса - всё это страшные последствия окисления природы. Почвы в лесах далеко не так остро реагируют на подкисление, как водоемы, но растения очень негативно воспринимают все изменения в кислотности. Подобно аэрозолю вредные осадки окутывают листву и хвою, пропитывают стволы, проникают в почву. Растительность получает ожоги химического характера, постепенно ослабевая и теряя способность к выживанию. Почвы утрачивают плодородность и насыщают произрастающие культуры токсичными соединениями.
Биологические ресурсы
Когда проводилось исследование озер в Германии, было обнаружено, что в водоемах, где водный показатель значительно отклонялся от нормы, рыба исчезла. Лишь в некоторых озерах были пойманы единичные экземпляры.
Историческое наследие
Неуязвимые, казалось бы, творения человека тоже страдают от кислотных осадков. Древний Акрополь, находящийся в Греции, известен всему миру очертаниями своих могучих статуй из мрамора. Века не щадят природные материалы: благородная порода разрушается ветрами и дождями, образование кислотных дождей еще больше активизирует этот процесс. Реставрируя исторические шедевры, современные мастера не предпринимали мер защиты металлических соединений от ржавчины. Результатом стало то, что кислотные дожди, окисляя железо, становятся причиной больших трещин в статуях, мрамор раскалывается из-за давления ржавчины.
Культурные памятники
Организация Объединенных Наций инициировала исследования влияния кислотных осадков на объекты культурного наследия. В ходе них были доказаны отрицательные последствия действия дождей на красивейшие витражи городов Западной Европы. Тысячи цветных стекол рискуют кануть в Лету. Они до ХХ века радовали людей своей прочностью и неповторимостью, но последние десятилетия, омраченные кислотными дождями, грозят разрушить великолепные витражные картины. Пыль, насыщенная серой, губит антикварные предметы из кожи и бумаги. Древние изделия под влиянием теряют свою способность сопротивления атмосферным явлениям, становятся хрупкими и в скором времени могут рассыпаться в прах.
Экологическая катастрофа
Кислотные дожди - это серьезная проблема для выживания человечества. К сожалению, реалии современной жизни требуют всё большего расширения промышленного производства, что увеличивает объемы ядовитых Численность населения планеты возрастает, уровень жизни повышается, автомобилей становится всё больше, потребление энергии зашкаливает. При этом одни только ТЭЦ Российской Федерации каждый год загрязняют окружающую среду миллионами тонн ангидрида, содержащего серу.
Кислотные дожди и озоновые дыры
Озоновые дыры не менее распространены и вызывают более серьезные опасения. Объясняя суть этого явления, нужно сказать, что это не реальный разрыв атмосферной оболочки, а нарушение в толщине озонового слоя, которое располагается ориентировочно в 8-15 км от Земли и простирается в стратосферу до 50 км. Скопление озона в значительной мере поглощает вредное излучение солнечного ультрафиолета, защищая планету от сильнейшей радиации. Именно поэтому озоновые дыры и кислотные дожди - угрозы нормальной жизни планеты, требующие самого пристального внимания.
Целостность озонового слоя
Начало ХХ века пополнило список изобретений человечества хлорфторуглеродами (ХФУ). Их особенностью были исключительная устойчивость, отсутствие запаха, негорючесть, отсутствие ядовитого влияния. ХФУ постепенно стали повсеместно внедряться в производство различных охладительных установок (от автомобилей до медицинских комплексов), огнетушителей, аэрозолей бытового назначения.
Только к концу второй половины ХХ века химиками Шервудом Роландом и Марио Молина было выдвинуто предположение, что эти чудо-вещества, иначе называемые фреонами, сильно влияют на озоновый слой. При этом ХФУ могут «витать» в воздухе на протяжении десятилетий. Постепенно поднимаясь от земли, они достигают стратосферы, где радиация ультрафиолета разрушает соединения фреона, высвобождая атомы хлора. В результате этого процесса озон превращается в кислород намного быстрее, чем в нормальных природных условиях.
Страшно то, что требуются всего единицы атомов хлора для видоизменения сотен тысяч молекул озона. Кроме того, хлорфторуглероды считаются газами, создающими парниковый эффект и участвующими в процессе глобального потепления. Справедливости ради стоит добавить, что вклад в разрушение озонового слоя вносит и сама природа. Так, вулканические газы содержат до ста соединений, включающих углероды. Природные фреоны способствуют активному истончению озонсодержащего слоя над полюсами нашей планеты.
Что можно предпринять?
Выяснение того, в чем опасность кислотных дождей, уже неактуально. Теперь на повестке дня в каждом государстве, на каждом промышленном предприятии должны в первую очередь стоять меры обеспечения чистоты окружающего воздуха.
В Росси заводы-гиганты, такие как "РУСАЛ", в последние годы очень ответственно стали подходить к данному вопросу. Они не жалеют средств для установки современных надежных фильтров и сооружений очистки, предотвращающих попадание в атмосферу оксидов и тяжелых металлов.
Все чаще находят применение альтернативные способы получения энергии, не влекущие за собой опасных последствий. Энергия ветра и солнца (например, в быту и для автомобилей) - это уже не фантастика, а успешная практика, помогающая снизить объем вредных выхлопов.
Расширение лесопосадок, очистка рек и озер, правильная переработка мусора - всё это эффективные методы в борьбе с загрязнением окружающей среды.
Кислотные дожди - плата за прогресс
Ученые давно бьют тревогу: загрязнение окружающей среды достигло неимоверных масштабов. Сброс жидких отходов в водоемы, выхлопных газов и летучих химических веществ в атмосферу, захоронение ядерных останков под землей - все это привело человечество на грань экологической катастрофы.
Мы уже стали свидетелями начавшихся сдвигов в экосистеме планеты: то и дело в новостях сообщают о нетипичных для той или иной местности погодных явлениях, "Грин Пис" бьет тревогу в связи с массовым исчезновением целых видов животных, не редкостью, а скорее закономерностью стали кислотные дожди, регулярно идущие над промышленными городами. Человек столкнулся с неоднозначной ситуацией: повышение уровня жизни сопровождается ухудшением окружающей среды, что влияет на состояние здоровья. Данная проблема уже давно признана общемировой. Человечеству следует задуматься: а стоит ли технический прогресс тех последствий, которые он влечет за собой? Чтобы лучше разобраться в данной проблеме, рассмотрим одно из "достижений" современной индустрии - кислотные дожди, о которых в наше время рассказывают даже в школе. Так ли опасны они в реальности?
Кислотные дожди: причины и последствия
Кислотными могут быть не только дожди, но и снег, роса и даже туман. С виду это
обычные осадки, однако их кислотные показатели намного выше нормы, с чем и связано их негативное воздействие на окружающую среду. Механизм образования кислотных дождей таков: выхлопные газы и другие промышленные отходы, содержащие большие дозы окиси серы и натрия, попадают в атмосферу, где связываются с капельками воды, образуя слабоконцентрированный кислотный раствор, который в виде атмосферных осадков выпадает на землю, причиняя непоправимый вред природе. Кислотные дожди отравляют воду, которую пьют животные; попадая в водоемы, они медленно уничтожают местную флору и фауну, убивают сельскохозяйственные посевы, проливаясь над полями, попадая в почву, отравляют ее. Даже инженерным сооружениям такие осадки наносят существенный ущерб, разъедая каменные стены зданий и подтачивая железобетонные несущие конструкции. Кислотные осадки - участь не только крупных городов и промышленных
зон, ядовитые облака могут переноситься воздушными массами на тысячи километров и выпадать над лесами и озерами.
Как бороться с кислотными дождями?
Последствия кислотных дождей губительны не только для экологии, но и для экономики, и это знает каждый. Так почему же не предпринимаются решительные меры для улучшения ситуации? Для того чтобы уменьшить выбросы в атмосферу, требуются многомиллиардные вложения: необходима модернизация технологии производства, что касается автомобильных выхлопов - переход на более современные виды топлива. Результат будет ощутим только тогда, когда в решении данной проблемы будет задействовано все мировое сообщество. К сожалению, в погоне за благосостоянием и повышением ВВП правительства многих стран не оказывают должного внимания проблеме защиты окружающей среды.
Загрязнение атмосферы соединениями серной и азотной кислот с последующим выпадением осадков называется кислотными дождями. Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота предприятиями топливно-энергетического комплекса, автотранспортом, а также химическими и металлургическими заводами. При анализе состава кислотного дождя основное внимание обращается на содержание катионов водорода, определяющих его кислотность (рН). Для чистой воды водородный показатель рН = 7, что соответствует нейтральной реакции. Растворы с рН ниже 7 являются кислыми, выше - щелочными. Весь диапазон кислотности-щелочности охватывается значениями рН от 0 до 14.
Примерно две трети кислотных дождей вызываются диоксидом серы. Оставшаяся треть обусловлена в основном оксидами азота, которые также служат одной из причин парникового эффекта и входят в состав городского смога.
Промышленность разных стран ежегодно выбрасывает в атмосферу более 120 млн. т диоксида серы, который, реагируя с атмосферной влагой, превращается в серную кислоту. Попадая в атмосферу, эти загрязнители могут разноситься ветром на тысячи километров от источника и возвращаться на землю с дождем, снегом или туманом. Они превращают озера, реки и пруды в «мертвые» водоемы, уничтожая в них практически все живое - от рыб до микроорганизмов и растительности, губят леса, разрушают сооружения и памятники архитектуры. Многие животные и растения не могут выжить в условиях повышенной кислотности. Кислотные дожди не только вызывают подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв, но и распространяются с нисходящими потоками воды на весь почвенный профиль и вызывают значительное подкисление грунтовых вод.
Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, медные и железные руды, при этом одни из них используются как топливо, а другие перерабатываются в химической и металлургической промышленности. При переработке сера превращается в различные химические соединения, среди которых преобладают диоксид серы и сульфаты. Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными устройствами, оставшаяся их часть выбрасывается в атмосферу.
Сульфаты образуются при сжигании жидких топлив и в ходе таких промышленных процессов, как нефтепереработка, производство цемента и гипса, а также серной кислоты. При сжигании жидких топлив образуется около 16% общего количества сульфатов.
Хотя кислотные дожди не создают таких проблем мирового масштаба, как глобальное потепление климата и истощение озонового слоя, их воздействие сказывается далеко за пределами страны, создающей это загрязнение.
Кислотные дожди и водоемы. Как правило, рН большей части рек и озер составляет 6...8, но при высоком содержании в их водах минеральных и органических кислот рН значительно ниже. Процесс попадания кислотных дождей в водоемы (реки, пруды, озера и водохранилища) включает много этапов, на каждом из которых их рН может и уменьшаться и возрастать. Например, изменение рН осадков возможно при их движении по лесной подстилке, взаимодействии с минералами, продуктами деятельности микроорганизмов.
Все живое чувствительно к изменению рН, поэтому повышение кислотности водоемов наносит непоправимый вред рыбным запасам. В Канаде, например, из-за частых кислотных дождей более 4 тыс. озер объявлены мертвыми, еще 12 тыс. - на грани гибели. Нарушено биологическое равновесие 18 тыс. озер в Швеции. В половине озер южной части Норвегии исчезла рыба.
Из-за гибели фитопланктона солнечный свет проникает на большую глубину, чем обычно. Поэтому все умершие от кислотных дождей озера поразительно прозрачные и необычайно голубые.
Кислотные дожди и леса. Огромный урон кислотные дожди наносят лесам, садам, паркам. Опадают листья, молодые побеги делаются хрупкими, как стекло, и гибнут. Деревья становятся более подверженными воздействию болезней и вредителей, отмирает до 50% их корневой системы, главным образом мелкие корни, питающие дерево. В ФРГ кислотными дождями уже погублена почти треть всех елей. В таких лесистых районах, как Бавария и Баден, пострадало до половины лесных угодий. Кислотные дожди наносят урон не только лесам, расположенным на равнинах, ряд повреждений зарегистрирован в высокогорных лесах Швейцарии, Австрии, Италии.
Кислотные дожди и урожайность сельскохозяйственных куль тур. Установлено, что последствия воздействия на сельскохозяйственные культуры кислотных дождей определяются не только их кислотностью и катионным составом, но и продолжительностью, а также температурой воздуха. В общем случае установлено, что зависимость роста и созревания сельскохозяйственных культур от кислотности осадков свидетельствует о взаимосвязи физиологии растений, развития микроорганизмов и ряда других факторов. Отсюда очевидно, что необходим количественный учет всех компонентов кислотных дождей, влияющих на урожайность и качество продукции, а также на сложные процессы функционирования почвенной биоты для каждого конкретного региона.
Кислотные дожди и материалы. Влияние кислотных дождей на широкую гамму конструкционных материалов становится из года в год все очевиднее. Так, ускоренная коррозия металлов под воздействием кислотных осадков, как отмечает американская печать, приводит к гибели самолетов и мостов в США. Серьезной проблемой, как известно, стало сохранение античных памятников в Греции и Италии. Основными повреждающими ингредиентами являются катион водорода, диоксид серы, оксиды азота, а также озон, формальдегид и пероксид водорода.
Интенсивность разрушения материалов зависит: от их пористости, так как чем выше удельная поверхность, тем больше ее сорбционная способность; от конструкционных особенностей, так как при наличии различных выемок они являются коллекторами кислотных осадков; от условий эксплуатации: скорости ветра, температуры, влажности воздуха и т.п.
На практике наибольшее внимание уделяют трем группам материалов: из металлов - нержавеющей стали и оцинкованному железу; из строительных материалов - материалам для наружных конструкций зданий; из защитных - краскам, лакам и полимерам для поверхностных покрытий. При воздействии осадков и газов их повреждающее действие обусловлено интенсивностью каталитических реакций с участием металлов, а также синергизмом (синергизм - способность одного вещества усиливать действие другого), при этом наиболее часто наблюдается равномерная коррозия.
По данным Европейского парламента, экономический ущерб от кислотных осадков составляет 4% валового национального продукта. Это должно учитываться при выборе стратегии борьбы с кислотными дождями в долгосрочной перспективе.
Конкретные меры по уменьшению выбросов серы в атмосферу реализуются в двух направлениях:
использование на ТЭЦ углей с низким содержанием серы;
очистка выбросов.
Малосернистыми считаются угли с содержанием серы менее 1%, а высокосернистыми - с содержанием серы более 3%. Чтобы уменьшить вероятность образования кислотных дождей, высокосернистые угли подвергают предварительной обработке. В состав угля обычно входят пиритная и органическая сера. Современные многостадийные методы очистки угля позволяют извлечь из него до 90% всей пиритной серы, т.е. до 65% общего количества ее. Для удаления органической серы в настоящее время разрабатываются методы химической и микробиологической очистки.
Аналогичные методы необходимо применять и к высокосернистой нефти. Мировые запасы нефти с низким содержанием серы (до 1 %) невелики и составляют не более 15%.
При сжигании мазута с высоким содержанием серы используют специальные химические присадки, которые позволяют снизить содержание диоксида серы в выбросах.
Одним из наиболее простых способов снижения количества оксидов азота при сжигании топлива является проведение процесса в условиях недостатка кислорода, что обеспечивается скоростью подачи воздуха в зону горения. В Японии разработана технология «дожигания» первичных продуктов сгорания. При этом сначала топливо (нефть, газ) сжигают в оптимальном режиме для образования оксидов азота, а затем в зоне дожигания уничтожают непрореагировавшее топливо. При этом реакции, приводящие к восстановлению оксидов, и их выброс снижаются на 80%.
Следующим направлением в решении этой проблемы является отказ от практики рассеивания газообразных выбросов. Их следует не рассеивать, уповая на огромные масштабы атмосферы, а, наоборот, улавливать и концентрировать.
Наиболее эффективный способ очистки выбросов от диоксида серы основан на реакции его с измельченной известью. В результате реакции 90% диоксида серы связывается с известью, образуя гипс, который можно использовать в строительстве. Так, теплоэлектроцентраль мощностью 500 МВт, снабженная установкой для очистки выбросов, дает за год 600 тыс. м 3 гипса.
Перспективной мерой по снижению вредных воздействий является установление лимитов на выбросы. Так, Агенство по охране окружающей среды США установило лимит общего выброса диоксида серы на территории страны, предусмотрев его ежегодное снижение. Это мероприятие дало определенный положительный эффект.