Кислотные дожди — это… кислотные дожди: причины. проблема кислотных дождей

Подробный обзор

Последствия кислотных осадков

После выпадения кислотных дождей их последствия могут привести к проблемам в экологическом и экономическом плане региона. Токсичные соединения способны храниться воде и почве в течение 5-15 лет.

При попадании в грунт яды начинают разрушать питательные вещества, необходимые для развития растений, и высвобождают на поверхность соли свинца, алюминия или ртути. Почва становится непригодной для выращивания растений. Высокая концентрация кислот в дождевой воде может привести к гибели взрослых растений и зародышевых семян. Некоторое количество ядовитых соединений остается в воздухе.

Кислотные ливни приводят к появлению следующих глобальных проблем экологического плана:

  1. Изменение структуры воды, повышение ее жесткости, насыщение кислотами и токсинами. Такой эффект вызывает гибель животных и растений, потому что жидкость становится непригодной для питья. Содержание в воде тяжелых металлов после выпадения КД превышает норму в 4-8 раз.
  2. Повреждения листвы и корневой системы приводят к вымиранию растений и травоядных животных. Отсутствие дии вынуждает хищников охотиться в другой местности, это приводит к нарушению пищевой цепи.
  3. Наблюдается сильное загрязнение почвенного слоя и воздушной оболочки. Токсины вместе с пылью могут переноситься с ветром на большие расстояния, продолжая отравлять окружающую среду.

Влияние кислотных осадков на человека

Кислотные осадки негативно отражаются на жизнедеятельности и здоровье человека. Химические вещества вымывают из стекол и некоторых строительных материалов поликарбонаты, провоцируют развитие ржавчины и коррозию металлов, что ускоряет процесс разрушения построек. Под воздействием кислых дождевых вод погибает скот, страдают рыбные хозяйства и сельскохозяйственные угодья.

  • бронхита;
  • воспаления легких;
  • трахеита;
  • получения химических ожогов;
  • бронхиальной астмы.

Становится опасно принимать в пищу выловленную рыбу и мясные изделия. Наиболее токсичные соединения (ртуть, свинец, сера, мышьяк и селен) не разрушаются под воздействием термической обработки. Поэтому в продуктах животного происхождения могут сохраниться неорганические кислоты и ядовитые соли, способные вызвать пищевую интоксикацию. Отравление приводит к тяжелым нарушениям в работе печени, поджелудочной железы и почек, негативно отражается на функциональной активности нервной и кровеносной системы.

Воздействие кислотных осадков на экологию

Негативное влияние КД а окружающую среду остро проявляется на озерах и крупных реках. Для развития флоры и фауны требуется нейтральная среда. Смещение водородного показателя в кислую или щелочную сторону вызывает гибель организмов и экосистем. Закисление водоемов приводит к масштабным потерям растений и животных, утрате рыбных ресурсов, миграции некоторых видов и нарушению пищевой цепи.

Вред кислотных дождей для почвенного слоя обусловлен вымыванием питательных соединений. Земля насыщается ионами токсичных и тяжелых металлов. Следует задумываться над вопросом, какой вред растениям наносят КД: разрешение корневой системы, расщепление лиственного покрова и нарушение автотрофного питания посредством фотосинтеза.

Экономические последствия

Негативные последствия кислотного дождя отражаются не только в экологическом, но и в экономическом плане. Жидкие химические вещества вредят лесам и растениям, выращиваемым на сельскохозяйственных угодьях, которые после окончания экологической катастрофы требуют больших денежных затрат на восстановление. Потери урожая могут спровоцировать вспышки голода в бедных и аграрных регионах, гибель растений и животных в лесах нарушает экологический фон. Для посадки новых деревьев и выращивания животных государства также тратят крупные суммы.

Кислоты наносят химические ожоги на тела людей, из-за чего возрастает потребность в бесплатной медицинской помощи и лекарственных препаратах. Для компенсации последствий от экологической проблемы необходимо потратить около 40 млрд долларов.

Последствия

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

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

Из-за образования кислотных дождей страдают все части биосферы:

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

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

Кислотные дожди - это... кислотные дожди: причины. проблема кислотных дождей

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

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.

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.

Как уберечься от кислотных дождей и предотвратить их появление

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

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

Чтобы уберечь себя от негативных последствий кислотных дождей, обязательно пользуйтесь зонтом и дождевиком во влажную погоду. Страшнее всего попадание капель на открытые участки кожи

При этом следует понимать, что невооруженным глазом отличить кислотный дождь от обычного невозможно, поэтому соблюдать меры предосторожности необходимо постоянно

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

Под термином «кислотный дождь» подразумевают любые осадки, в том числе туман и снег, град и дождь, если они имеют кислую реакцию, снижают рН осадков. Это происходит из-за растворения в воде оксидов азота и серы, которые переходят в кислоты. На других планетах (Венере, Марсе) кислотные дожди идут постоянно.

Первым про кислотные дожди начал говорить Роберт Смит, но его теорию в 1872 году о вреде таких осадков отвергли. Дождевая вода сама по себе не нейтральной реакции, она слабокислая с рН 5,6-5,7. Это происходит из-за того, что углекислый газ, который всегда присутствует в атмосфере, вступает в реакцию с водой и образует не сильную угольную кислоту. Если же в воздухе повышено содержание оксидов серы и азота, то кислотность осадков сильно понижается и получаются кислотные дожди.

Оксиды попадают в атмосферу с выбросами промышленных предприятий и транспорта. Больше всего этому способствуют теплоэлектростанции и металлургические комбинаты. Сера содержится в топливе, особенно в буром угле, при сжигании которого она образует с кислородом оксиды и сероводород. Азот также присутствует в угле, особенно много его в торфе, при горении он переходит в оксиды азота. Из оксидов этих элементов при взаимодействии с водой атмосферы получается азотная или азотистая кислота, серная и сернистая. Они в виде дождя или снега выпадают на землю. Это происходит во всех уголках планета.

Кислотные дожди очень губительны. Они приводят к таким негативным последствиям:

  • Уничтожают леса и другую растительность.
  • Приводят к потере урожая сельскохозяйственных культур.
  • Меняют кислотность воды в водоемах, что делает ее непригодной для существования рыбы и других гидробионтов.
  • Из-за кислой воды в реках из донного ила в воде активнее растворяются соединения тяжелых металлов, что делает воду непригодной для целей водоснабжения населения.
  • Снижают плодородность и способствуют попаданию токсических веществ в почву.
  • Разрушают различные постройки, здания, памятники.
  • Вызывают коррозию металлических предметов, в том числе трубопроводов и машин.

Выделяют три стадии влияния кислотных дождей на воду. На первой стадии страдают водные растения и снижается концентрация кислорода в воде, она «зацветает», покрывается сине-зелеными водорослями. На второй стадии гибнут бактерии, обитающие в донном иле и отвечающие за разложение органических остатков. Органика скапливается на дне, гибнет планктон. Эти две стадии не так страшны, поскольку их последствия обратимы: как только кислотные осадки прекращаются и рН восстанавливается, эти проблемы исчезают. Третья стадия – самая губительная. Если вода достигает рН 4,5, то погибает вся рыба, насекомые, земноводные. Спасти водоем будет невозможно.

Самый кислотный дождь был зафиксирован в Книге рекордов Гиннесса. Он прошел в США в 1982 году, его рН составила 2,8. Бороться с кислотными дождями можно только одним путем: уменьшать количество оксидов азота и серы, которые выбрасываются в атмосферу.

Экологические и экономические последствия

Лес после кислотного дождя

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются во многих странах земного шара.

Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоёмы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна.

Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоёмы:

Первая стадия  с увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоёма пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки.
Вторая стадия  кислотность повышается до рН 5,5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон — крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ.
Третья стадия  кислотность достигает рН 4,5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем.

По мере накопления органических веществ на дне водоёмов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв.

Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания.

Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Учёные считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, «сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон и тяжёлые металлы, в совокупности приводит к деградации лесов».

Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования[какого?], составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1,7 миллиардов долларов от потери лесов; 8,3 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Миннесота 40 миллионов долларов на медицинские расходы.

Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов[каких?], — это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

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:

  1. Солнечную энергию, которая вырабатывается в кремниевых полупроводниковых батареях с помощью физических и химических реакций.
  2. Ветрогенераторы для получения электричества.
  3. 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.

Советуем почитать: Как правильно утилизировать стиральную машину?

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%.

Эмиссия химикатов, приводящих к окислению

Самый важный газ, который приводит к окислению, является двуокисью серы

Эмиссия окисей азота, которые окислены, чтобы сформировать азотную кислоту, имеет увеличивающуюся важность из-за более строгого контроля над эмиссией серы, содержащей составы. 70 Тг (S) в год в форме ТАК прибывают из сгорания ископаемого топлива и промышленности, 2,8 Тг (S) от пожаров и 7-8 Тг (S) в год с вулканов

Природные явления

Основные природные явления, которые вносят производящие кислоту газы в атмосферу, являются выбросами вулканов. Таким образом, например, fumaroles от кратера Laguna Caliente Вулкана Poás создают чрезвычайно большое количество кислотного дождя и тумана, с кислотностью настолько же высоко как pH фактор 2, очищая область любой растительности и часто вызывая раздражение к глазам и легким жителей в соседних урегулированиях.

Производящие кислоту газы также созданы биологическими процессами, которые происходят на земле в заболоченных местах, и в океанах. Главный биологический источник серы, содержащей составы, является сульфидом этана.

Азотная кислота в дождевой воде — важный источник фиксированного азота для жизни растения и также произведена электрической деятельностью в атмосфере, такой как молния.

Кислые депозиты были обнаружены в ледниковом льду тысячи лет в отдаленных частях земного шара.

Почвы хвойных лесов естественно очень кислые из-за потери игл, и результаты этого явления не должны быть перепутаны с кислотным дождем.

Деятельность человека

Основная причина кислотного дождя — составы серы и азота из человеческих источников, таких как производство электроэнергии, фабрики и автомашины. Комплексы электроэнергии, использующие уголь, среди самых больших факторов газообразных загрязнений, которые ответственны за кислый дождь. Газы могут быть несомыми сотнями километров в атмосфере, прежде чем они будут преобразованы в кислоты и депонированы. В прошлом у фабрик были короткие трубы, чтобы освободить дым, но это вызвало много проблем в местном масштабе; таким образом у фабрик теперь есть более высокие трубы дыма. Однако рассеивание от этих более высоких стеков заставляет загрязнители нестись дальше, нанося широко распространенный ущерб экологии.

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:

  1. Солнечную энергию, которая вырабатывается в кремниевых полупроводниковых батареях с помощью физических и химических реакций.
  2. Ветрогенераторы для получения электричества.
  3. 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%.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий