Кислотные дожди и их польза

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности.

Кроме того, кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы. Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ(СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O <=> H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности.

Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота. В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина — кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (H+). Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Водородный показатель (рН) является показателем степени концентрации ионов водорода (H+) в растворе и его используют в том числе и в качестве показателя кислотности воды.

Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую (pH около 6) реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода (СО2). Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (IV) S2 и различными оксидами азота (NхОy). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и тепловых электростанций.

Соединения серы (сульфиды, самородная сера и другие) содержатся в углях и рудах (особенно много сульфидов в бурых углях), при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы (IV) SO2 (сернистый ангидрид), оксид серы (VI) SO3 (серный ангидрид), сероводород — H2S (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые).

При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота (IV) NO2).Вступая в реакцию с водой атмосферы (часто под воздействием солнечного излучения, так называемые “фотохимические реакции”), они превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Негативные последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоемы. Первая стадия – начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема 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 водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, 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. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, «сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов. Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские расходы.

Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов,- это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Но кроме вреда кислотные дожди имеют и полезное действие.

Кислоты, содержащиеся в облаках над океаном, могут разрушать относительно крупные частицы пыли, содержащие железо, на чрезвычайно мелкие и хорошо растворимые наночастицы, которые легко усваиваются планктоном, полагают авторы исследования, опубликованного в журнале Environmental Science and Technology.

Это открытие интересно и с практической точки зрения, как одна из возможностей увеличения биопродуктивности поверхностных вод океана за счет удобрений, для фиксации атмосферного углекислого газа и борьбы с глобальным изменением климата.

Считается, что недостаток железа в той форме, в какой его усваивают микроорганизмы, сильно снижает способность планктона перерабатывать атмосферный углекислый газ в ходе фотосинтеза, и противостоять таким образом глобальному потеплению климата.

Так как облака, содержащие капельки воды с высокой кислотностью, формируются в большей степени в результате промышленных выбросов, ученые полагают, что многие индустриальные страны и в частности Китай, производя много парниковых выбросов, одновременно, в некоторой степени, снижают этот негативный климатический эффект за счет “удобрения” океана.

Для того, чтобы прийти к таким выводам ученые провели эксперименты по получению искусственных облаков в лаборатории. К ним они добавляли частицы пыли, которые поднимаются в атмосферу во время песчаных бурь в Сахаре. Таким образом исследователи смогли отследить все химические процессы протекающие в подобных системах. Свои лабораторные эксперименты авторы публикации подтвердили полевыми наблюдениями.

Климатологам давно известно, что маленькие капли воды, составляющие облака, конденсируются преимущественно вокруг мелких частичек, которыми могут быть даже микроорганизмы. Конденсируясь вокруг пыли промышленных выбросов, такие капли частично ее растворяют, однако повышенная кислотность может ускорить такой процесс многократно.

“Этот процесс происходит в облаках по всему миру, однако для мирового океана он имеет особенно интересные последствия. Нам удалось обнаружить ранее неизвестный источник биологически усваиваемого железа, которое поставляется на поверхность Земли в результате осадков”, сказал руководитель исследования профессор Майкл Кром (Michael Krom) из университета города Лидс в Великобритании, слова которого приводит пресс-служба научно-образовательного учреждения.

www.catalogmineralov.ru

Источник

Кислотные дожди – распространенная проблема на многих территориях по всему миру. Они представляют серьезную опасность для человека и окружающей среды. Поэтому следует правильно бороться с данной проблемой, своевременно выявлять ее, что позволит уберечься от подобного негативного влияния.

Кислотные дожди – что это такое

Считается, что любые осадки должны иметь кислотность, находящуюся в пределах 5,6–5,8 рН. В таком случае вода, выпадающая на конкретной территории, является слабокислым раствором. Он не представляет опасности для окружающей среды и безвреден для людей.

Кислотные дожди

Что такое кислотные дожди

Если кислотность осадков повышается, их называют кислотными. В норме дождь отличается слабокислыми свойствами, что объясняется химической реакцией, которая происходит в воздухе между углекислым газом и водой. Вследствие такого взаимодействия образуется угольная кислота. Именно она придает дождю слабокислые свойства. Повышение кислотности осадков объясняется присутствием в составе нижних слоев атмосферы различных загрязняющих веществ.

Чаще всего данное явление вызвано оксидом серы. Он вступает в фотохимическую реакцию, что приводит к образованию серного ангидрида. Данное вещество взаимодействует с водой, что заканчивается формированием сернистой кислоты. Постепенно она окисляется при высокой влажности воздуха. В результате формируется особенно опасная серная кислота.

Другим веществом, которое провоцирует кислотные дожди, называют оксид азота. Он таким же образом вступает в химическую реакцию с частицами воздуха и воды, формируя опасные соединения. Основной опасностью таких осадков называют то, что они внешне никак не отличаются от обычных по цвету или запаху.

Образование кислотных дождей

Причины появления кислотных дождей

Причинами появления осадков с повышенной кислотностью называют:

Причины образования кислотных дождей

Почему образовываются кислотные дожди

выхлопы транспортных средств, которые работают на бензинном топливе. При сгорании вредные вещества поступают в атмосферу, загрязняя ее;
работа тепловых электростанций. Для производства энергии сгорают миллионы тонн топлива, что негативно сказывается на экологии;
добыча, переработка и использование различных полезных ископаемых (руда, газ, уголь);
следствие извержения вулканов, когда в окружающую среду попадает много кислотообразующих выбросов;
активные процессы разложения биологических остатков. В результате образуются химически активные соединения (сера, азот);
деятельность промышленных объектов, занимающихся металлообработкой, машиностроением, производством изделий из металла;
активное использование аэрозолей и спреев, содержащих хлороводород, что приводит к загрязнению атмосферы;
использование кондиционеров и холодильного оборудования. Они работают за счет фреона, утечки которого особенно опасны для экологии;
производство строительных материалов. В процессе их изготовления образуются вредные выбросы, провоцирующие кислотные дожди;
удобрение грунтов азотсодержащими составами, которые постепенно загрязняют атмосферу.

Воздействие кислотных осадков на человека и экологию

Осадки, загрязненные кислотными веществами, очень опасны для всей экосистемы – флоры, фауны и человека. Такие дожди способны спровоцировать серьезные экологические проблемы, требующие комплексного подхода к их решению.

Влияние кислотных осадков на окружающую среду

При попадании кислотных осадков в грунт уничтожаются питательные вещества, необходимые для нормального роста растений. Они вытягивают на поверхность грунта опасные для человека металлы (свинец, алюминий), которые ранее находились в неактивном состоянии. При длительном воздействии на грунт данного фактора, он становится непригодным для выращивания сельскохозяйственных культур. А для восстановления его свойств требуется не один год и кропотливая работа специалистов.

Такое же негативное влияние осадков с повышенной кислотностью оказывается и на состояние водоемов. Они становятся непригодными для жизни рыб и роста водорослей, поскольку нарушается баланс их естественной среды обитания.

Также высокая кислотность осадков приводит к загрязнению воздуха. Воздушные массы наполняются огромным количеством токсичных частиц, которые вдыхаются человеком и остаются на поверхности зданий. Они разрушают лакокрасочные покрытия, облицовочные материалы, металлические конструкции. В результате нарушается внешний вид зданий, памятников, автомобилей и всего, что находится на открытом воздухе.

Ущерб, который нанесли кислотные дожди памятникам архитектуры

Последствия выпадения кислотных осадков

Кислотные дожди приводят к глобальным экологическим проблемам, которые затрагивают каждого человека:

Влияние кислотных дождей на окружающую среду

изменяется экосистема водоемов, что приводит к гибели рыб и водорослей;
воду из загрязненных водоемов невозможно использовать из-за повышенной концентрации в ее составе токсинов;
повреждение листвы и корней деревьев, что приводит к их гибели;
грунт, где постоянно отмечают повышенную кислотность осадков, становится непригодным для роста каких-либо растений.

Кислотные дожди негативным образом сказываются не только на состоянии флоры и фауны, но и на жизнедеятельности человека. Гибель скота, промысловых видов рыбы и урожая негативно влияет на экономическую ситуацию в стране. А порча имущества (облицовки зданий, объектов, представляющих архитектурную или историческую память) приводит к дополнительным расходам на их восстановление.

Вред кислотных дождей на здоровье человека

Подобные осадки крайне негативно сказываются и на здоровье населения. Люди, имеющие хронические заболевания дыхательной системы, попавшие в зону поражения кислотными дождями, почувствуют ухудшение самочувствия.

Очень опасны для людей растения, рыба, животные, находящиеся на территории, где постоянно наблюдают такие осадки. Регулярно употребляя подобную пищу, в организм проникают соединения ртути, свинца, алюминия. Вещества, находящиеся в кислотных дождях, вызывают у человека серьезные патологии. Они нарушают работу сердечно-сосудистой, нервной системы, печени, почек, вызывают интоксикацию, генетические мутации.

Как уберечься от кислотных осадков

Осадки с повышенной кислотностью являются серьезной проблемой в Китае, России и США, где находится много вредных металлообрабатывающих и угледобывающих предприятий. Бороться с этой проблемой локально невозможно. Необходимо принимать комплексные меры, обеспечить взаимодействие нескольких государств. Ученые во всем мире разрабатывают эффективные очистные системы, которые позволят минимизировать вредные выбросы в атмосферу.

Как уберечь себя от кислотных осадков

Простой человек сможет обезопаситься от воздействия кислотного дождя при помощи зонта и дождевика. Рекомендуется вовсе не выходить на улицу в плохую погоду. Во время дождя необходимо закрыть все окна и не открывать их еще некоторое время после его завершения.

Видео по теме: Кислотные дожди

Источник

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:

снег;
град;
дождь;
туман.

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.

А Вы сортируете мусор?

ДаНет

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Источник