Кислотные дожди

На сегодняшний день науке известно, что дальнейшее закисление ок-ружающей среды находится в зависимости от того, как будет обстоять дело с антропогенными выбросами оксидов азота и серы в атмосферу. Безусловно, предсказать это довольно трудно. Но можно сделать определенное заключение на основании анализа интенсивности выбросов в прошлом. Оцененный таким образом выброс двуокиси серы в будущем тысячелетии существенно больше сегодняшнего уровня. Согласно этому ожидается рост закисления окружающей среды, а наносимый кислотными осадками ущерб будет катастрофическим. Это вызывает большое беспокойство, если принять во внимание, что и сегодняшние уровни выброса уже привели к ужасающим последствиям.
Неблагоприятным является и положение с выбросами оксидов азота, так как антропогенные ...

Введение 3
1 Понятие и причины возникновения кислотных дождей 5
2 Влияние кислотных дождей на экосистему и людей 8
3 Способы защиты от кислотных дождей 16
Заключение 19
Список использованных источников 21

Интенсификация деятельности человека в 20-м веке привела к существенному нарушению существовавшего в природе равновесия, в результате чего появилось большое количество проблем, которые связаны с защитой окружающей среды. Среди довольно серьезных проблем экологического характера наибольшее беспокойство вызывает нарастающее загрязнение воздушного бассейна Земли примесями, обладающими антропогенной природой. Атмосферный воздух служит основной средой деятельности биосферы, в частности человека. В период научно-технической и промышленной революции вырос объем эмиссии в атмосферу аэрозолей и газов антропогенного происхождения. По ориентировочным сведениям каждый год в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенопроизводных и иных соединений. Основными источник ами атмосферных загрязнений вы-ступают энергетические установки, в которых применяется минеральное топливо, предприятия цветной и черной металлургии, нефтехимической и химической промышленности, автомобильный и авиационный транспорт.
Попадая в атмосферу, многие загрязнения подвергаются химическим или фотохимическим превращениям с участием компонентов воздуха. Ко-нечные продукты химических превращений удаляются из атмосферы с осадками или выпадают на поверхность Земли с аэрозолями. Попадая на поверхность биологических объектов, строительных конструкций и иных предметов, загрязнения и продукты их превращения интенсифицируют физико-химические процессы разрушения органических веществ, неорганических материалов и металлов.
Ущерб, причиняемый живой природе атмосферными загрязнениями и продуктам производственной деятельности человека, сложно оценить, но распространение аллергических заболеваний, загрязнение водных бассейнов, гибель лесов, нарушение биологического равновесия в экосистемах не в последнюю очередь связаны с высокими концентрациями агрессивных примесей в атмосфере.
Под популярным названием «кислотные дожди» скрывается сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых - рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера.
Кислотные дожди в особенности характерны для стран Северной и Западной Европы, Канады, США, промышленных районов Российской Федерации, Украины и других государств.
Цель данной работы состоит в исследовании понятия и сущности ки-слотных дождей.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:
- выявить причины кислотных дождей;
- рассмотреть сущность такого явления, как кислотные дожди;
- изучить влияние кислотных дождей на людей и экосистему в целом;
- раскрыть способы защиты от кислотных дождей.
Объектом исследования выступают кислотные дожди, предметом – их сущность, причины, опасность, последствия и средства защиты от их негативного воздействия.

Большой вред причиняют кислотные дожди лесам. Леса высыхают, образуется суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это может приводить к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. В особенности страдают хвойные деревья, поскольку хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же промежуток времени. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, гибнет часть кроны, преждевременно опадает листва, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не осуществляется.
Все более значительный ущерб кислотные дожди причиняют сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, меняется обмен веществ в клетках, растения замедляют развитие и рост, снижается их сопротивляемость к паразитам и болезням, падает урожайность.
Научные сотрудники американского университета штата Северная Каролина исследовали влияние, оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под воздействием кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы образовалось меньше зерен, нежели при орошении чистой водой. Причем чем больше в дождевой воде было содержание кислоты, тем меньше зерен сформировалось в початках. Вместе с тем было выяснено, что кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного воздействия на образование зерен.
Были осуществлены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подвергнутыми вредоносному влиянию оказались листья сои, томатов, фасоли, баклажанов, табака, хлопчатника и подсолнечника. Наименее восприимчивыми - кукуруза, озимая пшеница, салат, клевер и люцерна.
Кислотные осадки не только убивают живую природу, но и разрушают архитектурные памятники. Твердый, прочный мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО4).
Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают такой мягкий материал. Исторические памятники Рима и Греции, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются буквально на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу - шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне - Вестминстерскому аббатству и Тауэру. В Голландии тают статуи на соборе Святого Иоанна. На соборе Святого Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на глубину 2,5 см. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.
Более 100 тысяч ценнейших витражей, которые украшают соборы в Контербери, Шатре, Кёльне, Праге, Эрфурте, Берне, в иных городах Европы могут быть абсолютно утрачены в течение ближайших 15- 20 лет.1
Исследовав новые сведения о кислотности осадков, которые выпадают в разных регионах Западной Европы, и о влиянии их на здания и сооружения, сотрудники Дублинского университета (Ирландия) определили, что наиболее катастрофическое положение образовалось в центре Манчестера (Великобритания), где за 20 месяцев кислотные осадки растворили более 120 г на 1 м2 камня (известняка, мрамора или песчаника).
Город значительно пострадал, хотя общее количество осадков в наблюдаемый промежуток времени там было крайне небольшим. Очевидно, чрезмерно высока была степень их кислотности.
За Манчестером следуют Антверпен (Бельгия) и Липхун (графство Гэмпшир в Великобритании), где каждый камень под открытым небом потерял 100 г с 1 м2. Даже такие известные загрязненностью атмосферы города, как Амстердам, Копенгаген и Афины, были подвержены кислотному разрушению в гораздо меньшей мере.
Страдают от кислотных дождей и люди, которые вынуждены потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами - кадмием, свинцом, ртутью.1
Спасти природу от закисления очень важно. Для этого необходимо резко уменьшить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но прежде всего сернистого газа, поскольку именно серная кислота и ее соли на 70--80% обусловливают кислотность дождей, которые выпадают на больших расстояниях от места промышленного выброса.
Наблюдения за кислотностью и химическим составом осадков в Российской Федерации осуществляют 131 станция, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, и 108 пунктов, на которых в оперативном порядке измеряют лишь величину рН. Анализ проб осадков на содержание от 11 до 20 компонентов осуществляется в пяти кустовых лабораториях.
Система контроля загрязнения снежного покрова на территории российского государства проводится на 625 пунктах, обследующих площадь в 15 млн. км2. Пробы забирают на наличие ионов сульфата, тяжелых металлов, нитрата аммония, определяют уровень рН.
Природные осадки имеют различную кислотность, но в среднем рН=5,6. Кислотные дожди с рН < 5,6 представляют значительную угрозу, в особенности если величина рН падает ниже 5,1.
Ниже перечислены основные последствия выпадения кислотных дождей:
1. Повреждение отделки автомобилей, зданий и статуй.
2. Гибель водных растений, рыб и микроорганизмов в реках и озерах.
3. Снижение способности к воспроизводству форели и лососей при рН < 5,5.
4. Гибель и уменьшение продуктивности множества видов фитопланктона, когда рН<6 - 8.
5. Разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7.
6. Ослабление или гибель деревьев, в особенности хвойных пород, произрастающих на больших высотах, ввиду вымывания из почвы натрия, кальция и иных питательных веществ.
7. Повреждение корней деревьев и гибель множества видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов свинца, алюминия, кадмия и ртути.
8. Ослабление деревьев и усиление их подверженности насекомым, болезням, засухам, мхам и грибам, которые процветают в кислой среде.
9. Замедление роста культурных растений, таких, как соя, помидоры, фасоль, шпинат, табак, морковь, капуста-брокколи и хлопок.
10. Рост популяции 81агола, который вызывает серьезную кишечную инфекцию, поражающую альпинистов и скалолазов, пьющих воду из, казалось бы, чистых горных ручьев.
11. Появление и обострение множества болезней дыхательной системы человека, преждевременная гибель людей.1
Кислотные дожди иллюстрируют пороговый эффект. Большая часть почв, озер и рек содержат щелочные химические вещества, которые могут взаимодействовать с некоторым количеством кислот, нейтрализуя их. Но регулярное многолетнее воздействие кислот истощает большую часть из этих сдерживающих закисление веществ. Впоследствии как бы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Когда это осуществляется, какие-либо меры по предотвращению значительного ущерба предпринимать уже поздно. Опоздание составляет 10 - 20 лет.
Кислотные дожди уже выступают серьезной проблемой в Центральной и Северной Европе, на юго-востоке Канады, на северо-востоке Соединенных Штатов, в некоторых районах Бразилии, Китая и Нигерии. Все большую угрозу они начинают представлять в промышленных регионах Африки, Латинской Америки и Азии и в некоторых местах на западе Соединенных Штатов (главным образом из-за сухих осадков). Выпадают кислотные дожди и в ряде тропических районов, где промышленность почти не развита, главным образом ввиду выделения оксидов азота при сжигании биомассы. Большинство кислотообразующих веществ, произведенных в одном государстве, переносится преобладающими приземными ветрами на территорию другого. Более трех четвертей кислотных дождей в Швейцарии, Норвегии, Швеции, Австрии, Финляндии и Нидерландах приносится в эти государства ветром из промышленных районов Восточной и Западной Европы.
Более половины кислотных осадков в густонаселенных районах юго-восточной Канады и востока Соединенных Штатов обуславливаются выбросами крайне сконцентрированных организаций в сфере угольной и нефтяной энергетики и промышленных предприятий в семи штатах Центра и верхнего Среднего Запада - Индианы, Огайо, Пенсильвании, Миссури, Иллинойса, Западной Виргинии и Теннеси. Уровень кислотности осадков над большей частью Востока Северной Америки составляет 4,0-4,2.
Это в 30-40 раз больше, чем кислотность нормальных осадков, которые выпадали в указанных местах несколько десятилетий назад. Штатами, выбрасывающими наибольшее количество кислотообразующих веществ, являются Индиана, Калифорния, Техас и Огайо.
Примерно 75% кислотных осадков, которые выпадают в Канаде, приносятся ветрами из Соединенных Штатов, и лишь 15% кислотных осадков, выпадающих в северо-восточных штатах, обусловлено выбросами на непосредственно канадской территории.1
Такой большой положительный баланс переноса кислотных осадков между Канадой и Соединенными Штатами привел к обострению отношений между двумя государствами.
Канадские ученые и чиновники и многие ученые США критиковали правительство США за недостаточно оперативные действия по уменьшению вредных выбросов промышленных предприятий и электростанций по крайней мере на 50%. Согласно оценкам Министерства окружающей среды провинции Онтарио, кислотные осадки угрожают 48 тысячам канадских озер с их индустрией спортивного рыболовства (1,1 млрд. долларов в год) и туризма (10 млрд. долларов в год). Жители Канады также обеспокоены тем, что кислотные осадки наносят вред лесному хозяйству и связанным с ним отраслям, которые дают работу каждому десятому жителю государства и приносят ущерб в размере 14 млрд. долларов в год.
Согласно оценке Национальной академии наук, ущерб от кислотных осадков в Соединенных Штатах уже составляет, по меньшей мере, около 6 млрд. долларов в год и будет резко расти, если не предпринять немедленных действий. Стоимость сокращения объема данных загрязнителей составит от 1,2 млрд. до 20 млрд. долларов в зависимости от уровня очистки и технологии, которая будет применена.
В некоторых областях почвы содержат известняк и иные щелочные вещества, которые могут нейтрализовать кислоты. Но кислые почвы в других районах практически не способны к нейтрализации кислот. Помимо этого, повторное воздействие на любые почвы кислотных осадков может в принципе истощить содержащиеся в них вещества, нейтрализующие кислоты. Кислотный речной сток может погубить многие формы жизни в озерах и реках. Так же как и почвы, некоторые озера и реки в особенности чувствительны к воздействию кислоты из-за низкого содержания щелочей (особенно иона бикарбоната), которые могли бы способствовать нейтрализации поступающих в них кислот.
3 Способы защиты от кислотных дождей
Кислотные дожди могут оказывать как прямое, так и косвенное влияние на неживую и живую природу. Из этого следует, что меры по частичному восполнению ущерба или предотвращению последующего разрушения окружающей среды могут быть разными.
Наиболее эффективным методом защиты может считаться существенное сокращение выбросов окиси азота и двуокиси серы. Этого можно добиться несколькими способами, в том числе посредством сокращения применения энергии и разработки электростанций, не применяющих минеральное топливо. Иные возможности уменьшения выброса загрязнений в атмосферу - удаление серы из топлива при помощи фильтров, регулирование процессов горения и иные технологические решения.
Уменьшение содержания серы в разных видах топлива также можно рассматривать в качестве меры по защите окружающей среды. Лучше всего было бы применять топливо с низким содержанием серы. Но подобных видов топлива довольно немного. По приближенным оценкам из известных на сегодняшний день мировых запасов нефти лишь 20% имеют содержание серы менее 0, 5%. Среднее содержание серы в применяемой нефти растет, поскольку нефть с низким содержанием серы добывается ускоренными темпами.
Так же обстоит дело и с углями. Угли с низким содержанием серы находятся фактически лишь в Канаде и Австралии, но это лишь небольшая часть существующих залежей угля. Содержание серы в углях колеблется от 0,5 до 1,0%.1
Таким образом, энергоносители с низким содержанием серы существуют в ограниченном количестве. Если мы не хотим, чтобы содержащаяся в нефти и угле сера попала в окружающую среду, важно принять меры для ее удаления.
Во время переработки (дистилляции) нефти остаток (мазут) содержит значительное количество серы. Удаление серы из мазута - процесс довольно трудный, а в результате удается освободиться лишь только от 1/3 или 2/3 серы. К тому же процесс очистки мазута от серы требует от производителя существенных капитальных вложений.