<<
>>

Кислотные дожди


Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе.
Их жертвами становятся земля, водоемы, растительность, животные и постройки.
При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержатся диоксиды серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут. Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.
Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии, увы, сопровождается закислением окружающей среды. Трубы теплоэлектростанций достигают 250—300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории.
Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т. е. рН=7 (pH — показатель, характеризующий кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (pH 5,6—5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Уменьшение pH на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две — в 100 раз и т. д. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал дождь с pH 2,4, — это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.
В 1996 г. на территории России вместе с осадками выпало более 4 млн т серы и 1,25 млн т нитратного азота. Особенно тревожная ситуация сложилась в Центральном и Центрально-Черноземном районах, а также в Кемеровской области и Алтайском крае, Норильске. В Москве и Санкт-Петербурге с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1300 кг серы на 1 км2. Заметно меньше кислотность осадков в прибрежной зоне северных, западно- и восточносибирских морей. Самым благоприятным регионом в этом отношении признана Республика Саха (Якутия).
В 70-х годах XX в. в реках и озерах Скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед — кислотные дожди.
Показатель pH меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду, однако буферные возможности природы небеспредельны.

В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотности воды. Использование фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды.
Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей, снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.
Огромный вред кислотные дожди наносят лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность алюминия в почвах, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и накапливает больше вредных веществ за тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изре- живаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора.
Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.
Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость болезням и паразитам, падает урожайность.
Специалисты американского Университета штата Северная Каролина изучили воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы формировалось меньше зерен, чем при орошении чистой водой. Причем чем больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен образовывалось в початках. Кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен.
Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подверженными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наиболее восприимчивыми — озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер.
Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и С02), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (CaS04). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне — Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портландского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.
Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шартре, Кентербери, Эрфурте, Берне, в других городах Европы, могут быть полностью утрачены в ближайшие 15—20 лет.
Изучив новые данные о кислотности осадков, выпадающих в различных регионах Западной Европы, и о воздействии их на здания и сооружения, сотрудники Дублинского университета (Ирландия) выявили, что самое катастрофическое положение сложилось в центре Манчестера (Великобритания), где за 20 месяцев кислотные осадки растворили более 120 г на 1 м2 камня (песчаника, мрамора или известняка).
Город пострадал очень сильно, хотя общее количество осадков в наблюдаемый отрезок времени было крайне низким. Очевидно, слишком высока была степень их кислотности.
За Манчестером следует Липхун (графство Гэмпшир в Великобритании) и Антверпен (Бельгия), где каждый камень под открытым небом потерял 100 г на 1 м2. Даже такие известные загрязненностью атмосферы города, как Афины, Копенгаген и Амстердам, подверглись кислотному разрушению в значительно меньшей степени.
Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами — ртутью, свинцом, кадмием и т. п.
Экологи бьют тревогу: в дождевой воде зафиксирован повышенный уровень вредных химических соединений, которые могут причинить вред здоровью. Медики рекомендуют не попадать под участившиеся дожди.
Химический состав обыкновенного дождя может значительно отличаться в зависимости от того, где именно сформировались дождевые облака и над каким местом пролились. В Москве каждый третий—пятый дождь можно отнести к категории кислотных. Но это не рекорд. Например, в Китае приблизительно 85% дождей содержат кислоты. Но далеко не все вредные вещества в московских дождях — наши собственные. Существует так называемое циркумполярное распределение ветров. Это вращение воздушных масс вокруг полюсов с запада на восток.

В атмосфере города всегда присутствуют и нейтрализующие кислоты вещества. И все же столичные медики рекомендуют не попадать под дождь. Если вы забыли зонтик дома, то, попав под дождь, постарайтесь найти какое-нибудь укрытие или хотя бы спрятать от осадков голову.
От концентрации вредных примесей в дождевой воде и времени воздействия на организм зависит реакция на кислотные дожди. Они могут вызвать разные реакции — немедленную и отсроченную. К немедленным относятся покраснение кожи, зуд. А к отдаленным — выпадение волос, нарушение биохимических процессов.
В больших городах режим выпадения осадков также значительно сдвигается из-за хозяйственной деятельности, что становится одной из причин частых засух и долгих периодов дождей.
Правда, теперь люди умеют вызывать дожди сами, когда нужно. Безопасен ли этот способ «управления погодой», не вреден ли он для здоровья?
Реагенты, сбрасываемые с самолетов в центр облака, безвредны. Применяются жидкий азот, углекислота, лед. Эти вещества не представляют абсолютно никакого вреда для человека и окружающей среды. В России создана своя технология использования реагентов. На Западе облака «засев» облака снизу. А у нас реагенты чаще доставляются непосредственно в зону, где это необходимо. Такой метод экономически выгоднее.
Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70—80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.
Наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков в России ведут более 130 станций, отбирающих на химический анализ суммарные пробы, и 160 пунктов, на которых в оперативном порядке измеряют только величину pH. Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабораториях.
Контроль загрязнения снежного покрова на территории России проводится на 484 пунктах. Пробы забираются на наличие ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов, определяют значение pH.
<< | >>
Источник: Новиков Ю. В.. Экология, окружающая среда и человек: Учеб, пособие для вузов, средних школ и колледжей. 2005

Еще по теме Кислотные дожди:

  1. § 83. КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ
  2. Кислотные осадки
  3. Кислотное загрязнение, тропосферный озон и связанные с ними загрязняющие вещества
  4. ГЛАВА 15 Кислотно-основное состояние
  5. Основные изменения кислотно-основного состояния и их компенсация
  6. Основные физиологические показатели кислотно-основного состояния
  7. 6.1. Программная лекция 6.1. по модулю 6 "Основы неоэкологии: - Глобальные проблемы неоэкологии"
  8. ЗНАЧЕНИЕ КОНСТАНТЫ Aj ДЛЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВОДОЕМЫ ВЕЩЕСТВ
  9. Последствия загрязнения атмосферы
  10. Исследовательская деятельность как средство воспитания экологической культуры
  11. 14.3. Физические и экологические последствия загрязнения атмосферы