"Кислотные дожди": понятие, вред, защита - Экосистема. Характеристика, примеры
Кислотные осадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного развития, может вызывать в результате существенные экономические и социальные издержки. Окисление почв и вод - это комплекс причин, исходных условий и следующих один за другим процессов в химической и биологической системах, которые мы обобщенно называем нашей окружающей средой.
Часть процессов окисления является природной, но данные изменения кислотности в системах почвы и воды, ни по скорости, ни по общему обхвату, не могут быть сравнены с окислением, ставшим результатом собственной деятельности человека в промышленной и энергетической областях, а также в определенной части современного использования земли.
Чтобы более полно охарактеризовать понятие "кислотный дождь", необходимо определиться с терминологией. Этому термину уже более ста лет и впервые он был употреблен в 1872 году англичанином Ангустом Смитом, изучавшим эффекты смога в Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и к теории кислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же их в существовании нет никаких сомнений.
Термин "кислотность водного раствора" - это химический термин. Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора С(Н+) (моль/л или г/л). Щелочность водного раствора определяется присутствием гидроксильных ионов ОН - и характеризуется их концентрацией С(ОН-). Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентраций водородных и гидроксильных ионов - величина постоянная, равная С(Н+)*С(ОН-)=10-14, другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот.
Раствор является нейтральным, если концентрации водородных и гидроксильных ионов одинаковы и равны (каждая) 10-7 моль/л. Такое состояние характерно для химически чистой воды.
Из сказанного следует, что для кислых сред выполняется условие: 10-7<С(Н+)?100, а для щелочных сред: 10-14?С(Н+)<10-7.
В 1909г. Сорензеном было предложено применять вместо подлинных значений С(Н+) и С(ОН-) их отрицательные логарифмы, чтобы избавиться от отрицательных степеней в значениях С(Н+) и С(ОН-). Отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов называется водородным показателем и обозначается рН: рН=-lg С(Н+).
Шкала кислотности идет от рН=0 (крайне высокая кислотность) через рН=7 (нейтральная среда) до рН=14 (крайне высокая щелочность). Показатель кислотности рН различных веществ, встречающихся в повседневной жизни. Изменение значения рН на единицу соответствует изменению концентрации ионов водорода в 10 раз. Таким образом, согласно учению о кислотности, широко распространенный термин "кислотные дожди" обозначает осадки с рН меньше 5,7.
Виной таким изменениям - оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемые в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. В воздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды, образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условиях становятся частью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов и нитратов в атмосфере велика, то дождь или снег получается значительно закисленным.
По ряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредных эффектов, атмосферным загрязнением номер один считают диоксид серы. Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот. Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрит) SO3, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты. Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует кислотный полигидрат, который часто называют сернистой кислотой. Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной. Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном при сжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы. Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы.
Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный фактор - рисовые поля, а также результат таяния гидрата метан в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлор-водород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты). Поступление в атмосферу больших количеств SO2 и окислов азота приводит к заметному снижению рН атмосферных осадков. Это происходит из-за вторичных реакций в атмосфере, приводящих к образованию сильных кислот - серной и азотной. В этих реакциях участвуют кислород и пары воды, а также частицы техногенной пыли в качестве катализаторов.
Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе, в частности в Скандинавии и Северной Америке. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире, и приобрела особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидов серы и азота. В тропических районах, где промышленность практически не развита, кислотные осадки вызваны поступлением в атмосферу оксидов азота за счет сжигания биомассы. В России наиболее высокие уровни выпадений окисленной серы и азота на значительных по площади ареалах наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны - в Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском и других районах; на локальных ареалах в близь металлургических предприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов и промышленных центров (Москва, Санкт-Петербург, Омск, Норильск, Красноярск, Иркутск и др.), насыщенных энергетическими установками и автотранспортом. Минимальные значения рН осадков в этих местах достигают 3,1-3,4.
Специфическая особенность кислотных дождей - их трансграничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих выбросов течениями на большие расстояния - сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени способствует принятая некогда "политика высоких труб" как эффективное средство против загрязнения приземного воздуха.
Почти все страны одновременно являются "экспортерами" своих и "импортерами" чужих выбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды России соединениями серы вносят Украина, Польша и Германия. В свою очередь из России больше всего окисленной серы направляется в страны Скандинавии. Экспортируется "мокрая" часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадает в непосредственной близости от источника выброса или на незначительном удалении от него. Обмен кислотообразующими и другими загрязняющими атмосферу выбросами характерен для всех стран Западной Европы и северной Америки.
Выпадение кислотных осадков на современном этапе биосферы представляет собой достаточно насущную проблему и оказывает негативное воздействие на биосферу. Причем негативное влияние кислотных дождей наблюдается в экосистемах многих стран. Особенно негативное воздействие от выпадения "кислотных дождей" ощутила на себе Скандинавия. В 70-х годах в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени упала на 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 рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы не беспредельны. В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотные 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 наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развиваются суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивается подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости деревьев. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и потому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются 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 к болезням и паразитам, падает урожайность.
Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция, реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс. 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 Монголов, в Лондоне - Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Святого Павла слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Святого Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме. Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Контербери, Кельне, Эрфурте, Праге, Берне, в других городах Европы могут быть полностью утрачены в ближайшие 15-20 лет.
Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами - ртутью, свинцом, кадмием.
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 большие расстояниях от места промышленного выброса.
Перечислим основные последствия выпадения кислотных осадков:
- - повреждения статуй, зданий и отделки автомобилей; - гибель рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и реках; - понижение способности к воспроизводству лососей и форели при рН - гибель и понижение продуктивности многих видов фитопланктона; - разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7; - ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах, из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других питательных веществ; - повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия; - ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кислой среде; - возникновение и обострение многих болезней дыхательной системы человека, преждевременная гибель людей.
Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв, озер и рек содержат щелочные химические вещества, которые могут взаимодействовать с некоторым количеством кислот, нейтрализуя их. Однако регулярное многолетнее воздействие кислот истощает большинство из этих сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Когда это происходит, какие - либо меры по предотвращению серьезного ущерба предпринимать уже поздно. Опоздание составляет 10-20 лет.
Экологический природа антропогенный кислотный
Похожие статьи
-
Химические превращения загрязняющих кислотных веществ в атмосфере. - Кислотные дожди
Попадающие в воздух загрязняющие вещества в значительной мере подвергаются физическим и химическим воздействиям в атмосфере. Эти процессы идут...
-
Последствия кислотных осадков - Кислотные дожди
В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю....
-
Образование смога и кислотных дождей - Экологические аспекты безопасности жизнедеятельности
В солнечные и жаркие дни над большими мегаполисами можно легко заметить плотную дымку. Это и есть так называемый смог - продукт сгорания жидкого и...
-
Кислотные дожди - Источники загрязнения атмосферы
Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, рН которых меньше, чем среднее...
-
Кислотные дожди - Кислотные дожди
Термин "кислотные дожди" ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге "Воздух и дождь: начало химической климатологии". Кислотные дожди,...
-
Кислотные дожди - Круговорот серы
Нейтральный раствор характеризуется величиной рН 7,0. Более низкие значения указывают на кислую реакцию, а более высокие - на щелочную. "Чистый" дождь...
-
Борьба с кислотными дождями - Химия и экология
Кислотные дожди - одна из самых очевидных проблем загрязнения воздуха, стоящих перед нами. Кислые вещества и соединения, которые служат их источником,...
-
Антропогенные выбросы в атмосферу - Кислотные дожди
Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или...
-
Антропогенный фактор, характеристика - Экосистема. Характеристика, примеры
Антропогенные факторы - тела, вещества, процессы и явления, которые возникают в результате хозяйственной и иной деятельности человека и действуют на...
-
Способы защиты от кислотных дождей - Кислотные дожди
Кислотные дожди могут оказывать как прямое, так и косвенное воздействие на живую и неживую природу. Из этого следует, что меры по частичному восполнению...
-
Введение - Экосистема. Характеристика, примеры
Понятие экосистемы является одним их основных понятий в современной экологии. Экологической системой или экосистемой называется совокупность совместно...
-
Причины возникновения и роль кислотных дождей в природе - Экология человека
Облака (и тучи) это мельчайшие капли воды или кристаллики льда, которые образуются при конденсации водяного пара. Если в воздухе, в котором происходит...
-
Примеры экосистем - Экосистема. Характеристика, примеры
Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. Рассмотрим в качестве примеров...
-
Виды соединений азота - Кислотные дожди
В состав атмосферы входит ряд азотсодержащих микровеществ, но в кислотной седиментации участвуют только два из них: окись и двуокись азота, которые в...
-
Кислотный "дождь" - Влияние атмосферных загрязнителей на растительность
В последние годы обнаружено еще одно явление, связанное с загрязнением атмосферы и оказывающее влияние на биологические объекты. Это - кислотный "дождь",...
-
Как попадают соединения серы и азота в атмосферу. - Кислотные дожди
Виды соединений серы. К наиболее важным соединениям серы, находящимся в атмосфере, относятся двуокись серы [оксид серы (IV)], оксисульфид (сероокись...
-
Естественные и антропогенные источники соединений азота, содержащихся в атмосфере. - Кислотные дожди
Почвенная эмиссия оксидов азота. В процессе деятельности живущих в почве денитрифицирующих бактерий из нитратов высвобождаются оксиды азота. Согласно...
-
Влияние кислотных осадков на биосферу - Кислотные дожди
Кислотные осадки оказывают вредное воздействие не только на отдельные предмет или живые существа, но и на их совокупность. В природе и в окружающей среде...
-
Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на...
-
Характеристика основных источников загрязнения воздуха Состав и свойства атмосферы на разных высотах неодинаковы, поэтому ее подразделяют на тропо-,...
-
Распространение кислотных веществ в атмосфере. - Кислотные дожди
Загрязняющие вещества, выделяющиеся из источников, близких к поверхности Земли, естественно, не задерживаются на одном месте, а распространяются в...
-
Экосистема - основное понятие экологии - Основы общей экологии
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы...
-
Кислые атмосферные выпады на сушу. - Загрязнение окружающей среды и здоровье населения
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного...
-
Учение А. П. Виноградова о биогеохимических провинциях - Экосистема. Характеристика, примеры
В. И. Вернадский, а позднее А. П. Виноградов разработали теорию о биогеохимических провинциях, под которой понимают территории, характеризующие...
-
Путевая машинная станция №45 (ПМС-45) ст. Батарейная является структурным подразделением Восточно - Сибирской железной дороги - филиала ОАО "РЖД"....
-
Среди серосодержащих техногенных эмиссий наиболее фитотоксична двуокись серы. Установлено, что SO2 является сильнодействующим ассимиляционным ядом. В...
-
К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся: - возможное потепление климата ("парниковый эффект"); - нарушение...
-
Проблемы охраны окружающей среды
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет, которую добывают в больших количествах, с целью приумножить свое...
-
Экологический мониторинг поверхностных вод племсовхоза "Заднепровский" Оршанского района
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД ПЛЕМСОВХОЗА "ЗАДНЕПРОВСКИЙ" ОРШАНСКОГО РАЙОНА Т. Н. ТКАЧЕВА, В. И. ЖЕЛЯЗКО Аннотация В статье приведены...
-
Понятия "биогеоценоз", "биотип", "экосистема" - Биогеоценология
Понятие "экосистема" введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и...
-
Источники соединений азота - Кислотные дожди
Эти источники могут быть как естественными, так и антропогенными. Рассмотрим наиболее важные естественные источники. Естественные и антропогенные...
-
Виды соединений серы К наиболее важным соединениям серы, находящимся в атмосфере, относятся двуокись серы (оксид серы (IV)), оксисульфид (сероокись...
-
Методика определения взвешенных частиц Общие положения. Загрязнение осадков происходит как во время образования в облаке и выпадения их на земную...
-
Экосистема - основное понятие экологии - Классификация экосистем
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы...
-
Основы демэкологии (экологии популяций), Вид и его экологическая характеристика - Общая экология
Вид и его экологическая характеристика Вид -- элементарная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап в их эволюции. Это...
-
Экологические проблемы современности - Философия защиты окружающей среды
Экологические проблемы современности по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения...
-
Введение - Защита воздушной среды от загрязнений
Одной из важнейших проблем в природоохранной деятельности является защита атмосферы от загрязнений, которые в значительных масштабах выбрасываются...
-
С позиции самоорганизации в развитии открытых неравновесных систем выделяется плавный (эволюционный) этап, на протяжении которого не происходит серьезных...
-
Загрязняющие соединения могут растворяться в облачных каплях в процессе образования облаков (облачное вымывание). При облачном вымывании количество...
-
Загрязнение атмосферы и территорий продуктами ядер ных взрывов при испытаниях ядерного оружия Отравление воздушного бассейна выбросами пыли, заг рязнение...
"Кислотные дожди": понятие, вред, защита - Экосистема. Характеристика, примеры