Кислотные дожди
Осадки, вызванные загрязнением окружающей среды, являются глобальной экологической проблемой. Частота их появления с каждым годом возрастает, что беспокоит не только научное сообщество, но и общественность. Ядовитые осадки негативно влияют на организм человека, флору и фауну планеты. Прогулявшись под кислотным дождем можно столкнуться с сердечными и легочными патологиями.
Общие сведения
Кислотными называют не только дожди, но и прочие виды осадков (град, снег, туман), в составе которых присутствуют кислоты. То есть для таких осадков характерен пониженный водородный показатель, характеризующий уровень ионов водорода в жидкости. Чем выше концентрация водородных ионов, тем кислее жидкость.
Нормальная дождевая вода не должна иметь pH ниже 5,6. Если значение ниже, то говорят о кислой воде. Основными компонентами кислотных дождей являются серные и азотные оксиды, хлористый водород и некоторые органические соединения. Особо токсичным, приносящим наибольший вред биосфере компонентом, является диоксид серы. Для этого химического соединения характерен наибольший вес среди токсичных атмосферных веществ.
Токсичные вещества, попадая в воздух, в атмосфере контактируют с углекислотой, водой, солнечной радиацией, образуя молекулы кислот. С мельчайшими каплями воды кислоты устремляются в верхние атмосферные слои, где образуются облака, из которых на землю выпадают кислотные дожди.
Сегодня уже не редкость осадки на 2 – 3 pH ниже нормы. Проблема наиболее характерна для стран с развитой тяжелой промышленностью: Китая, США, России. Фиксировались случаи, когда на территории этих стран в результате интенсивной работы предприятий металлургии выпадали осадки, pH которых составлял всего 2 – 3 единицы. Под ударом находятся и соседние страны (Канада, Мексика, Япония, Корея), ведь отравленные облака могут перенестись ветрами куда угодно.
Причины возникновения
Кислотосодержащие осадки существовали и негативно влияли на экосистему планеты всегда, но раньше они имели исключительно природное происхождение. А сегодня основными причинами возникновения кислотных дождей являются антропогенные факторы:
Природными факторами, вызывающими токсичные осадки, являются:
Последствия
Отрицательных последствий выпадения кислотных дождей множество. Ядовитые осадки приводят к:
Прежде всего, следует рассказать о влиянии кислотных дождей на человека. У людей, вышедших в дождливую погоду без зонта, могут обостриться симптомы аллергии или астмы, появиться злокачественные новообразования. Особенно чувствительны к атмосферным токсинам маленькие дети.
Из-за образования кислотных дождей страдают все части биосферы:
Опасность кислотных осадков также заключается в негативном воздействии на архитектурные объекты. Кислоты постепенно разъедают камень, бетон и прочие материалы, составляющие основу строительных конструкций.
Это может привести к обрушению отдельных частей зданий. Выпадением кислотных дождей обусловлено постепенное разрушение памятников архитектуры, статуй, уличных скульптур.
Методы борьбы
Решением проблемы кислотных дождей бессмысленно заниматься на локальном уровне. Это задача глобального характера, с ней можно справиться только общими усилиями всех развитых стран.
Главный метод борьбы с экологической проблемой – сокращение токсичных выбросов с предприятий. Пока процесс обратный – количество выбросов с каждым годом возрастает. Промышленные предприятия – основной источник вредных поступлений в атмосферу – следует оборудовать фильтрационными установками и очистительными сооружениями. Ученые всего мира работают над созданием систем очистки для повышения экологической безопасности промышленных предприятий.
Рассуждая на тему того, как бороться с кислотными дождями, следует учитывать еще один загрязняющий фактор – транспорт. От автомобилей, конечно, никто не откажется. Но сегодня автомобильный рынок предлагает экологически безопасную продукцию – электромобили и гибриды. Многим известна продукция компании Tesla, работающая на аккумуляторных батареях.
Визуально кислотосодержащие осадки не отличаются от нормальных, поэтому людям, выходящим в дождливую погоду на улицу, следует соблюдать меры предосторожности: надевать дождевик, брать с собой зонт. Следует остерегаться попадания дождевых капель на открытые участки тела. После дождя, находясь в помещении, не стоит сразу открывать окна и форточки, иначе со свежим воздухом можно вдохнуть токсичные летучие вещества.
Сегодня действуют международные и национальные проекты, направленные на защиту окружающей среды, предполагающие оснащение предприятий очистными установками. Для защиты водоемов от воздействия вредоносных осадков используют известкование.
Причины и вредное влияние кислотных дождей
Человеческому организму прогулка под таким дождём также пользы не принесёт. При этом даже выходить на улицу в первые несколько часов после выпадения кислотных осадков чрезвычайно вредно: вдыхание витающих в атмосфере токсических газов вполне может вызвать астму, серьёзные лёгочные и сердечные заболевания.
Ядовитые дожди
Кислотными дождями называют все виды метеорологических осадков, во время которых наблюдается сильнокислотная реакция, вызванная понижением кислотности из-за загрязнения воздуха хлористым водородом оксидами серы, азота и другими кислотообразующими соединениями. По словам учёных, изучающих кислотные дожди, это выражение не полностью отображает явление, так как в данном случае больше подходит термин «кислотные осадки», поскольку токсические вещества выпадают как в виде дождя, так и града, снега, тумана и даже пыли и газа в засушливое время года.
Стоить заметить, что рН, который является показателем кислотности водных растворов, может колебаться от 0 до 14. Тогда как уровень кислотности нейтральных жидкостей равен семи, кислая среда характеризуется показателями ниже этого значения, щелочная – выше. Что касается дождей, то для нормальных видов осадков характерен рН 5,6 или немного выше, в зависимости от региона, где выпадают дожди.
Небольшой уровень кислотности содержится в любой дождевой воде, что объясняется наличием в воздухе углекислого газа, который после взаимодействия с дождевыми каплями образует слабую угольную кислоту. Когда рН уменьшается на единицу, это означает десятикратное увеличение концентрации кислоты, поэтому дожди, значение которых ниже 5,3 считаются кислотными (на территории Европы максимально зарегистрированная кислотность осадков составляла рН 2,3, в Китае 2,25, в Подмосковье 2,15). 
Что касается уровня кислотности обыкновенного дождя, то он составляет 5,6 или немного выше. Кислотность эта невысока, а потому не приносит растительным и животным организмам никакого вреда. Не вызывает сомнения, что кислотные осадки стали выпадать на земную поверхность в результате активной человеческой деятельности.
Выпадение осадков
Говоря об источниках и причинах образования кислотных дождей, специалисты прежде всего упоминают о деятельности промышленных предприятий, которые в огромном количестве выбрасывают в атмосферу оксиды серы и азота (особенно вредно металлургическое производство). Также своё влияние оказывают выхлопные газы многочисленных авто, тепловые электростанции.
К сожалению, в настоящее время очистительные технологии не позволяют отфильтровать вредные кислотные соединения, которые образуются во время сгорания газа, торфа, угля, нефти и других видов соответствующего сырья.
Поэтому механизм возникновения кислотного дождя выглядит следующим образом: хлористый водород, оксиды серы и азота, очутившись в воздухе, начинают взаимодействовать с каплями и солнечным излучением, формируя различные кислотные соединения (азотная, сернистая, серная и азотистая кислоты).
После этого вредные соединения никуда не пропадают и возвращаются на землю в виде осадков. Если они оказались в местности, где атмосфера насыщена влагой, они соединяются с каплями воды в облаках, после чего растворённая кислота выпадает в виде дождя, града, снега, тумана, нанося немалый вред не только растительности, но и фауне: из грунта извлекаются как питательные вещества, так и такие токсичные металлы, как алюминий, свинец и т.п.
Если кислотные дожди попадают в источники пресной воды или водоёмы, в воде резко возрастает растворимость алюминия, что приводит к болезням и гибели рыбы, более медленному развитию водорослей и фитопланктона, а вода становится совершенно непригодной для употребления.
Если воздух абсолютно сух, кислотные соединения могут выпадать на земную поверхность в виде пыли или смога. Оказавшись на земной поверхности, они какое-то время лежат в ожидании и, дождавшись ливней, со стоком воды уходят в грунт.
Гибель живого мира
После выпадения кислотных дождей состав грунта значительно изменяется, что вызывает гибель деревьев, растительности и урожаев, снижает плодородность почвы. Оказавшись в грунте, токсичная вода проникает в водоёмы, в результате чего загрязняется и окисляется вода, что вызывает гибель практически всех живых существ (земноводные, рыбы и бактерии погибают при рН 4,5, а многие представители животного и растительного мира исчезают и при меньшей кислотности).
Проблема сильно обостряется ранней весной в период таяния снегов: в это время все загрязнители, накопленные за зиму, освобождаются и проникают в грунт и водоёмы, а мальки рыбы и личинки насекомых наиболее уязвимы.
Стоит заметить, что прежде, чем оказаться в земле, кислотные дожди понижают чистоту воздуха, негативно влияют на различные сооружения, памятники, разрушают строительные и облицовочные (известняк, мрамор) материалы, трубопроводы, растворяют краски, портят автомобили, вызывая коррозию металлических поверхностей.
Влияние кислотных дождей крайне негативно сказываются как на живой, так и неживой природе, людях и созданных ими предметах. При этом токсические осадки способны вызвать такие серьёзные экологические проблемы, как:
Как предупредить вредные осадки?
В настоящее время регионами, где больше всего зафиксировано выпадение кислотных осадков, являются Азия (прежде всего – Китай, на промышленных предприятиях которого сжигают уголь) и Соединённые Штаты Америки. Учитывая, что дождевые осадки имеют тенденцию выпадать на некотором расстоянии от места возникновения облаков, в зоне риска находятся также Канада и Япония.
Мало того, с активным ростом промышленности проблема кислотных дождей всё больше усиливается, а потому в скором будущем катастрофические последствия подобных осадков однозначно дадут о себе знать, если учёные до этого не разработают схему предупреждения выпадения токсичных осадков.
Говоря о борьбе с кислотными дождями, нужно учитывать, что бороться прежде всего необходимо с источниками, вызвавшими образования кислотных дождей, поскольку с самими осадками бороться невозможно. Дабы предупредить негативные влияния токсичных осадков, экологи и учёные изучают кислотные дожди причины и последствия, работают над разработкой технологий производства и очистки атмосферных выбросов, созданием экологически чистых источников добычи энергии, экологически безопасного автотранспорта и т. п.
Пока правительства разных стран, объединившись, не займутся решением этой задачи и не станут искать пути выхода из приближающейся экологической катастрофы, проблема решена не будет.
Учитывая, что кислотные дожди, как и другие виды осадков, способны охватить огромную по масштабам площадь, в скором будущем кислотные дожди вполне могут стать обычным явлением по всей планете. При этом кислотные соединения, вступив в дополнительные химические реакции, не перестанут преобразовываться, в результате чего на головы беспечных прохожих в скором времени может начать литься серная кислота.
Кислотные дожди: причины и последствия
В последнее время довольно часто можно слышать о том, что пошел кислотный дождь. Он возникает, когда природа, воздух и вода взаимодействуют с разными загрязнениями. Такие осадки порождают ряд негативных последствий:
Выпадение кислотных дождей происходит из-за промышленных выбросов химических соединений, сжигания нефтепродуктов и другого топлива. Эти вещества загрязняют атмосферу. Затем аммиак, сера, азот и другие вещества взаимодействуют с влагой, из-за чего дождь становится кислотным.
Впервые в человеческой истории кислотный дождь был зафиксирован в 1872 году, а к ХХ веку это явление стало весьма частым. От кислотных дождей большего всего вред наносится США и европейским странам. Кроме того, экологи разработали специальную карту, на которой обозначено территории, наиболее подвергающиеся опасным кислотным дождям.
Причины появления кислотных дождей
Причины выпадения ядовитых дождей являются антропогенные и естественные. В результате развития промышленности и технологий заводы, фабрики и различные предприятия стали выбрасывать в воздух огромное количество оксидов нитрогена и сульфура. Так, когда сера попадает в атмосферу, она взаимодействует с парами воды, образуется серная кислота. Тоже происходит и с двуокисью азота, образуется азотная кислота, выпадает вместе с атмосферными осадками.
Очередной источник загрязнений атмосферы – это выхлопные газы автомобильного транспорта. Попадая в воздух, вредные вещества окисляются и выпадают на землю в виде кислотных дождей. Выпадение в атмосферу азота и серы происходит в результате сгорания торфа, угля на тепловых электростанциях. Огромное количество окиси серы попадает в воздух при переработке металлов. Азотные соединения выделяются при производстве строительных материалов.
Определенная часть серы в атмосфере имеет естественное происхождение, к примеру, после извержения вулкана освобождается диоксид серы. Азотосодержащие вещества могут выделяться в воздухе в результате деятельности некоторых почвенных микробов и грозовых разрядов.
Последствия кислотных дождей
Последствий выпадений кислотных дождей существует множество. Люди, попавшие под такой дождь, могут испортить свое здоровье. Данное атмосферное явление вызывает аллергии, астму, онкологические заболевания. Также дожди загрязняют реки и озера, вода становится непригодной для употребления. Все жители акваторий находятся в опасности, могут погибнуть огромные популяции рыб.
Кислотные дожди, выпадая на землю, загрязняют почву. Это исчерпывает плодородие земли, уменьшается количество урожаев. Поскольку атмосферные осадки выпадают на обширных территориях, они негативно влияют на деревья, что способствует их засыханию. В результате влияния химических элементов, в деревьях изменяются обменные процессы, тормозится развитие корней. Растения становятся чувствительны к температурным изменениям. После любого кислотного дождя деревья могут резко сбросить листья.
Одно из менее опасных последствий ядовитых осадков – это разрушение каменных памятников и объектов архитектуры. Все это может привести к развалу общественных зданий и домов большого количества людей.
Необходимо серьезно задуматься над проблемой кислотных дождей. Данное явление напрямую зависит от деятельности людей, а потому следует значительно уменьшить количество выбросов, загрязняющих атмосферу. Когда загрязнение воздуха сведется к минимуму, планета будет менее подвержена таким опасным осадкам, как кислотные дожди.
Решение экопроблемы кислотных дождей
Проблема кислотных дождей носит на планете глобальный характер. В связи с этим решить ее можно только, если объединить усилия огромного количества людей. Один из основных методов решения данной проблемы – это сокращение вредных промышленных выбросов в воду и воздух. На всех предприятиях необходимо использовать очистительные фильтры и сооружения. Наиболее долговременным, дорогостоящим, но и самым перспективным решением проблемы есть создание в дальнейшем экологически безопасных предприятий. Все современные технологии должны использоваться с учетом оценки влияния деятельности на окружающую среду.
Немало вреда атмосфере приносят современные виды транспорта. Вряд ли в ближайшее время люди откажутся от автомобилей. Однако сегодня внедряются новые экологически безопасные транспортные средства. Это гибриды и электромобили. Такие авто, как Tesla уже завоевали признание в разных странах мира. Они работают на специальных аккумуляторных батареях. Также постепенно популярность набирают электроскутеры. Кроме того, не стоит забывать и о традиционном электротранспорте: трамваи, троллейбусы, метро, электропоезда.
Не стоит забывать и о том, что загрязнение воздуха осуществляют и сами люди. Не нужно думать, что кто-то другой виноват в данной проблеме, и это конкретно от вас не зависит. Это не совсем так. Конечно же, один человек не способен сделать выбросы токсических и химических средств в атмосферу в большом количестве. Однако регулярное использование легковых авто приводит к тому, что вы регулярно делаете выброс выхлопных газов в атмосферу, и это в последующем становится причиной кислотных дождей.
К сожалению, далеко не все люди осведомлены о такой экологической проблеме, как кислотные дожди. На сегодняшний день существует множество фильмов, статей в журналах и книг об этой проблеме, поэтому каждый человек может легко восполнить этот пробел, осознать проблему и начать действовать во благо ее решения.
Кислотные дожди: причины и последствия
Кислотные дожди – это одно из последствий загрязнения воздуха. Газы, образующиеся при сжигании топлива, вступают в реакцию с кислородом и водяным паром, превращаясь в кислоты, которые падают на поверхность земли в виде дождя. Происходит подкисление земли и грунтовых вод, из-за чего оказывается разрушительное воздействие на экосистемы. Такое явление представляет серьезную опасность для живых существ на планете.
Причины возникновения кислотных дождей
Причины кислотных дождей – извержения вулканов, землетрясения, природные пожары, молнии и некоторые другие процессы на уровне микроорганизмом. Из-за них в атмосферу выделяется диоксид серы и оксид азота. Но именно деятельность человека является причиной большинства выбросов диоксида серы, а именно:
Выпадение кислотных дождей связано с тем, что загрязнения из этих трех источников может переносится на большие расстояния от места их возникновения. При контакте с атмосферой происходит окисление, из-за чего образуются серная и азотная кислоты. Они растворяются в каплях воды в облаках и выпадают на поверхность земли в виде кислотных дождей, снега или тумана.
Отрицательные последствия кислотных дождей
Кислотность дождя изменяется в сочетании с серной и азотной кислотой. Поэтому, когда он падает на землю или воду, он меняет свои химические характеристики и ставит под угрозу баланс экосистем. Такое явление определяется, как подкисление окружающей среды. Приводит к серьезным последствиям.
Влияние кислотных дождей на окружающую среду негативное. Ему подвержены следующие системы:
Океаны теряют биоразнообразие и продуктивность. Неестественное изменение кислотности морских вод наносит вред фитопланктону, источнику пищи для различных организмов и животных, который может изменить пищевую цепь и привести к вымиранию различных морских видов;
Внутренние воды также подкисляются очень быстрыми темпами, что вызывает особую обеспокоенность, поскольку, хотя только 1% воды планеты является пресной, в ней живет 40% рыб. Это подкисление увеличивает концентрацию ионов металлов – в основном ионов алюминия – что может привести к гибели многих рыб, земноводных и водных растений в подкисленных озерах. Кроме того, тяжелые металлы транспортируются в подземные воды, которые становятся непригодными для потребления.
В лесах изменившийся уровень кислотности почвы и концентрации металлов, таких как алюминий, не позволяют растительности должным образом поглощать воду и питательные вещества, в которых она нуждается. Наносится вред корням, замедляется рост растений, они становятся более слабыми и более уязвимыми для болезней и вредителей.
Кислотный дождь также влияет на художественное, историческое и культурное наследие. Помимо коррозии металлических элементов зданий и инфраструктуры, ухудшается внешний вид памятников. Наибольший ущерб наносится известняковым конструкциям, изготовленных из мрамора, которые постепенно растворяются под действием кислот и воды.
Пути решения проблемы кислотных дождей
Основной упор необходимо сосредоточить на источниках образования кислотных дождей, на которые человек в силах повлиять. Речь идет о следующих мерах:
Большая часть электроэнергии, обеспечивающей современные потребности населения планеты, поступает от сжигания ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ и уголь, которые генерируют оксиды азота (NOх) и диоксид серы (SO2) в качестве основных источников кислотных дождей. Сжигание угля в основном обеспечивает выбросы SO2, а выбросы NOх в основном происходят от другого ископаемого топлива.
Промывка и использование угля с низким содержанием серы, оснащение производств устройствами, известными как «скрубберы», могут обеспечить техническое решение для выбросов SO2. Десульфуризация или очистка дымовых газов позволяет удалить 95% SO2 из газов, покидающих дымовые трубы. Электростанции также могут перейти на использование топлива, которое выделяет гораздо меньше SO2, такого как природный газ, вместо сжигания угля. Эти методы относятся к стратегиям сокращения выбросов.
Аналогичным образом, выбросы NOх при сжигании автомобильного топлива снижаются за счет использования каталитических нейтрализаторов. Каталитические нейтрализаторы установлены на выхлопной трубе, чтобы уменьшить выбросы NOх. Улучшение качества бензина, который сгорает, также позволяет уменьшить выбросы газов NOх.
Восстановление поврежденных сред
Процесс, называемый известкованием, в котором используется известняк или известь, является практикой, позволяет восстановить ущерб, нанесенный кислотными дождями озерам, рекам и ручьям. Добавление извести в поверхностные воды уравновешивает кислотность.
Этот процесс широко используется, например, в Швеции, для поддержания оптимального уровня кислотности воды. Несмотря на то, что это дорогостоящий метод, его необходимо применять неоднократно. Кроме того, он предлагает только краткосрочное решение, но помогает восстановить водные формы жизни, защищает их от гибели.
Альтернативные источники энергии
Помимо ископаемого топлива, существует широкий спектр альтернативных источников энергии, которые могут генерировать электроэнергию. К ним относятся следующие виды энергии:
Использование этих источников энергии может предложить эффективные альтернативы электроэнергии вместо использования ископаемого топлива. Топливные элементы, природный газ и аккумуляторы также могут заменить использование ископаемого топлива в качестве более чистых источников.
Несмотря на то, что все указанные источники имеют экологические и экономические издержки, а также выгоды, они не устойчивые. Поэтому традиционные виды остаются актуальными.
Поэтому четвертый путь решения проблемы кислотных дождей – индивидуальные, государственные и международные действия. Миллионы людей прямо и косвенно способствуют выбросам SO2 и NOх. Для смягчения этой проблемы требуется повышение их осведомленности об энергосбережении и способах сокращения выбросов.
В их силах выключать света или электроприборы, когда они не используются, отдавать предпочтение в пользу общественного транспорта, а также оснащать домохозяйства энергоэффективными электрическими приборами. Тем, кто нуждается в личном автомобиле, необходимо переключаться на использование гибридных транспортных средств или машин с низким уровнем выбросов NOх.
