Първи киселинен дъжд за коя година. Киселинен дъжд: история и съвременност

Киселинен дъжде сериозен екологичен проблем, причинен от замърсяване на околната среда. Честата им поява плаши не само учените, но и обикновените хора, тъй като подобни валежи могат да окажат влияние Отрицателно влияниевърху човешкото здраве. Киселинният дъжд се характеризира с ниско ниво на pH. За нормални валежи тази цифра е 5,6 и дори леко нарушение на нормата е изпълнено със сериозни последици за живите организми, уловени в засегнатата зона.

При значителна промяна намаленото ниво на киселинност причинява смъртта на риби, земноводни и насекоми. Също така в района, където се наблюдават такива валежи, можете да забележите киселинни изгаряния по листата на дърветата и смъртта на някои растения.

Отрицателните последици от киселинния дъжд съществуват и за хората. След дъждовна буря токсичните газове се натрупват в атмосферата и вдишването им е силно обезкуражено. Кратка разходка в киселинен дъжд може да причини астма, сърдечни и белодробни заболявания.

Киселинен дъжд: причини и последствия

Проблемът с киселинните дъждове отдавна има глобален характер и всеки жител на планетата трябва да помисли за своя принос към това природен феномен. Всички вредни вещества, които влизат във въздуха по време на човешката дейност, не изчезват никъде, а остават в атмосферата и рано или късно се връщат на земята под формата на валежи. Освен това последствията от киселинния дъжд са толкова сериозни, че понякога са необходими стотици години, за да бъдат премахнати.

За да разберете какви могат да бъдат последствията от киселинния дъжд, трябва да разберете самата концепция на въпросния природен феномен. Така че учените са съгласни, че това определение е твърде тясно, за да бъде описано глобален проблем. Само дъждът не може да се вземе предвид - киселинната градушка, мъглата и снегът също са носители на вредни вещества, тъй като процесите на тяхното образуване са до голяма степен идентични. Освен това при сухо време могат да се появят токсични газове или облаци прах. Те също са вид киселинни валежи.

Причини за образуване на киселинен дъжд

Причината за киселинните дъждове се крие до голяма степен в човешкия фактор. Постоянното замърсяване на въздуха с киселинно образуващи съединения (серни оксиди, хлороводород, азот) води до дисбаланс. Основните „доставчици“ на тези вещества в атмосферата са големите предприятия, по-специално работещите в областта на металургията, преработката на нефтосъдържащи продукти, изгарянето на въглища или мазут. Въпреки наличието на филтри и системи за почистване, нивото модерна технологиявсе още не елиминира напълно отрицателното въздействие на промишлените отпадъци.

Киселинният дъжд също се свързва с увеличаване на Превозно средствона планетата. Изгорелите газове, макар и в малки пропорции, също съдържат вредни киселинни съединения и по отношение на броя на автомобилите нивото на замърсяване става критично. Топлоелектрическите централи също допринасят, както и много битови предмети, като аерозоли, почистващи препарати и др.

Освен човешко влияние киселинният дъжд може да възникне и поради някои природни процеси. Така до появата им води вулканична дейност, по време на която голям бройсяра. В допълнение, той образува газообразни съединения по време на разграждането на някои органична материя, което също води до замърсяване на въздуха.

Как се образува киселинният дъжд?

Всички вредни вещества, отделяни във въздуха, реагират с слънчева енергия, въглероден диоксид или вода, което води до киселинни съединения. Заедно с капки влага те се издигат в атмосферата и образуват облаци. В резултат на това възникват киселинни дъждове, образуват се снежинки или градушка, които връщат всички поети елементи в земята.

В някои региони са забелязани отклонения от нормата от 2-3 единици: допустимото ниво на киселинност е 5,6 pH, но в Китай и района на Москва имаше валежи със стойности от 2,15 pH. В същото време е доста трудно да се предвиди къде точно ще се появи киселинен дъжд, тъй като вятърът може да отнесе образуваните облаци доста далеч от мястото на замърсяване.

Състав на киселинния дъжд

Основните елементи в киселинния дъжд са сярната и сярната киселина, както и озонът, който се образува при гръмотевични бури. Съществува и азотна разновидност на утайките, в които основното ядро ​​е азотът и азотиста киселина. По-рядко киселинният дъжд може да бъде причинен от високи нива на хлор и метан в атмосферата. Също така, други вредни вещества могат да попаднат във валежите, в зависимост от състава на промишлените и битови отпадъцикоито влизат във въздуха в определен регион.

Последици: киселинен дъжд

Киселинният дъжд и последиците от него са постоянен обект на наблюдение от учени от цял ​​свят. За съжаление, техните прогнози са много разочароващи. Валежите с ниско ниво на киселинност са опасни за флората, фауната и хората. Освен това те могат да доведат до по-сериозни екологични проблеми.

Попадайки в земята, киселинният дъжд унищожава много хранителни вещества, които са необходими за растежа на растенията. В същото време те извличат токсични метали на повърхността. Сред тях са олово, алуминий и др. При достатъчно концентрирано киселинно съдържание валежите водят до смъртта на дърветата, почвата става неподходяща за отглеждане на култури и отнема години, за да се възстанови!

Същото се случва и с резервоарите. Съставът на киселинния дъжд нарушава баланса естествена среда, което води до смърт на рибите, както и до забавяне на растежа на водораслите. Така цяло водно тяло може да спре да съществува за дълго време.

Преди да достигне земята, киселинният дъжд преминава през нея въздушни маси, оставяйки частици от токсични вещества във въздуха. Това оказва изключително неблагоприятно въздействие върху здравето на животните и хората, а също така причинява значителни щети на сградите. Много бои и облицовъчни материали, метални конструкции просто започват да се разтварят, когато капки ги ударят! В крайна сметка, външен видкъща, паметник или кола ще бъдат повредени завинаги.

Глобален екологични проблеми, което може да бъде причинено от кисели валежи:

1. Промени в екосистемата на водните тела, в резултат на това - смъртта на техните животни и флора. Такива източници не могат да се използват за пиене, тъй като съдържанието на тежки метали в тях ще бъде многократно по-високо от нормата.
2. Значително увреждане на листата и корените на дърветата, което ще ги лиши от защита от замръзване и много болести. Особено наболял е проблемът при иглолистните дървета, които „не спят“ дори при силен студ.
3. Замърсяване на почвата с токсични вещества. Всички растения, разположени в замърсената зона на почвата, със сигурност ще отслабнат или ще умрат напълно. Всички вредни елементи ще пристигнат заедно с полезните. За съжаление от последните ще останат много малко.

Ефект на киселинния дъжд върху хората

Изучаване киселинно утаяване, причините и последствията от тяхната загуба, учените се грижат не само за природата, но и за човешкия живот. Смърт на добитъка търговска риба, култури - всичко това значително влияе върху стандарта на живот и икономическата ситуация във всяка страна.

Ако забравите за известно време за щети на имущество или икономически проблемии мислите директно за здравето, тогава картината също се очертава като депресираща. Всяко заболяване, свързано с дихателната системачовек, ще се влоши, ако пациентът влезе в засегнатата зона по време на или след киселинен дъжд.

Също така опасни са рибите и животните, които могат да се консумират, живеещи в тази зона. Те могат да съдържат токсични съединения на живак, олово, манган и алуминий. Самият киселинен дъжд винаги съдържа йони на тежки метали. Когато попаднат в човешкото тяло, те причиняват интоксикация, сериозни бъбречни и чернодробни заболявания, запушване на нервните канали и образуване на кръвни съсиреци. Някои от ефектите на киселинния дъжд може да отнеме едно поколение, за да се проявят, така че защитата от токсични вещества също е важна за доброто на вашите потомци.

Как да се предпазим от киселинния дъжд и да предотвратим появата му

Днес САЩ, Русия и Китай са изложени на риск от киселинен дъжд. Именно на територията на тези страни се намират най-много въгледопреработвателни заводи и металургични предприятия. Опасност обаче надвисва и над Япония и Канада, където киселинният дъжд може просто да бъде издухан от вятъра. Според някои проучвания, ако не се вземат превантивни мерки, този списък ще бъде допълнен с още десетки страни в много близко бъдеще.

На практика е безполезно да се борим с проблема с киселинния дъжд на местно ниво. За промяна на ситуацията в по-добра странаНеобходими са комплексни мерки, които са възможни само чрез взаимодействието на няколко държави. Учените продължават да работят върху нови системи за пречистване, опитвайки се да сведат до минимум изпускането на вредни вещества в атмосферата, но процентът на киселинните валежи само се увеличава.

За да се предпазите от негативните ефекти на киселинния дъжд, задължително използвайте чадър и дъждобран при влажно време. Най-лошото е да текат капки открити площикожата. Трябва да се разбере, че е невъзможно да се различи киселинният дъжд от нормалния дъжд с невъоръжено око, така че винаги трябва да се вземат предпазни мерки.

Ако чуете, че във вашия регион ще паднат киселинни валежи, опитайте се да не излизате навън в указаното време. Също така оставайте вкъщи няколко часа след дъжд, сняг или градушка, като затваряте плътно прозорците и вратите, за да токсични веществавъв въздуха не проникна в стаята.

Киселинните фрази са станали обичайни в съвременния живот, особено в градския живот. Летните жители често се оплакват, че след такива неприятни валежи растенията започват да изсъхват, а в локвите се появява белезникаво или жълтеникаво покритие.

Какво е

Науката има категоричен отговор на въпроса какво представлява киселинният дъжд. Това са всички известни, чиито водни нива са под нормата. Нормата се счита за pH 7. Ако изследването показва подценяване на тази цифра при валежите, то се счита за киселинно. В условията на непрекъснато нарастващ индустриален бум киселинността на дъжд, сняг, мъгла и градушка е стотици пъти по-висока от нормалната.

причини

Киселинният дъжд вали отново и отново. Причините се крият в токсичните емисии индустриални съоръжения, изгорелите газове на автомобилите и в много по-малка степен при разпадането на природни елементи. Атмосферата е изпълнена със серни и азотни оксиди, хлороводород и други киселинно образуващи съединения. Резултатът е киселинен дъжд.

Има валежи с алкално съдържание. Те съдържат калциеви или амонячни йони. Понятието „киселинен дъжд“ също се отнася за тях. Това се обяснява с факта, че когато такива валежи попаднат в резервоар или почва, това влияе върху промяната на водно-алкалния баланс.

Какво причинява киселинното утаяване?

Няма добро окисляване околната природа, разбира се, не води до това. Киселинният дъжд е изключително вреден. Причините за смъртта на растителността след такива валежи се крият във факта, че много полезни елементи се измиват от земята чрез киселини, освен това има и замърсяване с опасни метали: алуминий, олово и други. Замърсените седименти причиняват мутации и смърт на рибите във водоемите и неправилно развитие на растителността в реките и езерата. Към нормалното заобикаляща средате също имат вредно въздействие: значително допринасят за разрушаването на естествените облицовъчни материали и предизвикват ускорена корозия на металните конструкции.

Като се запознах с обща характеристикаИмайки предвид това атмосферно явление, можем да заключим, че проблемът с киселинните дъждове е един от най-належащите от екологична гледна точка.

Научно изследване

Важно е да разгледаме по-отблизо схемата на химическо замърсяване на природата. Киселинният дъжд е причина за много смущения в околната среда. Тази характеристика на валежите се появява през втората половина на 19 век, когато британският химик Р. Смит идентифицира съдържанието на опасни вещества в парите и дима, които значително променят химичната картина на валежите. В допълнение, киселинният дъжд е явление, което се разпространява върху огромни територии, независимо от източника на замърсяване. Ученият също така отбеляза унищожаването, причинено от замърсените седименти: болести по растенията, загуба на цвят в тъканите, ускорено разпространение на ръжда и други.

Специалистите са по-точни в дефиницията на това какво е киселинен дъжд. В крайна сметка в действителност това е сняг, мъгла, облаци и градушка. Сухите валежи с липса на атмосферна влага падат под формата на прах и газ.

върху природата

Езерата умират, броят на стадата риба намалява, горите изчезват - всичко това са ужасни последици от подкисляването на природата. Почвите в горите не реагират толкова рязко на подкисляване, колкото водните тела, но растенията реагират много негативно на всички промени в киселинността. Подобно на аерозол, вредните валежи обгръщат листа и борови иглички, насищат стволовете и проникват в почвата. Растителността получава химически изгаряния, постепенно отслабва и губи способността си да оцелее. Почвите губят плодородие и насищат растящите култури с токсични съединения.

Биологични ресурси

Когато беше проведено проучване на езера в Германия, беше установено, че в резервоари, където индикаторът на водата се отклонява значително от нормата, рибата изчезва. Само в някои езера са уловени единични екземпляри.

Историческо наследство

Привидно неуязвимите човешки творения също страдат от киселинни валежи. Древният Акропол, разположен в Гърция, е известен в целия свят с очертанията на своите могъщи мраморни статуи. Векове не щадят естествените материали: благородната скала се унищожава от ветрове и дъждове, образуването на киселинен дъжд допълнително засилва този процес. При възстановяването на исторически шедьоври съвременните майстори не са предприели мерки за защита на металните фуги от ръжда. Резултатът е, че киселинният дъжд, окислявайки желязото, причинява големи пукнатини в статуите, мраморни пукнатини поради натиска на ръждата.

Паметници на културата

Организацията на обединените нации инициира изследване на ефектите от киселинния дъжд върху обекти на културното наследство. По време на тях беше доказано негативни последициефектите от дъжда върху най-красивите стъклописи на градовете Западна Европа. Хиляди цветни чаши са изложени на риск да потънат в забрава. До двадесети век те радваха хората със своята издръжливост и уникалност, но последните десетилетия, помрачени от киселинен дъжд, заплашват да унищожат великолепните витражи. Богатият на сяра прах унищожава античните кожени и хартиени предмети. Древните продукти под влияние губят способността си да устояват атмосферни явления, стават крехки и скоро може да се разпаднат на прах.

Екологична катастрофа

Киселинният дъжд е сериозен проблем за оцеляването на хората. За съжаление реалността модерен животизискват все повече и повече разширяване промишлено производство, което увеличава обема на токсичните Населението на планетата се увеличава, стандартът на живот се покачва, има все повече автомобили, потреблението на енергия преминава през покрива. При това само ТЕЦ Руска федерациязамърсяват всяка година заобикаляща средамилиони тонове анхидрид, съдържащ сяра.

Киселинен дъжд и озонови дупки

Озоновите дупки са също толкова често срещани и по-сериозен проблем. Обяснявайки същността на това явление, трябва да се каже, че това не е истинско разкъсване на атмосферната обвивка, а нарушение на дебелината на озоновия слой, който се намира на приблизително 8-15 км от Земята и се простира до стратосферата до 50 км. Натрупването на озон значително абсорбира вредни лъченияслънчева ултравиолетова радиация, защитаваща планетата от екстремна радиация. Защото озонови дупкии киселинните дъждове са заплахи за нормалния живот на планетата, които изискват най-голямо внимание.

Целостта на озоновия слой

Началото на двадесети век добави хлорфлуорвъглеводороди (CFC) към списъка на човешките изобретения. Техните характеристики бяха изключителна стабилност, липса на миризма, незапалимост и липса на токсично въздействие. CFC постепенно започнаха да се въвеждат навсякъде в производството на различни охладителни агрегати (от автомобили до медицински комплекси), пожарогасители и битови аерозоли.

Едва към края на втората половина на двадесети век химиците Шерууд Роланд и Марио Молина предполагат, че тези чудотворни вещества, иначе наричани фреони, имат силно въздействие върху озоновия слой. В същото време CFC могат да „витаят“ във въздуха в продължение на десетилетия. Постепенно се издигат от земята, те достигат стратосферата, където ултравиолетовото лъчение разрушава фреоновите съединения, освобождавайки хлорни атоми. В резултат на този процес озонът се превръща в кислород много по-бързо, отколкото при нормални природни условия.

Страшното е, че са необходими само няколко хлорни атома, за да модифицират стотици хиляди озонови молекули. В допълнение, хлорфлуорвъглеводородите се считат за газове, които създават Парников ефекти участващите в процеса глобално затопляне. За да бъдем честни, струва си да добавим, че самата природа също допринася за разрушаването на озоновия слой. Така вулканичните газове съдържат до сто съединения, включително въглерод. Естествените фреони допринасят за активното изтъняване на озоновия слой над полюсите на нашата планета.

Какво можеш да направиш?

Откриването на опасностите от киселинния дъжд вече не е от значение. Сега мерките за осигуряване на чистотата на околния въздух трябва да бъдат на дневен ред във всяка държава, във всяко промишлено предприятие.

В Русия гигантски заводи като РУСАЛ през последните години започнаха да подхождат много отговорно този проблем. Те не пестят средства за инсталиране на модерни, надеждни филтри и пречиствателни съоръжения, които предотвратяват навлизането на оксиди и тежки метали в атмосферата.

Все по-често се използват алтернативни методи за получаване на енергия, които не включват опасни последици. Вятърната и слънчевата енергия (например в бита и за автомобилите) вече не е научна фантастика, а успешна практика, която помага за намаляване на обема на вредните емисии.

Разширяване на горски насаждения, почистване на реки и езера, правилно рециклиране на отпадъци - всичко това ефективни методив борбата срещу замърсяването на околната среда.

Терминът „киселинен дъжд“ е въведен от английския химик Р. Е. Смит преди повече от 100 години.

През 1911 г. в Норвегия са регистрирани случаи на смърт на риба в резултат на подкисляване на естествената вода. Едва в края на 60-те обаче, когато подобни случаи в Швеция, Канада и САЩ привлякоха общественото внимание, се появи съмнението, че причината е дъжд с високо съдържание на сярна киселина.

Киселинният дъжд е валежи (дъжд, сняг) с pH по-малко от 5,6 (висока киселинност).

Киселинният дъжд се образува от промишлени емисии на серен диоксид и азотни оксиди в атмосферата, които, когато се комбинират с атмосферната влага, образуват сярна и азотна киселина. В резултат на това дъждът и снегът се подкисляват (рН число под 5,6). В Бавария (Германия) през август 1981 г. валя дъжд с киселинност рН = 3,5. Максималната регистрирана киселинност на валежите в Западна Европа е pH = 2,3.

Общите глобални антропогенни емисии на серни и азотни оксиди годишно възлизат на повече от 255 милиона тона (1994 г.). Киселинообразуващите газове остават в атмосферата дълго време и могат да пътуват на разстояния от стотици и дори хиляди километри. По този начин значителна част от емисиите на Обединеното кралство се озовават в Северни страни(Швеция, Норвегия и др.), т.е. с трансграничен транспорт и вреди на техните икономики.

Киселинен дъжд

Обща концепция за "киселинен дъжд":

Терминът „киселинен дъжд“ е измислен за първи път през 1872 г. от английския изследовател Ангъс Смит, чието внимание е привлечено от смога в Манчестър. И въпреки че учени от товаДокато те отхвърляха теорията за съществуването на киселинен дъжд, днес е очевиден факт, че киселинният дъжд е една от причините за смъртта на живи организми, гори, посеви и други видове растителност. Освен това киселинният дъжд разрушава сгради и архитектурни паметници, прави металните конструкции неизползваеми, намалява плодородието на почвата и може да доведе до проникване на токсични метали във водоносните хоризонти.

Терминът "киселинен дъжд" се отнася за всички видове метеорологични валежи - дъжд, сняг, градушка, мъгла, суграшица - чието pH е по-ниско от средното pH на дъждовната вода, което е приблизително 5,6. „Чистият“ дъжд обикновено винаги е леко кисел, тъй като въглеродният диоксид (CO 2), съдържащ се във въздуха, влиза химическа реакцияс дъждовна вода, образувайки слаба въглена киселина. Теоретично такъв „чист“, слабо киселинен дъжд трябва да има pH = 5,6, което съответства на равновесието между CO 2 във водата и CO 2 в атмосферата. Въпреки това, поради постоянното присъствие в атмосферата различни веществадъждът никога не е напълно "чист" и неговото pH варира от 4,9 до 6,5, със средно около 5,0 за района умерени гори. В допълнение към CO 2, различни серни и азотни съединения също влизат естествено в земната атмосфера, което придава кисела реакция на валежите. Така „киселинният дъжд“ може да възникне и по естествени причини. Въпреки това, освен естественото отделяне на различни оксиди с кисела реакция в земната атмосфера, има и антропогенни източници, емисиите от които са многократно по-високи от естествените. Замърсяването на атмосферата с големи количества серни и азотни оксиди може да повиши киселинността на валежите до pH = 4,0, което е извън границите, поносими от повечето живи организми.

Причини за киселинен дъжд:

Главната причинаКиселинният дъжд е наличието в земната атмосфера на серен диоксид SO 2 и азотен диоксид NO 2, които в резултат на химични реакции, протичащи в атмосферата, се превръщат съответно в сярна и азотна киселина, утаяването на които на повърхността на земята засяга живите организми и екотопа като цяло.

Видове серни съединения:

Най-важните серни съединения, открити в земната атмосфера, включват:

1. Серен диоксид – SO 2

2. Въглероден оксисулфид – COS

3. Въглероден дисулфид – CS 2

4. Сероводород – H 2 S

5. Диметил сулфид – (CH 3) 2 S

6. Сулфатен йон – SO 4 2-

Източници на серни съединения:

Естествени източници на емисии на сяра в атмосферата:

аз Биологична изолация. Почти без изключение традиционните модели на цикъла на сярата показват, че около 50% от сярата се появява в атмосферата поради нейните биологични трансформации в почвата и водните екосистеми. Предполага се, че в резултат на микробиологични процеси, протичащи в тези естествени екосистеми, сярата се изпарява под формата на сероводород (H 2 S). Многобройни научни данни показват, че микроорганизмите произвеждат сероводород главно по два начина:

1. намаляване на сулфатите.

2. разлагане на органични вещества.

Desulfovibrioкакто и сродни бактерии, редуктори на сулфат, обитават блата, блата и слабо дренирани почви в големи количества. Тези микроорганизми използват сулфати като краен акцептор на електрони. Също изключително големи и разнообразна групамикроорганизми, включително аероби, термофили, психрофили, бактерии, актиномицети и гъбички, разгражда съдържащи сяра органични съединения и освобождава сероводород. Морската повърхност и нейните дълбоки слоеве също могат да съдържат значителни количества сероводород. Понастоящем източниците на образуване на диметилсулфид не са напълно известни, но се предполага, че морските водорасли участват в тяхното възникване. Биологичните отделяния на сяра не надвишават 30–40 милиона тона годишно, което е приблизително 1/3 от общото количество отделена сяра.

II. Вулканична дейност. Когато изригне вулкан, сероводородът, сулфатите и елементарната сяра навлизат в земната атмосфера заедно с големи количества серен диоксид. Тези съединения постъпват предимно в долния слой - тропосферата, а при отделни, големи изригвания се наблюдава повишаване на концентрацията на серни съединения в по-високите слоеве - в стратосферата. При вулканични изригвания в атмосферата навлизат средно около 2 милиона тона сярасъдържащи съединения годишно. За тропосферата това количество сяра е незначително в сравнение с биологичното освобождаване; за стратосферата вулканичните изригвания са най-важните източници на сяра.

III. Повърхността на океаните. След изпаряването на водните капчици, влизащи в атмосферата от повърхността на океаните, остава морска сол, съдържаща, заедно с натриеви и хлорни йони, серни съединения - сулфати.

Заедно с частиците морска солВсяка година в атмосферата на Земята навлизат от 50 до 200 милиона тона сяра, което е много повече от естествените емисии на сяра в атмосферата. В същото време солните частици поради техните големи размерибързо изпадат от атмосферата и по този начин само малка част от сярата достига до горните слоеве и се пръска над земята. Трябва обаче да се вземе предвид фактът, че сярна киселина не може да се образува от сулфати от морски произход, поради което те не са значими от гледна точка на образуването на киселинен дъжд. Тяхното влияние засяга само регулирането на образуването на облаци и валежите.

Антропогенни източници на емисии на сяра в атмосферата:

Видове азотни съединения:

Атмосферата съдържа редица азотсъдържащи съединения, от които азотният оксид (N 2 O) е най-често срещаният. Този газ в долните слоеве на въздуха е неутрален и не участва в образуването на киселинен дъжд. Също така в атмосферата на Земята има киселинни азотни оксиди, като азотен оксид NO и азотен диоксид NO2. В допълнение, атмосферата съдържа единственото алкално азотно съединение - амоняк.

Най-важните азотни съединения, открити в земната атмосфера, включват:

1. Азотен оксид – NO 2

2. Азотен оксид – NO

3. Азотен анхидрид – N 2 O 3

4. Азотен диоксид – NO 2

5. Азотен оксид – N 2 O 5

Източници на азотни съединения:

Естествени източници на емисии на азотни съединения в атмосферата:

аз Емисии на азотни оксиди от почвата.По време на дейността на денитрифициращите бактерии, живеещи в почвата, от нитратите се отделят азотни оксиди. По данни за 1990 г. около 8 милиона тона азотни оксиди (по отношение на азот) се образуват годишно в целия свят по този начин.

II. Гръмотевични разряди.При електрически разряди в атмосферата, поради много високата температура и преминаването в плазмено състояние, молекулярният азот и кислород във въздуха се свързват в азотни оксиди. Количеството образуван по този начин азотен оксид е около 8 милиона тона.

III. Изгаряне на биомаса. Този видизточникът може да бъде от изкуствен или естествен произход. Най-голямо количествобиомасата се изгаря в резултат на процеса на изгаряне на гори (с цел получаване на производствени площи) и пожари в саваната. Когато биомасата изгаря, 12 милиона тона азотни оксиди (по отношение на азот) навлизат във въздуха през цялата година.

IV. Други източници.Други източници на естествени емисии на азотни оксиди са по-малко значими и трудни за оценка. Те включват: окисляването на амоняка в атмосферата, разлагането на азотен оксид, намиращ се в стратосферата, което води до освобождаване на смес от получените оксиди NO и NO 2 в тропосферата, и накрая, фотолитични и биологични процеси в океани. Тези източници заедно произвеждат от 2 до 12 милиона тона азотни оксиди (по отношение на азот) през годината.

Антропогенни източници на емисии на азотни съединения в атмосферата:

Сред антропогенните източници на азотни оксиди първо място заема изгарянето на изкопаеми горива (въглища, нефт, газ и др.). При горенето, в резултат на високата температура, азотът и кислородът във въздуха се комбинират. В този случай количеството на образувания азотен оксид NO е пропорционално на температурата на горене. В допълнение, азотните оксиди се образуват в резултат на изгаряне на съдържащи азот вещества, присъстващи в горивото. Изгаряйки изкопаеми горива, човечеството изхвърля около 12 милиона тона годишно във въздушния басейн на Земята. азотни оксиди. Малко по-малко азотни оксиди, около 8 милиона тона. годишно идва от изгаряне на гориво (бензин, дизелово горивои др.) в двигателите с вътрешно горене Около 1 милион тона се отделят от промишлеността в световен мащаб. азот годишно. Така най-малко 37% от почти 56 милиона тона. годишните емисии на азотен оксид се генерират от антропогенни източници. Този процент обаче ще бъде много по-висок, ако към него се добавят продукти от изгаряне на биомаса.

Атмосферен амоняк:

Амонякът, който е алкален във воден разтвор, играе важна роля в регулирането на киселинния дъжд, тъй като може да неутрализира атмосферните киселинни съединения:

NH3 + H2SO4 = NH4HSO4

NH 3 + NH 4 HSO 4 = (NH 4) 2 SO 4

NH3 + HNO3 = NH4NO3

Така киселинните утайки се неутрализират и се образуват амониеви сулфати и нитрати.

Най-важният източник на атмосферен амоняк е почвата. Органичните вещества в почвата се разграждат от определени бактерии и един от крайните продукти на този процес е амонякът. Учените успяха да установят, че активността на бактерията, която в крайна сметка води до образуването на амоняк, зависи преди всичко от температурата и влажността на почвата. Във високите географски ширини (Северна Америка и Северна Европа), особено през зимните месеци, отделянето на амоняк в почвата може да е незначително. В същото време тези райони имат най-високи нива на емисии на серен диоксид и азотни оксиди, в резултат на което киселините в атмосферата не се неутрализират и по този начин рискът от киселинни дъждове се увеличава. Разграждането на урината на домашни любимци освобождава големи количества амоняк. Този източник на амоняк е толкова значителен, че в Европа надвишава капацитета на почвите за емисии на амоняк.

Химични трансформации на серни съединения:

По правило сярата се включва в емисиите не в напълно окислена форма (степента на окисление на сярата в нейния диоксид е 4, т.е. един серен атом се добавя към два кислородни атома). Ако серните съединения са във въздуха достатъчно дълго време, тогава под въздействието на съдържащите се във въздуха окислители те се превръщат в сярна киселинаили сулфати. В процеса на окисляване на серен диоксид (SO 2) с кислород (O 2), сярата повишава степента си на окисление и се превръща в серен триоксид (SO 3), който от своя страна, като много хигроскопично вещество и взаимодействайки с атмосферната вода, много бързо се превръща в H 2 SO4. Поради тази причина при нормални атмосферни условия серен триоксид не се намира във въздуха в големи количества. В резултат на реакцията се образуват молекули на сярна киселина, които бързо кондензират във въздуха или върху повърхността на аерозолните частици.

В допълнение към серен диоксид в атмосферата има и значителни количества други естествено срещащи се серни съединения, които в крайна сметка се окисляват до сярна киселина (или сулфати).

Химични трансформации на азотни съединения:

Най-често срещаното азотно съединение, включено в емисиите, е азотният оксид NO, който при взаимодействие с атмосферния кислород образува азотен диоксид. Последният, в резултат на реакция с хидроксилния радикал, се превръща в азотна киселина NO 2 + OH = HNO 3. Получени по този начин Азотна киселиназа разлика от сярата, може за дълго времеостава в газообразно състояние, тъй като кондензира слабо. Това се дължи на факта, че азотната киселина е по-летлива от сярната киселина. Парите на азотната киселина могат да бъдат абсорбирани от облачни или валежни капчици или аерозолни частици.

Киселинно утаяване (киселинен дъжд)

Последният етап в цикъла на замърсителите е утаяването, което може да се случи по два начина:

1. излугване на седименти или мокро утаяване

2. утаяване, или суха утайка

Комбинацията от тези два процеса се нарича киселинна седиментация.

Въздействие на киселинния дъжд върху околната среда

Резултатът от киселинното утаяване е, че киселинните атмосферни микроелементи, серни и азотни съединения попадат върху земната повърхност, което води до силни промени в киселинността на водните тела и почвите. На първо място, повишената киселинност засяга състоянието на сладководните тела и горите. Киселинният дъжд има различни ефекти. Първоначално валежите с високо съдържание на азот първоначално насърчават растежа на дърветата в гората, тъй като дърветата се снабдяват с хранителни вещества. В резултат на постоянната им консумация обаче гората се пренасища с тях, което води до подкисляване на почвата. В резултат на промените в киселинността на почвата се променя разтворимостта на тежки и токсични метали в тях, които могат да попаднат в тялото на животните и хората и да се пренесат по трофичната верига, в която ще се случи тяхното натрупване. Под въздействието на киселинността биохимичната структура на почвата се променя, което води до смъртта на почвената биота и някои растения.

Киселинният дъжд причинява излугване от растенията. неорганични съединения, които включват всички основни микро- и макроелементи. Например, калий, калций, магнезий и манган обикновено се измиват в най-големи количества. Различни органични съединения също се извличат от растенията, като захари, аминокиселини, органични киселини, хормони, витамини, пектинови и фенолни вещества и др. В резултат на тези процеси се увеличава загубата на необходимите за растенията хранителни вещества, което в крайна сметка води до тяхното увреждане.

Водородните йони, навлизащи в почвата с киселинен дъжд, могат да бъдат заменени от катиони, намиращи се в почвата, което води или до измиване на калций, магнезий и калий, или до тяхното утаяване в дехидратирана форма. Подвижността на токсични тежки метали като манган, мед и кадмий нараства. Разтворимостта на тежките метали е силно зависима от pH. Разтворим и следователно лесно усвоим от растенията тежки металиса отровни за растенията и могат да доведат до тяхната смърт. Един от най-опасните елементи за живите организми, живеещи в почвата, е алуминият, разтворен в силно кисела среда. В много почви, като северни умерени и бореални почви горски териториисе наблюдава абсорбция на по-високи концентрации на алуминий в сравнение с концентрациите на алкални катиони. Въпреки че много растителни видове са в състояние да издържат на това съотношение, когато се появят значителни количества киселинни валежи, съотношението алуминий-калций в почвената вода се променя толкова много, че растежът на корените е отслабен и съществуването на дървета е застрашено.

Промените в състава на почвата могат да променят състава на микроорганизмите в почвата, да повлияят на тяхната активност и по този начин да повлияят на процесите на разлагане и минерализация, както и фиксирането на азота и вътрешното подкисляване.

Въпреки киселинните валежи, почвата има способността да изравнява киселинността на средата, т.е. до известна степен може да устои на повишена киселинност. Устойчивостта на почвата обикновено се определя от наличието на варовикови и пясъчни скали (които включват калциев карбонат CaCO 3), които имат алкална реакция в резултат на хидролиза.

Подкисляване на сладки води.

Подкисляването на прясна вода е загубата на способността й да неутрализира. Подкисляването обикновено се причинява от силни киселини като сярна и азотна киселина. За дълги периоди сулфатите играят по-важна роля, но по време на епизодични събития (топене на сняг) сулфатите и нитратите действат заедно.

Процесът на подкисляване на водните тела може да бъде разделен на 3 фази:

1. Загуба на бикарбонатни йони, т.е. намаляване на способността за неутрализиране при постоянна стойност на pH.

2. Намаляване на pH, когато количеството на бикарбонатните йони намалява. Тогава стойността на рН пада под 5,5. Най-чувствителните видове живи организми започват да умират още при pH = 6,5.

Смъртта на живите същества, освен от действието на силно токсичния алуминиев йон, може да бъде причинена и от факта, че под въздействието на водородния йон се образуват кадмий, цинк, олово, манган, както и други токсични тежки метали. освободен. Количеството хранителни вещества за растенията започва да намалява. Алуминиевият йон образува неразтворим алуминиев фосфат с ортофосфатния йон, който се утаява под формата на дънен седимент: Al 3+ + PO 4 3- ª AlPO 4 . По правило намаляването на pH на водата върви успоредно с намаляване на популациите и смъртта на риби, земноводни, фито- и зоопланктон, както и много различни други организми.

Подкисляването на езерата и реките е достигнало най-голям мащаб в Швеция, Норвегия, САЩ, Канада, Дания, Белгия, Холандия, Германия, Шотландия, Югославия и редица други европейски страни. Проучване на 5000 езера в Южна Норвегия установи, че рибните популации са изчезнали в 1750 от тях и че 900 други езера са в сериозна опасност. На юг и централни частиВ Швеция има загуба на риба в 2500 езера и същото се очаква в други 6500 езера, където вече са открити признаци на подкисляване. Почти 18 000 езера имат pH на водата под 5,5, което има много неблагоприятен ефект върху рибните популации.

Директно въздействие на киселинните валежи върху околната среда

1. Смърт на растенията.Директната смърт на растенията се наблюдава най-често в близост до прекия източник на емисии, както и в радиус от няколко десетки километра от този източник. Основната причина е високата концентрация на серен диоксид. Това съединение се адсорбира върху повърхността на растението, главно върху листата му, и прониквайки в тялото на растението, участва в различни окислително-възстановителни реакции. Под тяхно влияние настъпва окисление на ненаситени мастни киселини на мембраните, като по този начин се променя тяхната пропускливост, което впоследствие засяга такива жизненоважни процеси като дишане и фотосинтеза. На първо място, настъпва смъртта на лишеите, които могат да съществуват само в много чиста среда. Лишеите са чувствителни индикатори за различни видове замърсяване на въздуха. Скорошни изследвания от университета в Нотингам показаха, че образуващите възглавници видове от рода Cladonia могат да служат като чувствителни индикатори за киселинен дъжд.

2. Директно въздействие върху хората.Аерозолните частици с киселинно естество представляват особена опасност за човешкото здраве. Степента на тяхната опасност зависи преди всичко от техния размер. Големите аерозолни частици се задържат в горните дихателни пътища, докато малки (по-малко от 1 микрон) капчици, състоящи се от смес от сярна и азотна киселина, могат да проникнат в най-отдалечените области на белите дробове и да причинят значителни щети там. Освен това метали като алуминий (и други тежки метали) могат да навлязат в хранителната верига, на върха на която стои човек, което може да доведе до неговото отравяне.

3. Корозия на метали, сгради и паметници.Причината за корозията е увеличаването на концентрацията на водородни йони върху повърхността на металите, от които до голяма степен зависи тяхното окисляване. В крайградските райони степента на корозия на металните конструкции е няколко микрометра годишно, докато в замърсените градски райони може да достигне 100 микрона. през годината. Киселинният дъжд може да причини щети не само на метали, но и на сгради, паметници и други конструкции. Паметниците, изградени от варовик и пясъчник, се разрушават много бързо, когато са изложени на киселинен дъжд. CaCO 3, съдържащ се в пясъчници и варовици, се превръща в калциев сулфат и лесно се отмива от дъждовната вода.

В момента основното гориво в Естония са изкопаемите маслени шисти, които имат доста високо съдържание на сяра. Въпреки това, поради термичната му употреба, основните оксиди, които неутрализират киселинните компоненти, също се отделят в атмосферата. Следователно изгарянето на нефтени шисти не причинява киселинен дъжд. Напротив, в Североизточна Естония има алкални валежи, чието pH може да достигне 9 или повече единици.

Начини за решаване на проблема

За да се реши проблемът с киселинния дъжд, е необходимо да се намалят емисиите на серен диоксид и азотен оксид в атмосферата. Това може да се постигне чрез няколко метода, включително чрез намаляване на енергията, получавана от хората от изгарянето на изкопаеми горива и увеличаване на броя на електроцентралите, използващи алтернативни източници на енергия(енергия на слънчева светлина, вятър, енергия на приливи и отливи).Други възможности за намаляване на емисиите на замърсители в атмосферата са:

1. Намаляване на съдържанието на сяра в различни видове горива.Най-приемливото решение би било да се използват само онези горива, които съдържат минимални количества серни съединения. Има обаче много малко такива видове гориво. Само 20% от световните петролни запаси имат съдържание на сяра под 0,5%. И в бъдеще, за съжаление, съдържанието на сяра в използваното гориво ще се увеличи, тъй като маслото с ниско съдържание на сяра се произвежда с ускорени темпове. Същото важи и за изкопаемите въглища. Премахването на сярата от горивото се оказа много скъп процес във финансово отношение, освен това е възможно да се премахнат не повече от 50% от серните съединения от горивото, което е недостатъчно количество.

2. Използване на високи тръби.Този метод не намалява въздействието върху околната среда, но повишава ефективността на смесване на замърсителите в по-високите слоеве на атмосферата, което води до киселинни валежи в по-отдалечени райони от източника на замърсяване. Този метод намалява въздействието на замърсяването върху местните екосистеми, но увеличава риска от киселинен дъжд в по-отдалечените региони. Освен това този методе много неморално, тъй като държавата, в която възникват тези емисии, прехвърля част от последствията на други страни.

3. Технологични промени.Количеството азотни оксиди NO, които се образуват при горене, зависи от температурата на горене. В хода на експериментите беше възможно да се установи, че колкото по-ниска е температурата на горене, толкова по-малко азотен оксид се произвежда, освен това количеството NO зависи от времето, през което горивото е в зоната на горене с излишък на въздух. По този начин, подходящи промени в технологиите могат да намалят емисиите. Намаляването на емисиите на серен диоксид може да се постигне чрез почистване на крайните газове от сяра. Най-често срещаният метод е мокрият процес, при който получените газове се барботират през варовиков разтвор, което води до образуването на сулфит и калциев сулфат. По този начин най-голямото количество сяра може да бъде отстранено от крайните газове.

4. Варуване.За да се намали подкисляването на езерата и почвите, към тях се добавят алкални вещества (CaCO 3). Тази операция се използва много често в скандинавските страни, където варовик се пръска от хеликоптери върху почвата или върху водосборната зона. Скандинавските страни страдат най-много от киселинните дъждове, тъй като повечето скандинавски езера имат гранитни или бедни на варовик легла. Такива езера имат много по-ниска способност да неутрализират киселини от езерата, разположени в райони, богати на варовик. Но наред с предимствата варуването има и редица недостатъци:

· В течаща и бързо смесваща се езерна вода неутрализацията не се извършва достатъчно ефективно;

· Има грубо нарушение на химическия и биологичния баланс на водата и почвата;

· Не е възможно да се премахнат всички вредни ефекти от подкисляването;

· Тежките метали не могат да бъдат отстранени чрез варуване. При намаляване на киселинността тези метали се превръщат в слабо разтворими съединения и се утаяват, но когато се добави нова порция киселина, те отново се разтварят, което представлява постоянна потенциална опасност за езерата.

Трябва да се отбележи, че все още не е разработен метод, който при изгаряне на изкопаеми горива да намали емисиите на серен диоксид и азот до минимум, а в някои случаи напълно да го предотврати.

Киселинният дъжд е забелязан за първи път в Западна Европа, особено в Скандинавия и Северна Америка през 50-те години на миналия век. Сега този проблем съществува в целия индустриален свят и придоби особено значение във връзка с увеличените причинени от човека емисии на серни и азотни оксиди. В течение на няколко десетилетия обхватът на това бедствие стана толкова широк, а негативните последици толкова големи, че през 1982 г. специално международна конференцияза киселинни дъждове, на която присъстваха представители на 20 държави и редица международни организации. Досега сериозността на този проблем остава, той постоянно е във фокуса на вниманието на националните правителства и международни екологични организации. Средно киселинността на валежите, които падат главно под формата на дъжд в Западна Европа и Северна Америка на площ от почти 10 милиона квадратни метра. km е 5-4,5, а мъглите тук често имат рН 3-2,5. През последните години киселинни дъждове започнаха да се появяват в индустриалните зони на Азия, Латинска Америкаи Африка. Например в Източен Трансваал (ЮАР), където се генерира 4/5 от електроенергията в страната, на 1 кв. км, около 60 тона сяра падат годишно под формата на киселинни валежи. В тропическите райони, където промишлеността е практически неразвита, киселинните валежи се причиняват от изпускането на азотни оксиди в атмосферата поради изгарянето на биомаса.

Специфична особеност на киселинния дъжд е неговият трансграничен характер, дължащ се на преноса на киселиннообразуващи емисии от въздушните течения на големи разстояния – стотици и дори хиляди километри. Това до голяма степен се улеснява от приетата някога „политика за високи комини“ като ефективно средство срещу замърсяването на въздуха в земята. Почти всички държави са едновременно „износители“ на своите и „вносители“ на чужди емисии. „Мократа“ част от емисиите (аерозоли) се изнася, а сухата част от замърсяването попада в непосредствена близост до източника на емисии или на малко разстояние от него.

Размянакиселинообразуващите и други замърсяващи въздуха емисии са характерни за всички страни от Западна Европа и Северна Америка. Великобритания, Германия и Франция изпращат повече окислена сяра на своите съседи, отколкото получават от тях. Норвегия, Швеция и Финландия получават повече окислена сяра от своите съседи, отколкото отделят през собствените си граници (до 70% от киселинния дъжд в тези страни е резултат от „износ“ от Великобритания и Германия). Трансграничният транспорт на киселинни валежи е една от причините за конфликтните отношения между Съединените щати и Канада.

Киселинен дъжд и причините за него

Терминът "киселинен дъжд" се отнася за всички видове метеорологични валежи - дъжд, сняг, градушка, мъгла, суграшица - чието pH е по-ниско от средното pH на дъждовната вода (средното pH за дъждовната вода е 5,6). Серният диоксид (SO2) и азотните оксиди (NOx), отделяни по време на човешката дейност, се трансформират в киселинно образуващи частици в земната атмосфера. Тези частици реагират с атмосферната вода, превръщайки я в киселинни разтвори, които понижават pH на дъждовната вода. Терминът "киселинен дъжд" е въведен за първи път през 1872 г. от английския изследовател Ангъс Смит. Викторианският смог в Манчестър привлече вниманието му. И въпреки че учените от онова време отхвърлиха теорията за съществуването на киселинен дъжд, днес никой не се съмнява, че киселинният дъжд е една от причините за смъртта на живота във водни тела, гори, култури и растителност. Освен това киселинният дъжд разрушава сгради и паметници на културата, тръбопроводи, прави колите неизползваеми, намалява плодородието на почвата и може да доведе до изтичане на токсични метали във водоносните хоризонти.

вода редовен дъждсъщо е слабо кисел разтвор. Това се случва, защото естествените атмосферни вещества като въглероден диоксид (CO2) реагират с дъждовната вода. Това произвежда слаба въглена киселина (CO2 + H2O = H2CO3). Докато в идеалния случай pH на дъждовната вода е 5,6-5,7, Истински животКиселинността на дъждовната вода в една област може да е различна от киселинността на дъждовната вода в друга област. Това, на първо място, зависи от състава на газовете, съдържащи се в атмосферата на определена област, като серен оксид и азотни оксиди.

Химическият анализ на киселинните утайки показва наличието на сярна (H2SO4) и азотна (HNO3) киселини. Наличието на сяра и азот в тези формули показва, че проблемът е свързан с изпускането на тези елементи в атмосферата. Когато горивото се изгаря, серен диоксид се отделя във въздуха, а атмосферният азот също реагира с атмосферния кислород, за да образува азотни оксиди.

Както вече споменахме, всяка дъждовна вода има определено ниво на киселинност. Но в нормалния случай този индикатор съответства на неутрално ниво на pH - 5,6-5,7 или малко по-високо. Леката киселинност се дължи на съдържанието във въздуха въглероден двуокис, но се счита за толкова ниско, че не причинява никаква вреда на живите организми. По този начин причините за киселинния дъжд се дължат единствено на човешки дейности и не могат да бъдат обяснени с естествени причини.

Предпоставки за повишаване на киселинността на атмосферните води възникват, когато промишлените предприятия отделят големи количества серни оксиди и азотни оксиди. Най-характерните източници на такова замърсяване са изгорелите газове на автомобилите, металургичните производства и топлоелектрическите централи (ТЕЦ). За съжаление, сегашното ниво на развитие на технологиите за пречистване не позволява филтриране на азотни и серни съединения, които възникват в резултат на изгарянето на въглища, торф и други видове суровини, използвани в промишлеността. В резултат на това такива оксиди навлизат в атмосферата, комбинират се с вода в резултат на реакции под въздействието на слънчева светлина и падат на земята под формата на утаяване, което се нарича „киселинен дъжд“.