Как кислотные дожди влияют на экологию?

Последствия кислотных дождей

Кислотные дожди способны нанести вред целым регионам. Время полного разложения токсичных соединений, попавших в почву или воду, доходит до 15-и лет. Какой вред растениям наносят кислотные дожди? Оказавшись в грунте, эти вещества разрушают все то, что необходимо растениям. При этом происходит высвобождение солей таких металлов, как свинец, алюминий и ртуть. На такой почве растения просто не могут существовать. Если в дожде присутствует высококонцентрированная кислота, погибают взрослые растения и семена. Одновременно часть ядовитых соединений отравляет и воздух.

Глобальные проблемы

Под воздействием кислотных дождей появляются такие глобальные экологические проблемы:

1. Изменяется структура воды. Повышается ее жесткость, воду насыщают токсины и кислоты. Кислотные дожди наиболее опасны для растительного и животного мира. результате животные и растения погибают. Случается, что после таких дождей содержание в воде тяжелых металлов оказывается выше предельно-допустимых норм в 8 раз.
2. Из-за того, что листья и корневая система растений повреждается, растения погибают. Следствие – гибель травоядных, что вынуждает хищных животных переходить на другие территории. То есть, нарушаются пищевые цепочки.
3. Загрязненный верхний слой почвы из-за ветров продолжает загрязнять воздух. Ветер переносит ядовитую пыль на значительные расстояния, отравляя природу и там.

Влияние на человека

Кислотные дожди отрицательно влияют и на человека. Взаимодействуя с рядом строительных материалов, они освобождают из них поликарбонаты. Разрушение достигает такого уровня, что эти вещества, а также влага воздуха начинают окислять металлы, имеющиеся в сооружениях. Из-за этого постройки довольно быстро разрушаются. Из-за кислотных дождей погибает сельскохозяйственный скот, страдают посевы и обитатели водоемов в рыбных хозяйствах.

Под воздействие кислотных дождей у людей развиваются такие заболевания, как: бронхит, воспаление легких, трахеит, бронхиальная астма. В ряде случаев люди даже получают химические ожоги.

К сожалению, этим дело не ограничивается. Мясные изделия, рыба, продукты, изготовленные из растений, оказываются насыщенными ртутью, свинцом, серой, мышьяком, селеном наносят вред здоровью человека. Сохраняются в продуктах животного происхождения и кислоты, и соли, из-за которых происходят пищевые отравления. При этом страдают печень, поджелудочная железа, почки, кровеносная и нервная системы.

Экономические последствия

Кислотные дожди наносят значительный вред и экономике. Для компенсации вреда, нанесенного сельскому хозяйству, лесу, водным объектам требуются значительные затраты. Поскольку страдают и посевные площади, потери урожая достигают больших значений.

Следствием может стать голод, особенно, если речь идет о слабо развитых регионах.

Так как из-за химических ожогов, болезней, вызванных попавшими в организм вредными соединениями, появляется необходимость в оказании медицинской помощи в значительных объемах, возрастают затраты на медицинские препараты и работу медперсонала. Стоимость компенсации последствий только при реализации такой программы достигает десятков миллиардов долларов.

Кислотные дожди – плата человечества за прогресс

Кислотные дожди распространенное явление в масштабах Солнечной системы. Марс, Венера подвергаются их воздействию. Есть они и на Земле. На заре истории вредные осадки были вызваны естественными причинами. В наше время к ним приводит деятельность человека.

Чтобы не навредить всему живому, водородный показатель осадков или pH должен оставаться в пределах 5,6-5,8. Когда он уменьшается, говорят о выпадении кислотного дождя. Это собирательное понятия включает в себя:

• снег;
• град;
• дождь;
• туман.

Водная среда подкисляется оксидами серы и азота. Реагируя с водой, вещества трансформируются в сернистую, серную, соляную и азотную кислоту.

Появление опасных химических соединений в воздухе обусловлено:

• автомобильными выхлопами от сгоревшего бензина;
• работой ТЭЦ , которые ежегодно сжигают миллионы тонн нефтепродуктов;
• деятельностью промышленных предприятий. В результате в атмосферу попадают либо продукты сгорания топлива, либо побочные вещества промышленных производств. Металлургия, машиностроение основные источники загрязнения;
• добычей и переработкой полезных ископаемых;
• использованием аэрозольных спреев, фреона в холодильных установках;
• внесением в почву азотных удобрений.

Есть естественные причины загрязнения воздуха. Но их доля во вредном воздействии на окружающую среду ничтожно мала.

Понятие кислотный дождь

В химической терминологии существует понятие кислотности водного раствора. Это основополагающий принцип кислотного дождя.

Уровень кислотности воды обусловлен концентрацией водородных ионов Н+, единица измерения которых ммоль/л. Для щелочности нужны гидроксильные ионы ОН-. Данные величины взаимосвязаны: при увеличении щелочности понижается кислотность, и наоборот. Нейтральной (одинаковое количество Н+ и ОН-) воды в природе нет.

Шкала кислотности начинается от рН — 0 (высокая кислотность). Концентрация в 7 ммоль/л считается нейтральной, от 7 до 14 происходит увеличение щелочности. В чистой дождевой воде водородный показатель слабокислый.

Причиной появления этого явления в мире становятся выбросы промышленных предприятий и автотранспорта. В воздухе химические соединения распадаются на сульфатные, нитратные частицы и перемешиваются с атмосферной влагой. Получается подобие разбавленной кислоты. Чем выше концентрация веществ, тем больше кислотность осадков.

Схема образования кислотных дождей

Появлению таких осадков предшествует цепочка химических реакций. Так проходит процесс образования кислотных дождей, на примере серы:

1. Диоксид серы, попав в воздух с отходами промышленности, трансформируется вследствие фотохимических реакций. Образуется серный ангидрид.
2. Последний, соединяясь с молекулами воды, образует серную кислоту.
3. Другая часть диоксида посредством реакций преобразовывается в сернистую кислоту.
4. Сернистая кислота, пройдя окисление, становится серной.

Аномальные осадки, содержащие N2O5, образуются по принципу серных, поскольку оксид азота, взаимодействуя с дождевой водой, образует кислоты.

Если причина кислотности хлор, то образование происходит следующим образом:

1. Наполнение хлором воздуха за счёт отходов химической промышленности или продуктов горения.
2. Вследствие реакции хлора и метана получается хлороводород.
3. Образовавшееся вещество взаимодействует с водой, получается соляная кислота.

Исходя из указанного, можно утверждать, что многие вещества, загрязняющие атмосферу образуют аномальные осадки повышенной кислотности. При этом основную массу среди «образующих» элементов составляет SO2, поскольку его выбрасывает в воздух промышленные предприятия.

Схема образования кислотных дождей зависит от уровня кислотности осадков, а он обусловлен составляющими веществами.

Преобразование соединений серы

Многие промышленные выбросы содержат серу. Механизм образования кислотных дождей заключается в окислении указанного вещества. Воздух наполняется частично окисленной серой. Атмосфера содержит окислители, превращающие соединения серы в сульфаты и кислоту.

Взаимодействие сернистой кислоты и кислорода повышает уровень окисления серы, из чего получается сернистый ангидрид. Триокись при взаимодействии с водой, находящейся в воздухе, преобразуется в серную кислоту.

Помимо двуокиси, окисляются и другие соединения этого вещества. Они образуют кислоту, молекулы которой быстро конденсируется. Этим объясняется относительно небольшое количество серы в аномальных осадках.

Преобразование соединений азота

Азот также наполняет атмосферу, как правило, это NO (окись). Реакция её окисления образует двуокись, которая преобразовывается в азотную кислоту. Этому способствует взаимодействие с радикалом гидроксила.

По сравнению с серной кислотой, азотная более летучая, поэтому она почти не конденсируется, а её пары поглощаются частицами аэрозоли, облаками, осадками.

Такая ситуация считается проблемой промышленных государств, но подобные химические превращения серы и азота характерны для регионов, подверженных горению биомасс.

История появления понятия

Определение «кислотный дождь» ввёл шотландский химик Роберт Энгус Смит в 1872 г. Теорию об опасности кислых осадков и их последствиях учёный первым озвучил в своей монографии «Воздух и дождь: начало химической климатологии». В основу труда легло изучение викторианского смога, нависшего над промышленным городом Манчестером. Научное сообщество приняло работу в штыки, но, несмотря на это, Смит до конца жизни возглавлял Инспекцию по контролю за щелочами – первый английский орган по охране природной среды.

Исследования продолжил учёный из Швеции, лауреат Нобелевской премии, С. А. Аррениус. В 1883 г. он ввёл терминологию «основание», «кислота». Под понятием «кислота» подразумевались элементы, образующие при растворении в жидкости ионы водорода с положительным зарядом. Единицей измерения реакции растворов pH (водородный показатель) стал в 1909 году, благодаря химику из Дании Сёрену Петеру Лаурицу Сёренсену.

Масштаб опасности природного явления осознали лишь в 60-е гг. XX века. После того, как от кислотных осадков пострадали США, Скандинавия, Канада, Западная Европа, никто уже не сомневался в их пагубном влиянии на биосферу.

https://www.youtube.com/watch?v=LbzbEouJ-BM

Реальные угрозы

Каковы отрицательные последствия выпадения кислотных дождей, какой вред они наносят? Это настоящая экологическая проблема, которая представляет собой реальную угрозу для всей экосистемы, окружающей среды и человека.

Рассмотрим основные последствия кислотных дождей:

• Большой ущерб наносят кислотные дожди растительному миру. Во-первых, такие осадки повреждают листву и стебли. Во-вторых, проникая в почву, они меняют её состав, делая грунт бедным, неплодородным или даже токсичным.
• Негативное воздействие кислотных дождей на окружающую среду распространяется на водоёмы: осадочная вода попадает в них и накапливается, меняя естественный состав. В результате среда меняется и становится непригодной для жизни разных водных обитателей, включая рыб.
• Ещё одно направление вреда кислотных дождей – это разрушение строений, памятников, архитектурных сооружений. Кислоты, попадая на материалы, постепенно разрушают и буквально разъедают их.
• Весьма опасны кислотные дожди и для человека. Хотя концентрация кислот, как правило, не достигает такого уровня, чтобы разъедать кожу, всё же негативное воздействие имеет место. Так, подобные осадки могут вызывать сильные аллергические реакции, которые вызваны попаданием в организм вредных соединений. А некоторые учёные считают, что при длительном воздействии осадков с повышенной кислотностью способны возникнуть онкологические заболевания.
• Негативное влияние кислотных дождей затрагивает животный мир. Входящие в состав кислоты могут влиять на шерстяной покров, а также проникать в растения, употребляемые некоторыми животными. Нередко такое воздействие приводит к гибели, но возможны мутации.

Посадка сакуры в открытый грунт — все о японской вишне

Что вызывает кислотный дождь?

Кислотные дожди возникают, когда диоксид серы (SO₂) и оксиды азота (NO_X) выбрасываются в атмосферу и переносятся ветром и воздушными потоками. SO₂ и NO_X реагируют с водой, кислородом и другими химическими веществами, образуя серную и азотную кислоты. Затем они смешиваются с водой и другими материалами, прежде чем упасть на землю.

Хотя небольшая часть SO₂ и NO_X, вызывающих кислотные дожди, поступает из природных источников, таких как вулканы, большая часть их происходит в результате сжигания ископаемого топлива. Основными источниками SO₂ и NO_X в атмосфере являются:

• Сжигание ископаемого топлива для производства электричества. Две трети SO₂ и одна четверть NO_X в атмосфере поступают от электрогенераторов.
• Транспортные средства и оборудование, работающее на нефтепродуктах.
• Обрабатывающая, нефтеперерабатывающая и другие отрасли промышленности.

Ветер может переносить диоксид серы и азота на большие расстояния и через границы, что делает кислотные дожди проблемой для всех, а не только для тех, кто живет вблизи этих источников.

Отрицательные последствия кислотных дождей для экосистемы

Считается, что кислотные дожди могут заставить деревья, расти медленнее или даже умирать, но ученые обнаружили, что это не единственная причина. Такое же количество кислотных дождей в одних областях оказывает большее влияние, чем в других.

Когда кислотный дождь падает на лес, просачивается сквозь листья деревьев и стекает вниз в почву. Некоторые из них попадают в ручьи, а затем в реки и озера. Некоторые типы почвы могут помочь нейтрализовать кислоту — у них есть так называемая «буферная емкость».

Другие почвы уже слабокислые, и они особенно подвержены воздействию кислотных дождей.

Кислотный дождь воздействует на деревья несколькими различными способами, он может:

• растворить и смыть питательные вещества и минералы в почве, которые помогают деревьям расти.
• вызвать выброс вредных веществ, таких как алюминий, в почву.
• стирает восковое защитное покрытие листьев, повреждая их и предотвращая их способность к фотосинтезу должным образом.

Комбинация этих эффектов ослабляет деревья, что означает, что они могут быть легче атакованы болезнями и насекомыми или травмированы плохой погодой. Последствия кислотных дождей для растений непоправимы и причиняют им большой вред.

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.

Деятельность микроорганизмов

Причиной возникновения кислотных дождей выступает активизация микробов, ведущая к гниению растительных остатков и мёртвых животных. Происходит выделение серы в газообразном состоянии. Ежегодно объём вещества достигает 40 миллионов тонн, что составляет треть общего количества образовываемого газа.

Вулканическая деятельность

Вулканы влияют на загрязнение осадков, но проявляется лишь в активный период. Здесь же основной причиной образования кислотных дождей становится повышенная концентрация химических веществ в воздухе.

Распад азотсодержащих природных соединений

В природе оксид азота появляется после распада конечных продуктов потребления (кал, моча и другие естественные источники белка) и гниения.

Антропогенные факторы

Кислотные дожди чаще всего выпадают из-за загрязнений, связанных с жизнедеятельностью человека. В итоге антропогенных выбросов в воздух попадает более 60-65% (65-75 млн. т) производных серы, 37-50% (57 млн. тонн) азотсодержащих соединений и 100% летучих органических соединений (ЛОС).

Выбросы промышленных предприятий

Нефтеперерабатывающие, металлургические и производящие серную кислоту предприятия опережают остальные производства по выбросам сернистых соединений. Причиной ежегодного поступления 1 млн. тонн азота в атмосферу Земного шара также являются промышленные предприятия.

Выхлопы транспортных средств

Чем опасны автомобильные выхлопы. Они поставляют в тропосферу до 35-40% оксидов азота. При сгорании дизельного топлива, бензина в приземном слое образуются вредные вторичные загрязнители (озон, серная кислота, формальдегид и пероксиацетилнитрат). Их присутствие может вызвать кислотные дожди.

Удобрения и пестициды, используемые в сельском хозяйстве

Избыточное использование в сельском хозяйстве пестицидов и азотсодержащих удобрений выглядит оправданным, улучшая рост культур, но на самом деле приводит к накоплению вредных веществ в почве, часть из которых поступает в воздух.

Снижение загрязнения

Было выдвинуто решение — использование угля, который содержит меньше серы. Альтернативным способом можно считать предложение «промывать» уголь, чтобы удалить скопления серы. Электростанция также может установить оборудование под названием скрубберы. Их предназначение – нейтрализовать диоксид серы в газах, выходящих из дымовой трубы.

Окислы азота создаются в процессе сжигания угля и других видов ископаемого топлива, но некоторые электростанции не оборудованы таким образом, чтобы сжигать уголь. Предотвращающих функций этих приборов вполне достаточно, чтобы существенно уменьшить угрозу планете. Дополнительные проблемы вызывает переоборудование этих электростанций.

Другие источники энергии

Отличный способ, чтобы уменьшить последствия кислотных дожей — производство энергии без использования ископаемого топлива. Вместо этого, люди могут использовать возобновляемые источники энергии, такие как солнечные и ветряные электростанции. Эти методы могут решить проблему кислотных дождей, если будут использоваться комплексно.

Возобновляемые источники энергии помогают уменьшить количество кислотных дождей, потому что они производят гораздо меньше загрязнения. Эти источники энергии могут быть использованы для энергетического машиностроения и производства электроэнергии.

Альтернативные виды топлива — отличный способ, чтобы предотвратить кислотные дожди и прекратить использование невозобновляемых видов топлива. Потребители должны перейти на возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и водная энергия. Попробуйте использовать солнечные системы отопления, батареи и мощные автомобили, чтобы внести свой вклад в спасение окружающей среды.

Экологически чистые автомобили

Легковые и грузовые автомобили являются основными источниками загрязняющих веществ, которые вызывают кислотные дожди. Проблему усугубляет количество транспорта в городах. В то время, как одна машина не производит много загрязнений, все машины на дороге вместе создают серьезные загрязнения. Поэтому, производители автомобилей обязаны уменьшить количество окиси азота и других загрязняющих веществ, поступающих от новых автомобилей.

Один тип технологии, используемый в автомобилях, называется каталитический нейтрализатор. Данное оборудование используется уже более 20 лет. Оно призвано уменьшить количество окислов азота, образующихся в процессе эксплуатации автомобилей. Некоторые новые автомобили могут также использовать более чистые виды топлива, такие как природный газ.

Автомобили, которые производят меньше загрязнения, и лучше для окружающей среды, часто хвалят именно за низкие выбросы вредных веществ.

Методы борьбы с кислотными дождями — одна из самых актуальных проблем современного общества. Только коллективный подход к решению этой проблемы может привести к ощутимым результатам. Кислотные дожди, без преувеличения, бич современности, бороться с которым следует начинать как можно скорее. Каждый человек должен задать себе вопрос: «Как именно вы боретесь с выбросами в атмосферу, и делаете ли это вообще?» И хочется надеяться, что ответ будет положительным.

Воздействие кислотных осадков на человека и экологию

Осадки, загрязненные кислотными веществами, очень опасны для всей экосистемы – флоры, фауны и человека. Такие дожди способны спровоцировать серьезные экологические проблемы, требующие комплексного подхода к их решению.

Влияние кислотных осадков на окружающую среду

При попадании кислотных осадков в грунт уничтожаются питательные вещества, необходимые для нормального роста растений. Они вытягивают на поверхность грунта опасные для человека металлы (свинец, алюминий), которые ранее находились в неактивном состоянии. При длительном воздействии на грунт данного фактора, он становится непригодным для выращивания сельскохозяйственных культур. А для восстановления его свойств требуется не один год и кропотливая работа специалистов.

Такое же негативное влияние осадков с повышенной кислотностью оказывается и на состояние водоемов. Они становятся непригодными для жизни рыб и роста водорослей, поскольку нарушается баланс их естественной среды обитания.

Также высокая кислотность осадков приводит к загрязнению воздуха. Воздушные массы наполняются огромным количеством токсичных частиц, которые вдыхаются человеком и остаются на поверхности зданий. Они разрушают лакокрасочные покрытия, облицовочные материалы, металлические конструкции. В результате нарушается внешний вид зданий, памятников, автомобилей и всего, что находится на открытом воздухе.

Ущерб, который нанесли кислотные дожди памятникам архитектуры

Пути решения данной экопроблемы

Борьба с кислотными дождями в отдельных странах бесполезна. Ядовитые облака переносятся ветром на тысячи км. Впервые проблема опасных осадков всерьёз обсуждалась международным сообществом на конференции ООН в Стокгольме в 1972 году. В России на метеорологических станциях постоянно берут пробы воздуха и воды, чтобы в случае превышений ПДК принять срочные меры. Избежать глобальной катастрофы можно только проведя комплексные, и, к сожалению, дорогостоящие мероприятия.

Сокращение вредных выбросов

Наиболее действенная мера – сокращение вредных выбросов в воздух и воду во всех странах мира. На предприятиях необходимо поставить современные очистные сооружения и фильтры. В дальнейшем открывать только экологически безвредные производства.

Переход на альтернативные источники энергии

Замена угля, газа и нефти на альтернативные источники энергии приведёт к значительному улучшению экологической обстановки. Волновые, ветряные электростанции, солнечные батареи абсолютно безопасны.

Использование экологичных автомобилей

Вместо машин, работающих на бензине, уже сегодня можно купить гибриды или электромобили. Tesla выпускает автомобили, работающие на аккумуляторных батареях.

Автобусы надо заменить троллейбусами, трамваями и поездами на электротяге.

Другие действенные методы

• Не сжигать мусор, а открыть заводы по его переработке.
• Известкование воды и почвы. Такой метод применяют в Скандинавии. Щёлочь (СаСО3) распыляют с вертолётов, снижая кислотность территории.
• Высаживать леса, а не вырубать. Создать вокруг промышленных городов «санитарные зоны» из зелёных насаждений, где не будет фабрик.
• Уменьшение содержания серы в разных типах топлива. Дорогостоящий процесс, позволяющий извлечь лишь половину вредного вещества.

Заключение

В итоге, проблему выбросов веществ в атмосферу и нарушение цикла круговорота веществ в природе нельзя рассматривать только как парниковый эффект или озоновые дыры.

Ситуацию нужно оценивать комплексно и решаться специалистами со всего мира. Отдельное воздействие озоновых дыр или кислотных дождей человечество еще могло бы пережить, но комплекс глобальных проблем экологии и разрушения озонового слоя приведет к гибели всей планеты. Нет такого завода, который выбрасывал бы только одно загрязняющее вещество. На любом производстве в атмосферу выбрасывается целый комплекс загрязняющих веществ, выбрасывающих целый комплекс веществ, которые ведут за собой такой же обширный комплекс последствий. Поэтому и проблему нужно затрагивать на всех уровнях: от бытового до международного.

Источники

• https://GeologiaZemli.ru/eko-problemy/osobo-toksichnyj-komponent-kislotnyh-dozhdej.html
• https://bezotxodov.ru/jekologija/kislotnye-dozhdi
• http://myzhir.ru/ogorod/kislotnyj-dozhd-chto-takoe-kislotnye-osadki.html
• https://medru.su/ekologiya/kislotnyj-dozhd.html
• https://ECOportal.info/kislotnye-dozhdi-prichiny-i-posledstviya/
• https://bezotxodov.ru/atmrsfera/prichiny-kislotnyh-dozhdej
• https://ug-plastics.ru/ekoproblemy/kakovy-otricatelnye-posledstviya-vypadeniya-kislotnyh-dozhdej.html
• https://EcologAnna.ru/ekologicheskie-problemy/kak-spastis-ot-kislotnyh-dozhdej
• https://delta-eco.ru/problemy/kislotnye-dozhdi-prichiny-i-posledstviya-vypadeniya-kislotnyh-dozhdej-kratko.html
• https://halal-eko.ru/voprosy/kislotnye-dozhdi-referat.html