Что такое кислотные дожди

Дождь - вода, образующаяся при конденсации водяного пара, выпадающая из облаков и достигающая земной поверхности в виде капель жидкости. Диаметр дождевых капель колеблется от 0,5 до 6 мм.

Считается, что дождевая вода очень полезна. Действительно, чистая дождевая вода несомненно полезна. Но чистой она была, может, лет сто, а, то и двести назад. И тогда ее можно было пить, мыть ею посуду и готовить на ней пищу. Увы, всего этого в наше время делать не желательно.

Соединения серы и азота, вступая в атмосфере в реакцию с водой, превращаются в кислоты и выпадают на землю в виде так называемых кислотных дождей. При нынешнем экологическом неблагополучии любой дождь можно назвать «кислотным». Поэтому сейчас дождевую воду нельзя не только пить, но даже мыть в ней голову и стирать белье.

Состав дождевой воды зависит от того, на какой территории образовались облака, от загрязнения атмосферы там, где осадки выпадают, от направления ветра и других обстоятельств. Следовательно, и дождевую воду загрязняют, прежде всего, транспорт, промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Кислотные дожди - одна из самых серьёзных экологических проблем современного мира.

Кислотные дожди – это атмосферные осадки в виде дождя или снега, содержащие соединения серы или азота. Кислотные дожди поступают в атмосферу в результате выброса отходов металлургической и химической промышленности. При выпадении кислотных дождей и таянии кислотного снега образуется серная кислота, оказывающая вредное воздействие на здоровье людей, состояние растительного и животного мира, зданий и сооружений.

Само понятие “кислотный дождь” вошло в обращение 110 лет тому назад. Английский химик Роберт Ангес Смит обнаружил, что в промышленном городе Манчестере и вокруг него имеются “три вида воздуха”, а именно: воздух с карбонатом аммония в отдаленных полях; воздух с сульфатом аммония в окрестностях и воздух с серной кислотой или бисульфатом в городе. В 1872 году он писал о “кислотном дожде” в книге “Воздух и дождь” – начала химической климатологии” и рассматривал в ней ряд тех явлений, о которых мы сейчас говорим в связи с проблемой окисления: сжигание угля, разложение органических материалов, траектория ветров, близость к морю, количество осадков на месте. Смит указывал, что кислый воздух в городе обесцвечивает краски в тканях и разъедает поверхности металлов, что кислая дождевая вода повреждает растительность и материалы, что такие вещества, как мышьяк, медь и прочие металлы выпадают вместе с дождями в промышленных районах. SO2 (Диоксид Серы) + H2O (Вода) = Кислотный дождь; NO (Окись Азота) + H2O (Вода) = Кислотный дождь

Источники кислотного загрязнения атмосферы могут быть как естественные (природные), так и искусственные (антропогенные).

К естественным источникам, поставляющим кислотообразующие загрязнители в атмосферу, относятся действующие вулканы, лесные пожары, продукты жизнедеятельности растений и животных, выделяющие природные газы, почва и вода.

Искусственными источниками являются объекты промышленности, энергетики и транспортные средства, использующие углеводородное топливо и выбрасывающие в составе дымовых газов – продуктов сгорания производные серы, азота, углерода, недогоревшие топливные углеводороды и другие химические соединения, элементы и вещества.

2. Причины выпадения кислотных дождей.

Известно, что углеводородное горючее и атмосферный воздух, несмотря на то, что они включают в свой состав кислотообразующие химические элементы – такие, как азот, сера, углерод и другие, – по отношению к воде химически неактивны, однако их производные, например оксиды и диоксиды, растворяясь в воде, образуют кислоты. Оксиды и диоксиды, а также недогоревшие углеводороды формируются непосредственно в процессе горения углеводородного топлива, а их состав и количество определяются, в свою очередь, качеством протекания реакции сгорания.

В связи с этим причинами возникновения кислотных осадков являются: переменное качество используемого топлива, невозможность его улучшения перед сжиганием вследствие применения морально устаревших конструкций топливных систем и невысокая организация сжигания углеводородного горючего.

В процессе горения углеводородного топлива продукты его сгорания – оксиды и диоксиды азота, серы, углерода, сероводород, хлороводород, летучие органические соединения, например ненасыщенные углеводороды, выбрасываются в атмосферу, где взаимодействуют с влагой или частицами снега, образуя азотную, азотистую, серную, сернистую, угольную, фосфорную и другие кислоты.

При этом, чем выше концентрация кислотообразующих веществ, соединений и элементов и больше их количество в выбрасываемых в атмосферу газах, тем сильнее концентрация образующихся при этом кислотных дождей или снегопадов.

Поскольку на создание кислотных осадков влияет химический состав участвующих в реакции компонентов (топлива и воздуха), то в продуктах сгорания газообразного топлива содержатся вещества, элементы и соединения, формирующие азотные и азотистые кислоты. Наряду с азотными и азотистыми соединениями при сжигании жидкого нефтяного топлива (особенно сернистого и малосернистого) в атмосфере появляются серные и сернистые вещества.

Кроме того, при выбросах в атмосферу промышленных газов и продуктов сгорания углей в воздушном пространстве накапливается большое количество соединений металлов, в основном Al, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Cd, P, As и Se, которые во влажной атмосфере смешиваются с каплями воды и частицами снега и далее выпадают с осадками.

3. География выпадения кислотных осадков.

Кислотные атмосферные осадки формируются, в основном, над промышленными регионами, над районами расположения энергетических объектов и в мегаполисах с большим количеством транспортных средств, то есть везде, где существуют источники выброса кислотообразующих компонентов.

Основными районами формирования кислотных дождей являются развитые страны. Часто кислотные облака формируются в одной местности, а дожди выпадают в других местах. В основном кислотные облака образуются в результате деятельности тепловых электростанций, работающих на угле и мазуте, источниками их возникновения являются также объекты промышленности и транспортные средства, использующие углеводородное топливо.

Наиболее часто районами формирования и выпадения кислотных дождей становятся: Германия, Польша, Франция, США, Италия, Великобритания.

От кислотных дождей страдают страны Скандинавского полуострова и Финляндия, на территорию которых осадки приносит западный ветер.

В некоторых районах России также встречаются случаи выпадения кислотных дождей. Они выпадают на юге Урала, на Крайнем Севере и на Северо-западе страны.

Город Куйбышев, один из промышленных центров Новосибирской области, находится на юге Западной Сибири, на северо-западе области. Территория, где расположен город, не входит в число районов частого выпадения кислотных дождей. Однако я решила выяснить, выпадают ли кислотные осадки на территории моего родного города. Я провела исследование кислотности дождевой и снеговой воды в 4-х точках города: вблизи крупной автомагистрали, внутри жилого сектора на юго-западе города, на территории школы и вблизи химического завода (ФКП «Анозит»). По две пробы дождевой воды и снега брались в сентябре, октябре и декабре 2009 года.

Результаты проведённого исследования показали, что на территории города Куйбышева выпадают кислотные осадки невысокой концентрации. Районами выпадения кислотных дождей и кислотного снега является территория вблизи главной автомагистрали города и химического завода.

Кроме этого, я захотела узнать, известны ли ученикам моей школы причины и последствия выпадения кислотных дождей. Для получения информации я провела анкетирование среди учащихся 9-11 классов. Всего в анкетировании приняли участие 42 человека. Им было предложено ответить на четыре вопроса.

1. Знаете ли Вы что такое кислотные дожди?

2. Каковы причины возникновения кислотных дождей?

3. Как вы думаете, выпадают ли в городе Куйбышеве кислотные дожди?

Не знаю

4. Оказывают кислотные дожди негативное влияние на природу и здоровье человека?

Результаты оказались следующими:

На первый вопрос 30 человек (71%) ответили утвердительно.

Причинами возникновения кислотных дождей 42 человека (100%) назвали выбросы промышленных предприятий и автотранспорта.

При ответе на третий вопрос 12 человек (28%) считают, что в городе Куйбышеве выпадают кислотные дожди, 14 человек (33%) - не выпадают, 16 человек (39%) ответили, что не знают.

При ответе на 4 вопрос 32 человека (76%) ответили, что кислотные дожди оказывают негативное влияние на природу, сооружения и здоровье человека, 10 человек (24%) не знают, оказывают ли они негативное влияние.

4. Последствия выпадения кислотных дождей

Кислотные атмосферные осадки оказывают чрезвычайно негативное влияние на окружающую среду – среду обитания, ухудшая ее качественные показатели.

Кислотный дождь негативно влияет и на озера, и на другие водоемы. Большая часть флоры и фауны, обитающей в чистых озерах и реках не способна противостоять кислотным дождям. Она может быть отравлена веществами, которые кислота вымывает из окружающей почвы в воду. В мире существует много примеров этому. Так, тысячи озер в Скандинавии сейчас абсолютно безжизненны, не имеют ни живых организмов, ни растений из-за того, что в течение прошлых лет на них выпало много кислотных дождей. Происходило это благодаря ветру, приносящему капли дождя из Англии, Шотландии и стран Восточной Европы. Начиная с 1930-х и 40-х годов, кислотный уровень дождевой воды некоторых озер Швеции повысился в 1000 раз.

Страдает от кислотных дождей почвенный и растительный покров: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.

Во многих странах мира деревья сильно страдают от воздействия кислотных дождей. Многие деревья теряют свои листья, их верхушка становится тоньше. Для некоторых деревьев данное воздействие настолько неблагоприятно, что они умирают. Деревья нуждаются в здоровой почве для роста и развития. Кислотный дождь, впитавшийся в почву, делает её фактически невозможной для жизни деревьев. В результате этого деревья становятся более восприимчивыми к вирусам, грибкам и насекомым-вредителям, становятся неспособными для борьбы с ними и поэтому умирают.

Кислотный дождь негативно влияет и на сооружения. Материалы, такие как камень, цветное стекло, росписи и другие объекты могут быть повреждены или даже разрушены. Дождь медленно, но постепенно разъедает материал, пока от него ничего не останется. Строительные материалы разрушаются, металлы разъедаются, цвет окраски изменяется, портится кожа и поверхность стекла. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО4).

Воздействию подвергается также животный мир, зависящий от водных экосистем. Например, водоплавающие птицы зависят от водных организмов, необходимых им для питания. Как только этот источник питания уменьшается или исчезает, понижается качество среды обитания, что, в свою очередь, влияет на репродуктивность птиц. Естественно, атмосферные кислотные дожди не щадят и человека.

Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Люди заболевают лёгочными болезнями, идёт отравление, появление раковых опухолей.

5. Меры, направленные на предотвращение выпадения кислотных дождей

Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.

Перевод промышленных предприятий на матлоотходные и безотходные технологии позволит уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, что снизит вероятность выпадения кислотных дождей.

Промывка угля после измельчения. Это приводит к удалению 50-90% соединений серы-пирита и к увеличению стоимости электроэнергии примерно на 10%. Замена угля на низкосернистые виды топлива: нефть и газ.

На автотранспорте необходимо устанавливать фильтры на выхлопные трубы и следить за концентрацией выхлопных газов. Перевод автомобилей на новые виды топлива позволит уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ или полностью прекратить их выброс, что снизит вероятность выпадения кислотных дождей.

В России наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков ведут станции, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, и 108 пунктов, на которых в оперативном порядке измеряют только величину рН.

Система контроля загрязнения снежного покрова на территории России осуществляется на 625 пунктах, обследующих площадь в 15 млн. км². Пробы забирают на наличие ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов, определяют значение рН.

Заключение

Таким образом, подводя итог всему вышесказанному, необходимо сделать ряд следующих выводов:

1. Кислотные дожди образуются в результате выброса заводами и выхлопными трубами автомобилей оксидов и диоксидов азота, серы, углерода, сероводорода, хлороводородов. Эти соединения вступают в химическую реакцию с водяным паром и образуют различные кислоты, выпадающие на земную поверхность.

2. На территории мира основными районами формирования кислотных дождей являются наиболее промышленно развитыми страны, такие как Франция, США, Германия, Польша, Канада, Великобритания. Страдают от кислотных осадков Скандинавские страны и Финляндия.

3. На территории России кислотные дожди выпадают на Урале, на Северо-западе, Крайнем Севере страны.

4. Кислотные дожди наиболее сильное воздействие оказывают на живые организмы, водоёмы, здания и сооружения, на здоровье человека.

5. Для предотвращения выпадения кислотных осадков необходимо устанавливать фильтры на трубы промышленных предприятий, на выхлопные трубы автомобилей, переводить автомобили на новые виды топлива, внедрять на промышленных предприятиях малоотходные и безотходные технологии.