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:
- Сжигание топлива в
промышленности и на электростанциях; - Выхлопные газы
транспортных средств – образуют половину выбросов оксида азота; - Интенсивное животноводство – производит аммиак из
разложения органического вещества.
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.
Для справки! Серная кислота – особо токсичный компонент кислотных дождей.
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 и моря с их
флорой и фауной; - Внутренние воды,
пресноводные источники с их обитателями; - Зеленые насаждения,
делая их сильно уязвимыми; - На культурные и
исторические памятники; - На человека – прямо или
посредственно губя его здоровье.
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:
- Очистка выхлопных и дымовых труб;
- Восстановление поврежденных сред;
- Массовое внедрение альтернативных источников энергии.
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:
- ветра;
- от геотермальных источников;
- солнечная;
- атомная;
- гидроэнергетика.
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.
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Кисло́тный дождь – все виды метеорологических осадков – дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, – при которых наблюдается понижение pH (водородного показателя) дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами, обычно оксидами серы и оксидами азота.
История термина
Впервые термин «кислотный дождь» был введён в 1872 году английским учёным Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Его внимание привлек смог в Манчестере. И хотя учёные того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели лесов, урожаев и растительности. Кроме того, кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почвы и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ, вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота, тогда как в идеале pH дождевой воды равняется 5–6,5–7. В реальной жизни показатель кислотности дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.
Химические реакции
В 1883 году шведский учёный Сванте Август Аррениус1 ввёл в обращение два термина – кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода. Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-анионы. Водородный показатель является взятым с обратным знаком десятичным логарифмом активности ионов водорода в растворе и его используют в качестве показателя кислотности воды (рис. 1).
Рисунок 1 – Водородный показатель (шкала)
Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода. А кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксиды серы (SO2 и SO3) и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфиды, самородная сера и другие содержатся: в углях и в руде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения – оксид серы (IV) (сернистый ангидрид), оксид серы (VI) (серный ангидрид), сероводород – (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы, под воздействием солнечного излучения, или так называемых «фотохимических реакций»), которые превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.
Экологические и экономические последствия
Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, России, республиках бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоёмы – озера, реки, заливы, пруды – повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна.
Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоёмы.
Первая стадия – начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН ˂ 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоёма пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зелёные). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоёма. При кислотности рН=6 погибают пресноводные креветки.
Вторая стадия – кислотность повышается до рН=5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон – крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоёма и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ.
Третья стадия – кислотность достигает рН=4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоём.
По мере накопления органических веществ на дне водоёмов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания.
Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Учёные считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, «сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон и тяжёлые металлы, в совокупности приводит к деградации лесов». Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов, и убытки достигли 1.750 миллиардов долларов от потери лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Миннесота 40 миллионов долларов на медицинские расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов, – это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.
Способы борьбы
Учёные всего мира заняты поиском путей решения проблемы кислотных дождей. Один из главных методов борьбы – установка на каждом предприятии дорогостоящих очистных сооружений, фильтры которых будут препятствовать выбросам тяжёлых металлов и опасных оксидов. Такие установки не только снизят вероятность выпадения кислотного дождя, но и сделают воздух чище.
Ещё один путь решения проблемы – уменьшение количества транспортных средств в крупных городах с целью снижения выбросов выхлопных газов. Помимо этого следует восстанавливать, а не вырубать леса, очищать загрязнённые водоёмы, перерабатывать, а не сжигать мусор.
Поиск альтернативных источников добычи энергии, экологически безопасный автотранспорт, новые технологии производства и технологии очистки выбросов в атмосферу – неполный список того, чем обязано озаботиться человечество, чтоб последствия не приобрели катастрофический характер.
Вывод
Бороться с самими осадками практически невозможно. Выпадая на огромных территориях, кислотные дожди наносят значительный ущерб, и конструктивного решения этой проблемы нет.
Другое дело, что вслучаес кислотными дождями критически необходимо бороться не с последствиями, а с причинами такого явления. Поэтому всё человечество должно задуматься о том, как много вредных веществ мы выбрасываем в атмосферу и задуматься над получением и использованием всё больше альтернативных источников энергии, менее вредных, чем современные.
Список использованных источников
1. Кислотные дожди – что это такое? Как они образуются? [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://biosfera.wiki/np/kislotnye-dozhdi.html
2. Кислотные дожди это…[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/967818
3. Кислотный дождь // Википедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D1%8C
4. Кучер М.И. Экология: учеб. пособие / под ред. проф. Е.Э. Френкеля. – Вольск: ВВИМО, 2015. – 265 с.
1 Сва́нте А́вгуст Арре́ниус (швед. Svante August Arrhenius; 19 февраля 1859, имение Вик, недалеко от Уппсалы – 2 октября 1927, Стокгольм) – шведский физико-химик, автор теории электролитической диссоциации, лауреат Нобелевской премии по химии (1903).
Как бороться с кислотными дождями — вопрос, который уже давно заботит самые просветленные умы нашего времени. Планета, которую мы унаследовали от наших предков, уже не та. А передадим мы ее нашим детям в еще более плачевном состоянии. Через чрезмерное сжигание наших невозобновляемых ископаемых видов топлива на электростанциях, заводах и на транспорте, мы создали загрязнения, кислотные дожди и прочие экологические катаклизмы.
Сегодня любой дождь имеет высокий уровень азотной и серной кислот. Он оказывает разрушительное воздействие на наши океаны, озера и реки, и на все живое, что населяет нашу планету.
Содержание
- Актуальная проблема
- Что такое кислотность
- Снижение загрязнения
- Другие источники энергии
- Экологически чистые автомобили
Актуальная проблема
Кислотный дождь состоит из загрязняющих веществ в воздухе. Кислотные дожди — это своего рода осадки, которые могут проявляться во многих формах. Влажные осадки, такие как дождь, мокрый снег, или туман содержат жидкость с повышенным уровнем PH. Сухие осадки — это еще одна форма, когда газы и частицы пыли становятся кислотно агрессивными.
Энергосбережение — самый большой шаг, который можно предпринять, чтобы предотвратить кислотные дожди. Современное человечество просто обязано уменьшить потребление энергии. Среди простых советов ученые перечисляют:
- Выключать свет, когда вы покидаете комнату.
- Выключать компьютеры и телевизоры.
- Когда вы не используете электрический прибор, просто выключите его для экономии энергии.
Еще один крупный потребитель энергии — это отопление вашего дома и системы охлаждения. Обязательно используйте кондиционер только для кондиционирования, когда вы действительно в этом нуждаетесь. Также, когда вы уходите из дома, выключайте термостаты. Это не будет вам ничего стоить, вы просто сэкономите электроэнергию.
Оба вида осадков могут быть унесены ветром, иногда на очень большие расстояния. Кислотные дожди во влажных и сухих формах выпадают на здания, автомобили и деревья, приводят к повышению кислотности в водоемах. От кислотных дождей страдает не только окружающая природа, но и люди.
Что такое кислотность
Кислотность измеряется по шкале рН. Шкала рН работает от нуля (самый кислый показатель) до 14 (самый щелочной). Вещество, которое не является ни щелочным или кислотным, называется «нейтральным», и имеет показатель кислоты рН 7.
Предотвращение кислотных дождей — вопрос, сильно волнующий ученых. Они требуют уменьшить количество диоксида серы, который выходит из угольных электростанций. Они предлагают различные методы, эффективность которых может помочь человечеству справиться с этой проблемой. Активисты ищут любые пути решения, чтобы спасти нашу планету, избавиться от вредных осадков и предотвратить дальнейшие загрязнения.
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.
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Кислотные дожди, их причины и методы устранения.
Кислотными
дождями называют все виды метеорологических
осадков (дождь, снег, град, туман,
дождь со снегом), показатель рН которых
меньше, чем среднее значение рН дождевой
воды, равное 5,6. Впервые термин “кислотный
дождь” был введен в 1872 году английским
исследователем Ангусом Смитом при
изучении викторианского смога в
Манчестере.
Показатель
кислотности воды рН = – lg[CH+], где [CH+] –
концентрация ионов водорода. Значение
рН нейтрального раствора равняется 7.
При растворении кислот в воде концентрация
ионов Н+ возрастает, а показатель рН
снижается. Для кислых растворов рН<
7, для щелочных pH > 7.
Вода
“нормального” дождя тоже представляет
собой слабокислый раствор. Это происходит
вследствие того, что двуокись углерода
вступает в реакцию с дождевой водой.
При этом образуется слабая угольная
кислота (CO2 + H2OH2CO3). Теоретическое
значение рН дождевой воды равняется
5,6 – 5,7. В реальной жизни показатель ее
кислотности в разных местах может сильно
различаться, что, прежде всего, зависит
от состава газов, содержащихся в атмосфере
той или иной местности (оксид серы,
оксиды азота).
Кислотный
дождь образуется в результате химического
взаимодействия оксидов серы (SO2 и SO3) и
азота (NOх)
с водой в атмосфере. Эти вещества
выбрасываются автомобильным транспортом,
образуются в результате деятельности
металлургических и химических предприятий,
а также при сжигании ископаемого топлива
на электростанциях (при высокой
температуре азот горит в кислороде
воздуха). Вступая в реакцию с водой,
оксиды превращаются в растворы кислот
– серной, сернистой, азотистой и азотной.
Затем вместе со снегом или дождем они
выпадают на землю.
В
настоящее время последствия выпадения
кислотных дождей наблюдаются практически
во всех странах Земного шара. Он оказывает
отрицательное воздействие на водоемы
– озера, реки, заливы, пруды, повышая их
кислотность до такого уровня, что в них
погибает флора и фауна. Водяные растения
лучше всего растут в воде со значениями
рН =7 – 9,2. С увеличением кислотности
водяные растения гибнут, лишая других
животных водоема пищи. При рН = 6 погибают
пресноводные креветки, а при повышении
рН до 5,5 – донные бактерии, которые
разлагают органические вещества и
листья, и органический мусор начинает
скапливаться на дне. Затем гибнет
планктон, он составляет основу пищевой
цепи водоемов и питается веществами,
образующимися при разложении бактериями
органических веществ. Когда рН достигает
4,5,погибает вся рыба, большинство лягушек
и насекомых.
По
мере повышения кислотности воды
становится возможным растворение из
донных отложений и почв токсичных
тяжелых и легких металлов: кадмия, ртути,
свинца, алюминия и др. Люди, пьющие воду
с высоким содержанием свинца или
принимающие в пищу рыбу, перенасыщенную
ртутью, могут приобрести серьезные
заболевания. Возрастание в подкисленной
воде содержания алюминия всего лишь до
0,2 мг/л летально для рыб. Резко сокращается
развитие фитопланктона, так как фосфаты,
активизирующие этот процесс, соединяются
с алюминием и становятся недоступными
для усвоения.
Кислотный
дождь наносит вред не только водной
флоре и фауне, но также уничтожает
растительность на суше. Хотя до
сегодняшнего дня механизм этого процесса
до конца не изучен, ученые считают, что
“сложная смесь загрязняющих веществ,
включающая кислотные осадки, озон, и
тяжелые металлы…в совокупности приводят
к деградации лесов”. Особенно чувствительны
к кислотным дождям хвойные леса – с них
опадает хвоя. Воздействие кислотных
дождей также снижает устойчивость лесов
к засухам, болезням, природным загрязнениям,
что приводит к еще более выраженному
их ухудшению как природных экосистем.
Они
разрушают здания и памятники культуры,
трубопроводы, приводят в негодность
автомобили, снижают плодородие почв и
т.п. Так, ежегодно экономические потери
от кислотных дождей в США составляют
лишь на восточном побережье 13 млн. долл.
К 2005 г. убытки достигнут 1750 млрд. долл.
от потери лесов; 8300 млрд. долл. от потери
урожаев (только в бассейне реки Огайо),
а в одном штате Минессота 40 млн. долларов
на медицинские расходы.
Единственный
способ изменить ситуацию к лучшему –
это снизить количество кислотообразующих
выбросов в атмосферу. В теплоэнергетике
это может быть достигнуто за счет
перехода с угля на газовое топливо,
поскольку содержание серы в газе
существенно меньше, чем в углях. Для
устранения образования оксидов азота
следует понизить температуру горения
газа или мазута до 500 – 600ОС, этого можно
достичь, применяя так
называемые каталитические
генераторы тепла,
в которых сжигание топлива происходит
не в факеле (форсунке), а в слое катализатора
путем окисления.
Для
снижения выбросов оксидов азота (и
оксида углерода СО – угарного газа)
автомобильного транспорта следует
применять каталитические
дожигатели,
которые монтируются на выхлопную трубу
автомобиля. Проходя через слой катализатора
в дожигателе (это платиновые металлы,
нанесенные на инертный носитель),
выхлопные газы очищаются: СО превращается
в СО2 – углекислый газ, а оксиды азота
– в азот.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
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:
- токсичные выбросы предприятий тяжелой промышленности;
- выхлопные газы транспорта;
- добыча и переработка угля, нефти, газа;
- сжигание любых видов органического топлива;
- использование азотистых удобрений;
- фреоновые выбросы из кондиционеров, холодильных установок;
- использование хлороводородных аэрозолей.
Природными факторами, вызывающими токсичные осадки, являются:
- вулканические извержения, при которых атмосфера заполняется большим количеством серы;
- гниющие животные и растительные останки, выделяющие газообразную серу;
- молнии, приводящие к появлению в атмосфере соединений азота.
Последствия
Отрицательных последствий выпадения кислотных дождей множество. Ядовитые осадки приводят к:
- нарушению экобаланса водоемов;
- окислению почвы;
- угнетению жизнеспособности растений;
- ухудшению здоровья людей;
- разрушению построек, архитектурных объектов.
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:
- Наиболее негативное воздействие оказывается на гидросферу, причем как прямое, так и косвенное. Под прямым влиянием подразумевается отравление и гибель рыбы из-за непосредственного попадания ядовитых веществ в водоем. Косвенное влияние означает, что токсичные осадки разрушают донные известняковые и прочие породы. Содержащиеся в породах тяжелые металлы растворяются в воде, в итоге крупные популяции рыб погибают или подвергаются мутации.
- Для плодородных почв кислотосодержащие осадки – экологическое бедствие. Окисленный грунт подвергается коррозии, становится непригодным для хозяйственного использования.
- Значительным последствием кислотных дождей является угнетение растительности. Хлористые и азотистые виды кислотных дождей нарушают обменные реакции между почвой и корневой системой, в результате развитие корней замедляется, повышается чувствительность растений к температурным колебаниям и атакам насекомых-вредителей. Ядовитые дождевые капли оставляют на листьях ожоги. Бывали случаи, когда пораженные деревья полностью сбрасывали листву.
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.
С конца XX века кислотные дожди становятся все более частым явлением. Ядовитые осадки разрушают экосистемы, уничтожают биосферу, представляют опасность для здоровья людей. Прошедший в регионе кислотный дождь наносит ущерб хозяйственной деятельности человека, что приводит экономическим потерям.
Что такое кислотные дожди
Кислотность любой жидкости выражается с помощью показателя pH. В нейтральной среде эта величина составляет 7,0. Любые значения меньше означают кислую реакцию, выше 7,0 – щелочную. Жидкости со слишком высоким или низким значением показателя кислотности агрессивны и токсичны для большинства живых существ.
Чистая дождевая вода должна характеризоваться слабокислой реакцией. Периодически из-за техногенного загрязнения или по естественным причинам в воздух попадают химические соединения кислой природы. При взаимодействии с ними снижается значение pH водяного пара, из которого состоят облака.
Важно! Кислотными называют любые метеорологические осадки с величиной pH меньше 5,6.
Кислой реакцией могут обладать:
- дожди:
- снег;
- град;
- туманы.
Кислотные осадки разрушительны для окружающей среды и являются одной из проблем современной экологии.
Причины кислотных дождей
Наибольшее влияние на величину pH водяного пара оказывают кислотные оксиды серы и азота, называемые также ангидридами. В атмосферу эти летучие вещества попадают из различных источников. Рассмотрим причины образования кислотных осадков в атмосфере.
Естественные факторы
В недавнем прошлом кислотные осадки выпадали только в результате действия естественных причин. Сейчас их значение снизилось по сравнению с антропогенными факторами.
Вулканическая деятельность
При извержениях в воздух единовременно выбрасываются большие объемы вулканических газов. Многие из них токсичны и оказывают негативное влияние на окружающую среду. Для образования кислотных дождей значение имеют соединения серы: серный и сернистый ангидриды, сероводород.
Вулканы являются главной естественной причиной загрязнения атмосферы Земли серой.
Выбросы после извержений способны подниматься на большую высоту и распространяться на обширные территории, однако вулканическая деятельность наблюдается относительно редко и отмечается не во всех регионах.
Распад азотсодержащих соединений
Азот является важным компонентом органических соединений. В результате окислительно-восстановительных реакций, вызванных пожарами, в среду выделяются оксиды азота. Попав в атмосферу, эти вещества становятся причиной выпадения кислотных дождей.
Особенную опасность для состава воздуха представляют масштабные лесные пожары.
Деятельность микроорганизмов
За разложение органики на планете отвечают различные группы микроорганизмов. В результате деятельности бактерий и грибов образуются неорганические вещества, в том числе летучие соединения серы и азота. Процесс разложения органики происходит непрерывно и во всех средах.
Микробная активность являются основной естественной причиной загрязнения атмосферы оксидами азота.
Грозовые разряды
Атмосфера Земли содержит большие объемы атомарных азота и кислорода, и обычно эти два газа не вступают в реакцию друг с другом. Для их взаимодействия требуется приложить дополнительную энергию, источником которой может стать молния.
Образование оксидов азота регулярно происходит во время гроз.
Антропогенные факторы
Антропогенные факторы приобрели большое значение с момента появления промышленного производства. Также на частоту выпадения кислотных дождей влияют развитие сельского хозяйства и рост городов.
Факт. В настоящее время более 60% всех загрязнений атмосферы серой вызваны деятельностью человека. Антропогенный источник имеют около 50% загрязнений воздуха оксидами азота.
Промышленные выбросы
Диоксид серы образуется при переработке нефти, а также при производстве металлов и серной кислоты. Азотные ангидриды вырабатываются в процессе сжигания топлива (угля, природного газа, продуктов на основе нефти) и на химических предприятиях.
Вредные выбросы – главная причина появления кислотных дождей.
Транспортные выхлопы
Любой транспорт, работающий на ископаемом топливе, производит выхлопные газы, в составе которых присутствуют ангидриды.
Источниками выхлопов являются:
- городской транспорт (автомобили и автобусы);
- морские и речные суда с дизельными двигателями;
- самолеты;
- ракетоносители для орбитальных полетов.
Количество транспортных средств на Земле постоянно увеличивается, и их роль в формировании кислотных осадков возрастает.
Энергетические предприятия
Одной из причин образования кислотных дождей являются работающие теплоэлектростанции. В процессе сжигания ископаемого угля образуются вредные для окружающей среды отходов. ТЭЦ способствуют появлению в атмосфере соединений азота и серы, вызывающих кислотные дожди.
Удобрения и пестициды
Сельское хозяйство требует производства и внесения в почву значительных объемов агрохимикатов. Для получения высоких урожаев растениям необходимы соединения азота, а также – в меньших количествах – и серы. Избыточное применение удобрений и пестицидов на полях является актуальной экологической проблемой.
Загрязнения с предприятий химической промышленности, где производят агрохимикаты, также выступают в качестве одной из причин выпадения кислотных осадков.
Другие факторы
Выпадение кислотных дождей может быть связано не только с соединениями азота и серы. Реже причиной становятся другие вещества с кислой реакцией.
Выпадение кислотных осадков вызывают:
- выбросы в воздух летучих органических веществ;
- загрязнение атмосферы неорганическими хлорсодержащими соединениями;
- большие объемы органических отходов в животноводстве.
Эти антропогенные факторы вносят свой вклад в загрязнение атмосферы и увеличивают риски возникновения кислотных дождей.
Как образуются кислотные осадки
Механизм возникновения кислотных дождей заключается в образовании кислоты из ангидрида и молекул воды, между которыми легко протекает химическая реакция.
Источниками токсичных осадков становятся облака, состоящие из водяного пара и кислоты.
На большой высоте при понижении температуры происходит конденсация пара. На землю проливается дождь из слабого раствора неорганической кислоты, концентрация которого зависит от степени первоначального загрязнения. Величина pH кислотных осадков колеблется от 2,5 до 5,5.
Состав кислотных дождей
Основной компонент кислотных дождей зависит от попавшего в воздух загрязняющего вещества. В верхних слоях атмосферы образуются различные кислоты, которые затем выпадают на землю вместе с влагой.
Виды кислотных дождей:
- серный;
- азотный;
- соляный.
Кислотные дожди разного состава выпадают неодинаково часто. Частота их образования зависит от географических особенностей местности (наличия поблизости вулканов или болот), ближайших промышленных предприятий, розы ветров и других факторов.
Серные дожди
Серные дожди возникают на планете наиболее часто. Основным соединением, вызывающим этот вид кислотных осадков, является диоксид серы (серный ангидрид). Также в атмосферу могут попадать сернистый ангидрид, сероводород, молекулярная сера.
Факт! Из-за своей распространенности именно серные дожди наносят наибольший экологический и экономический ущерб.
Азотные дожди
Азотные дожди возникают реже. Основной компонент таких осадков – азотная кислота, которая образуется, если происходит загрязнение атмосферы оксидами азота. Эти соединения попадают в воздух с выхлопами предприятий и ТЭЦ. Некоторые микроорганизмы способны превращать в азотные ангидриды аммиак и органику в результате химических реакций.
Соляные дожди
Дожди из соляной кислоты – редкое явление. Для их образования требуется присутствие в воздухе неорганических соединений хлора (например, хлористого водорода или молекулярного хлора). Эти вещества летучи и крайне опасны, поэтому на производствах должны предприниматься строгие меры против их утечки. И все же загрязнение атмосферы хлором периодически происходит.
Газообразный или молекулярный хлор, ядовитый сам по себе, не вызывает кислотных дождей напрямую. Газ должен предварительно прореагировать с метаном и образовать хлороводород.
Источниками загрязнений хлором и метаном являются предприятия химической промышленности, а также сжигание отходов.
Последствия кислотных дождей
Кислотные дожди оказывают сильное отрицательное влияние на окружающую среду. В результате выпадения кислотных осадков деградирует почва, меняются свойства вод, повреждаются строения. Также страдает биосфера: кислотные осадки наносят вред многим живым организмам.
Воздействие на здоровье человека и животных
Кислотные дожди опасны для слизистых оболочек, а также для покровов тела животных и человека. Попавшая на кожу кислота вызывает раздражение, а в отдельных случаях приводит к аллергическим реакциям. Особенно важно во время кислотных дождей защищать органы зрения, чтобы не допустить химического ожога роговицы.
Вдыхание водяного пара с растворенной кислотой приводит к респираторным проблемам и бронхитам, провоцирует приступы астмы.
Особенно остро на негативные последствия кислотных дождей реагируют живые существа, чувствительные к изменениям в среде обитания. Некоторые микроорганизмы не переносит токсического действия осадков и погибают. От окисления водоемов страдают водные обитатели.
Степень вреда, наносимого здоровью людей и животных, напрямую зависит от концентрации кислоты в осадках.
Также о том, чем опасны кислотные дожди смотрите в этом видео:
Воздействие на растения
Растения не имеют защиты против воздействия кислот и не могут укрыться от осадков. В результате на надземных органах появляются ожоги, отмечается потеря листвы, страдает корневая система. Возможна полная гибель растения.
К отрицательным последствиям выпадения кислотных дождей относятся:
- долгое последующее восстановление растительности;
- нарушение баланса экосистемы. Страдают микроорганизмы, насекомые и беспозвоночные, травоядные животные;
- изменяются физико-химические свойства грунта. Растениям становится труднее доставать питательные элементы из почвы;
- токсичные тяжелые металлы, находящиеся в связанном состоянии, переводят в почву.
Кислотные дожди оказывают на растения и одномоментное действие в виде химических ожогов, и долговременный эффект.
Окисление водных ресурсов
Кислотные дожди представляют опасность для гидросферы в целом. Наиболее заметный вред наносится маленьким водоемам, где кислота, попадающая с осадками, способна ощутимо повлиять на величину pH.
Эффект, который оказывают кислотные дожди, на водные ресурсы планеты:
- понижается количество растворенного в воде кислорода;
- активно размножаются водоросли;
- гибнут планктон и некоторые виды микроорганизмов;
- страдают рыбы и другие водные обитатели.
В результате частого выпадения кислотных осадков наблюдается заболачивание водоема, а также изменяется видовой состав животных и растений, населяющих его.
Важно! Кислоты вступают в химическую реакцию с известковыми отложениями на дне водоемов и мирового океана. В этом взаимодействии известняк разрушается и выделяется углекислый газ, являющийся одной из причин парникового эффекта.
Воздействие на почву
Почвенное плодородие чувствительно к воздействию факторов окружающей среды. Деградация земель происходит быстро, а восстановление может занять десятилетия.
Кислоты из осадков ухудшают качество почв:
- происходит их окисление, и почвенный раствор приобретает кислую реакцию;
- разрушается структура почвы;
- высвобождаются токсичные тяжелые металлы;
- погибает почвенная микрофлора.
Результатом загрязнения кислотами становится утрата плодородия и повреждение растительного покрова. Почвы, лишенные растительности, чаще прочих подвергаются водной и ветровой эрозии.
Разрушение материалов
Агрессивная кислая среда способна взаимодействовать с другими материалами. Выпадение токсичных осадков приводит к повреждению некоторых видов горных пород, а также строений, созданных человеком.
Сильнее всего от последствий кислотных дождей страдают известняки и песчаники. Едкими осадками повреждаются как природные образования, так и рукотворные объекты исторического наследия, сделанные из этих материалов и установленные под открытым небом.
Экономические последствия
Наибольший вред кислотные дожди наносят сельскому хозяйству. Снижается урожайность агрокультур, а потерявшие плодородие сельхозугодья требуют дорогостоящих мелиоративных мероприятий.
В результате воздействия кислотных дождей повреждаются строения и конструкции из металла. Разрушаются памятники архитектуры, построенные из мягких горных пород, а также гипсовые и мраморные уличные скульптуры. Правительства государств вынуждены выделять средства на защиту ценных объектов исторического и культурного наследий.
Территории, подверженные кислотным осадкам
Проблема кислотных осадков особенно актуальна для промышленно-развитых территорий. Большие объемы производств, интенсивная добыча полезных ископаемых и крупные города способствуют загрязнению атмосферы.
Чаще всего кислотные дожди выпадают:
- в Европе;
- в США;
- на западе Китая,
- на севере Южной Америки (в Колумбии, Перу, Бразилии);
- на обширных территориях в центре Африки (в Центральноафриканской Республике, Конго, Анголе).
Не все эти страны являются экономически развитыми. Воздушные массы способны перемещаться на значительные расстояния, поэтому любая территория может подвергнуться воздействию ядовитых осадков.
Кислотные дожди выпадают и в России, чаще всего – в европейской части. Экологическая проблема токсичных осадков существует на юге Западной Сибири и на территориях, граничащих с Китаем.
Основной причиной кислотных дождей являются атмосферные загрязнения, перенесенные воздушными массами со стороны соседних стран (из Европы, Китая и Казахстана), а также выбросы вредных веществ с предприятий на собственной территории РФ.
Регионы России, страдающие от загрязнения воздуха и кислотных дождей:
- Свердловская область;
- Красноярский край;
- Тюменская область;
- Челябинская область и ряд других регионов.
Факт! Значительный ущерб экологии наносят предприятия Норильска, расположенного в Красноярском крае. Этот город считается одним из самых «грязных» в России. Вредные выбросы в атмосферу на производствах Норильска распространяются по обширным территориям и ухудшают экологическую обстановку целого региона.
Прогнозирование выпадения кислотных осадков
Прогнозирование кислотных осадков – сложная и до сих пор до конца не решенная задача.
На выпадение токсичных дождей влияют:
- количество и состав вредных выбросов в воздух;
- скорость и направление движения воздушных масс;
- погодные показатели (температура и влажность воздуха, атмосферное давление).
Степень загрязнения оксидами азота и диоксидом серы может колебаться по естественным причинам, которые также требуется учитывать в расчетах.
Кислотные осадки наносят значительный вред экологической обстановке, и проблему их прогнозирования необходимо решить как можно скорее.
Меры защиты
Определить pH выпавших осадков невозможно без специального оборудования. В промышленно-развитых регионах любой дождь может оказаться кислотным. В сельской местности риск выпадения токсичных осадков также присутствует.
Требуется соблюдать меры предосторожности, чтобы обезопасить себя:
- Не выходить из дома без зонта при дождливой погоде.
- Брать с собой дождевик для защиты кожи и верхней одежды от попадания кислоты.
- Надевать закрытую обувь, желательно непромокаемую.
- Носить медицинскую маску на лице для защиты органов дыхания.
- После попадания под дождь при первой возможности принимать душ и смывать загрязнение с кожи и волос.
Важно! Для животных кислотные дожди не менее опасны. Владельцам собак желательно заранее позаботься о защите своих питомцев и приобрести непромокаемые комбинезоны для прогулок в дождливые дни.
Пути решения проблемы
Кислотные дожди являются следствием глобальной проблемы загрязнения атмосферы. Борьба с ядовитыми осадками должна быть направлена на избавление от причины их появления.
Сокращение вредных выбросов
Самое действенное решение проблемы кислотных дождей – снижение уровня вредных выбросов. Предотвратить утечки соединений хлора, серы и азота можно с помощью улучшенных фильтров и более совершенного оборудования.
Переход на альтернативные источники энергии
Альтернативная энергетика позволяет производить электричество без сжигания ископаемых видов топлива. Проблема кислотных осадков может быть решена, если в большинстве стран появятся надежные и экономически выгодные источники электроэнергии (атомные и гидроэлектростанции, ветровые генераторы, солнечные батареи).
Использование экологичных автомобилей
Можно бороться с кислотными дождями, сократив количество автомобилей, производящих выхлопные газы. Уже сейчас существует альтернатива бензиновым и дизельным двигателям: электромобили и машины-гибриды. Польза для экологии от перехода на эти виды транспорта будет зависеть от наличия в регионе безопасных для окружающей среды источников электроэнергии.
Восстановление поврежденных сред
Кислотные осадки вызывают окисление почвы и гидросферы, эффект от которого остается на долгое время. Единственной действенной мерой защиты от последствий кислотных дождей является внесение больших объемов извести. В процессе происходит выделение углекислого газа, но только так можно нейтрализовать кислоту и вернуть воде и почве их физико-химические свойства.
Кислотные дожди вызываются неблагоприятной экологической обстановкой, и только ее улучшение позволит справиться с этой проблемой. Устранение последствий выпадения кислотных осадков обходится дорого и не станет эффективным, пока не будет остановлено загрязнение атмосферы.