Кислотные дожди, причины образования, вредные последствия

В природе нет нейтральной реакционной воды. Капли дождя имеют pH 5,6 (слабокислая среда). Кислотный дождь представляет собой группу подкисленных атмосферных осадков (снегопад, роса, сильный дождь, туман) с pH ниже 5,6. Причина их образования — загрязнение воздуха ангидридами, такими как оксид азота и сера. Небольшая кислотность не опасна и не вредит живым, но даже небольшие отклонения от нормы вызывают серьезные последствия.

История концепции

Определение «кислотный дождь» было введено шотландским химиком Робертом Ангусом Смитом в 1872 году. Ученый первым выразил теорию опасности кислотного дождя и его последствий в своей монографии «Воздух и дождь: начало химической климатологии». » Работа основана на исследовании викторианского смога, нависшего над промышленным городом Манчестер. Научное сообщество восприняло эту работу враждебно, но, несмотря на это, Смит до конца своей жизни руководил Инспекцией по контролю над щелочами, первым британским агентством по охране окружающей среды.

Исследования продолжил шведский ученый, лауреат Нобелевской премии С.А. Аррениус. В 1883 году он ввел термины «основание», «кислота». Термин «кислота» означает элементы, которые при растворении в жидкости образуют положительно заряженные ионы водорода. Единицей измерения реакции pH (pH) растворов стал в 1909 году датский химик Сёрен Петер Лауриц Соренсен.

Степень опасности природного явления осознали только в 1960-е годы. 20 век. После того, как США, Скандинавия, Канада, Западная Европа пострадали от кислотных осадков, никто не сомневался в их разрушительном воздействии на биосферу.

Причины, приводящие к появлению кислотных осадков

Основными причинами кислотных дождей считаются NO2 и SO2 (диоксид азота, сера), которые накапливаются в воздушной оболочке планеты. [/ block] В результате химических реакций эти элементы превращаются в кислоты, попадающие в земля с ливнями или снегом. Ангидриды, являющиеся причиной опасных дождей, выбрасываются в воздух из-за естественных и антропогенных факторов.

Природные факторы

Кислотные дожди могут образовываться под воздействием природных процессов, происходящих на Земле. Под воздействием природных факторов в атмосфере накапливается 10-12% производных азота и от четверти до одной трети (меняется в разные сезоны) всех серосодержащих соединений на планете.

Вулканическая активность

Во время извержений вулканов производные серы попадают в тропосферу, а во время мощных извержений — в стратосферу.

[красный] Ежегодный выброс серосодержащих соединений составляет примерно 2 000 000 тонн. [/ красный]

Разложение азотсодержащих соединений

Биомасса разлагается из-за разложения растений, животных и лесных пожаров. В результате в воздух ежегодно выбрасывается около 12 000 000 тонн оксидов азота. Пожары бывают как естественными, так и поджогами.

Активность микроорганизмов

Почвенные бактерии ежегодно выделяют из NO3 до 8 000 000 тонн оксидов азота. Одна треть выбросов S в атмосферу объясняется деятельностью микроорганизмов, которые производят сероводород, восстанавливая сульфаты и разрушая органические вещества. Бактерии класса Desulfovibrio, обитающие на плохо осушенных торфяниках, выделяют H2S (сероводород) в болота, доставляя его в тропосферу.

Разряды молнии

Во время вспышек в воздухе из-за экстремально высокой температуры азот с кислородом переходит в состояние плазмы, образуя оксиды азота. Ежегодно грозы выбрасывают в атмосферу до 8 миллионов тонн оксида азота.

Другие естественные причины

В эту группу входят:

разложение соединений азота в стратосфере и удаление образующейся смеси оксидов NO2 и NO в поверхностных слоях;
активность океана. Когда вода испаряется, связанные частицы серы высвобождаются из морской соли. Жизненные процессы микроорганизмов ежегодно снабжают атмосферу 2,5-12 млн т оксидов азота. Водоросли продуцируют диметилсульфиды.
окисление аммиака (NH3) в атмосфере;

Выбросы от остальных источников слишком незначительны, чтобы оказывать заметное влияние на изменение реакции осадков.

Антропогенные факторы

Кислотные дожди чаще всего возникают из-за загрязнения, связанного с жизнью человека. В результате антропогенных выбросов более 60-65% (65-75 миллионов тонн) производных серы, 37-50% (57 миллионов тонн) азотсодержащих соединений и 100% органических соединений выделяются летучими (ЛОС) в воздух).

Промышленные выбросы

Нефтеперерабатывающие, металлургические и сернокислотные компании опережают другие отрасли по выбросам соединений серы. Промышленные компании также несут ответственность за ежегодный выброс 1 миллиона тонн азота в атмосферу Земли.

Выхлоп автомобиля

Чем опасны автомобильные пары? Они доставляют в тропосферу до 35-40% оксидов азота. При сгорании дизельного топлива и бензина в поверхностном слое образуются вредные вторичные загрязнители (озон, серная кислота, формальдегид и пероксиацетилнитрат). Их присутствие может вызвать кислотный дождь.

Энергетические компании

Коммунальные предприятия являются лидерами по выбросам SO2. Сжигание угля на электростанциях и заводах приводит к выбросу в атмосферу 70% соединений серы. При сгорании часть вещества переходит в диоксид серы, часть откладывается в твердом виде в золе.

Во время высокотемпературного горения (t0 выше 10000 ° C) нефти, угля, газа происходит реакция между кислородом и азотом, содержащимися в топливе, с образованием диоксида NO2 и четырехокиси азота N2O4.

Удобрения и пестициды, используемые в сельском хозяйстве

Чрезмерное использование пестицидов и азотных удобрений в сельском хозяйстве кажется оправданным, улучшая рост сельскохозяйственных культур, но на самом деле приводит к накоплению вредных веществ в почве, некоторые из которых выбрасываются в воздух.

Другие факторы, зависящие от деятельности человека

Кислотные дожди выпадают из-за следующих антропогенных факторов.

Использование аэрозолей, содержащих хлор.
Загрязнение воздуха фреоном в результате утечек из неисправных холодильников.
Эмиссия метана при выращивании зерновых.
Источниками ЛОС являются бытовые и промышленные растворители, химическая промышленность, автозаправочные станции.

Механизм их образования

В атмосфере всегда присутствует небольшое количество CO2 (углекислого газа). Как образуется кислотный дождь: после выбросов предприятий, транспорта и других источников загрязнения ангидридами (оксидами азота и серы) в воздухе накапливаются вредные вещества. Водяной пар реагирует с ними, создавая ядовитые облака. Чем выше концентрация загрязняющих веществ в воздухе, тем опаснее концентрация кислот в осадках.

Состав кислотного дождя

Основными элементами кислотных дождей являются сернистая, азотистая, серная, азотная кислоты и озон, которые образуются во время шторма. Реже причиной токсичных осадков являются хлор, метан, летучие органические соединения. Состав зависит от вредных выбросов, загрязняющих воздух в том или ином регионе. Самые распространенные виды осадков.

Серные отложения. Он образуется при попадании диоксида серы в атмосферу.
Осаждение азота. Основная опасность заключается в том, что при попадании на землю химическая реакция продолжается, образуются нитриты и нитраты.
Солевые осадки. Они образуются при сжигании отходов и производственных выбросах, когда в воздух попадает хлор. [Block] Каким бы ни был источник кислотных осадков, все они наносят непоправимый ущерб биосфере. [/ Block]

Возможные последствия их утраты

После кислотного дождя, Польша

Чем опасен кислотный дождь. Они вызывают повреждение или смерть растений, животных, насыщают землю и воздух токсинами. В результате их выпадения разрушаются минералы, пищевые соединения, вода перестает быть питьевой и жить. Затронутые экосистемы долго восстанавливаются. На очистку отравленных участков уходят десятилетия.

Ущерб здоровью человека и животных

Последствия кислотного дождя для животных и людей: в воздухе присутствуют микрочастицы азота и соли серы, которые вызывают ожоги слизистых оболочек, приступы астмы, астму, бронхит, болезни сердца. Эти частицы, падая вместе с осадками, могут содержать примеси тяжелых металлов (никель, кадмий, свинец, ртуть), вызывающие отравления и патологии.

Воздействие на растения

Чем опасен кислотный дождь, падающий на растения: жидкость вызывает ожоги, пожелтение и опадание листвы. Прерван протекание фотосинтеза, испарения влаги листьями.
Питательные вещества, которыми питаются растения, вымываются из почвы.
Под действием кислот тяжелые металлы и алюминий растворяются в почве. Такие соединения токсичны для представителей флоры, вызывают разрушение и гибель корней, что приводит к гибели растений.

Окисление водных ресурсов

Выделяют 3 стадии воздействия кислотных дождей на водоемы.

PH воды <7. При повышении кислотности количество кислорода в резервуаре уменьшается. Происходит застой воды, гибнут водные растения и креветки. Активно развиваются зеленые и бурые водоросли.
pH 5,5. Планктон, являющийся основным источником пищи для живых организмов, погибает. Основные бактерии, которые расщепляют органические отходы, исчезают.
pH 4,5. Погибают земноводные, рыбы и насекомые, переносимые водой.

Воздействие на почву

Идут процессы, которые приводят к изменению видового состава микроорганизмов и истощению плодородного слоя. Последствиями вредных дождей являются закисление почвы и фиксация азота, что делает ее недоступной для растений.

Уничтожение материалов

Кислотные осадки приводят к коррозии металла. Капли кислоты, выпавшие под дождем на поверхность материала, вызывают окисление металлических конструкций. Дома и памятники из песчаника или известняка разрушаются в результате химической реакции с кислотой. Из-за вредных осадков разрушаются Дельфы, Колизей и древние храмы Японии.

Экономические последствия

Кислотные дожди наносят серьезный ущерб экономике. Страдают посевы и скот, вызывая голод в аграрных странах. Приходится тратить деньги на лечение людей на зараженной территории. Ежегодные убытки на восточном побережье США из-за экологической катастрофы составляют 13 миллионов долларов.

Другие вопросы

Последствиями кислотных дождей являются уменьшение общей биомассы растений, исчезновение редких видов животных и уменьшение запасов питьевой воды на Земле. Пища загрязнена тяжелыми металлами, которые отрицательно сказываются на здоровье человека.

Способы решения этой экологической проблемы

Бороться с кислотными дождями в некоторых странах бесполезно. Ядовитые облака разносятся ветром на тысячи километров. Впервые проблема опасных осадков всерьез обсуждалась мировым сообществом на конференции ООН в Стокгольме в 1972 году. В России на метеостанциях постоянно берутся пробы воздуха и воды для принятия срочных мер в случае их превышения предельно допустимая концентрация. Избежать глобальной катастрофы можно только путем принятия сложных и, к сожалению, дорогостоящих мер.

Снижение вредных выбросов

Самая эффективная мера — сокращение вредных выбросов в атмосферу и воду во всех странах мира. Предприятиям необходимо предоставить современные очистные сооружения и фильтры. В перспективе открывать только экологически чистые производства.

Переход на альтернативные источники энергии

Замена угля, газа и нефти альтернативными источниками энергии приведет к значительному улучшению экологической ситуации. Волны, ветряные электростанции, солнечные батареи абсолютно безопасны.

Используйте зеленые автомобили

Вместо бензиновых автомобилей уже сегодня можно покупать гибридные или электромобили. Tesla производит автомобили, работающие от аккумуляторов.

Автобусы следует заменить троллейбусами, трамваями и электропоездами.

Другие эффективные методы

Не сжигайте отходы, а открывайте заводы по переработке.
Кальций воды и почвы. Этот метод используется в Скандинавии. Щелочь (CaCO3) распыляется с вертолетов, снижая кислотность местности.
Сажайте леса, а не вырубайте. Создавайте «оздоровительные зоны» зеленых насаждений вокруг промышленных городов, где не будет заводов.
Снижение содержания серы в различных видах топлива. Дорогой процесс, позволяющий извлечь только половину вредного вещества.

Меры предосторожности против кислотного осаждения

Выяснив, в чем причина рецидива кислотных дождей и насколько они опасны, нужно знать, как обезопасить себя. Ядовитые осадки, как правило, не имеют запаха и цвета, поэтому, зная, что некоторые предприятия в этом регионе выделяют вредные вещества, вам не следует выходить из дома без плаща и зонтика.

Вы должны носить обувь с закрытым носком, а не сандалии или сандалии. Лучше всего защитить дыхательные пути марлевой маской. В случае попадания капель на кожу или волосы примите прохладный душ и тщательно смойте опасную жидкость.

[красный] Не наносите масло на пораженные участки. При появлении ожога или покраснения на теле, выпадении волос обратитесь к [врачу]

Предсказать их потерю

Кислотные дожди — глобальная экологическая проблема планетарного значения. Они наносят непоправимый ущерб окружающей среде, жизни людей и экономике всех стран. Больше всего пострадали страны с развитой промышленностью: США, Германия, Чехия, Россия, Нидерланды и многие другие государства. Медленно внедряются технологии, снижающие вредные выбросы.

[зеленый] Единственный способ уменьшить вредные воздействия — это предвидеть время и место их возникновения. Ученые всего мира разрабатывают методы, учитывающие площадь выбросов вредных веществ, состояние атмосферы, скорость и направление ветра [/ green].

Это сложная задача, так как невозможно учесть все природные аспекты. Пока не удалось создать универсальную математическую модель. До тех пор, пока для каждого штата не будут установлены жесткие ограничения на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, проблема не будет решена.