Кислотные дожди

Кислотные дожди

Воздушный бассейн, воды и почва в районах крупных промышленных центров часто содержат токсичные вещества, концентрация которых превышает предельно допустимую.

Поскольку случаи значительного превышения допустимой концентрации достаточно часты и наблюдается рост заболеваемости, связанной с загрязнением природной среды, в последние десятилетия специалисты и средства массовой информации, а вслед за ними и население стали употреблять термин «экологический кризис». Прежде всего следует разделить понятия 'локальный экологический кризис' и 'глобальный экологический кризис'. Локальный экологический кризис выражается в местном повышении уровня загрязнений - химических, тепловых, шумовых, электромагнитных - за счет одного или нескольких близко расположенных источников. Как правило, локальный экологический кризис может быть более или менее легко преодолен административными и или экономическими мерами, например, за счет совершенствования технологического процесса на предприятии-загрязнителе или за счет его перепрофилирования или даже закрытия. Много более серьезную опасность представляет глобальный экологический кризис. Он является следствием всей совокупности хозяйственной деятельности нашей цивилизации и проявляется в изменении характеристик природной среды в масштабах планеты и, таким образом, опасен для всего населения Земли.

Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным, и эта проблема будет считаться решенной только в случае минимизации загрязнений, произведенных человечеством, до уровня, с которым природа Земли будет в состоянии справиться самостоятельно. В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикантами и так называемые озоновые дыры. Еще в конце позапрошлого века Фридрих Энгельс предупреждал: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит.

Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают последствия первых». Знакомство с проблемой кислотных дождей подтвердит нам правоту этих слов.

Преодоление экологического кризиса во всех его проявлениях, ведущих к деградации природы и, как следствие, к деградации и исчезновению человечества, жизненно необходимо.

Антропогенные выбросы в атмосферу Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного содержания.

Загрязняющее вещество — примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и животного мира и другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным ценностям. В последние годы содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьшилось, так как со значительным спадом производства сократилось число промышленных выбросов, а концентрации оксида углерода и диоксида азота выросли в связи с ростом парка автомобилей.

Список городов с катастрофическим уровнем загрязнения атмосферного воздуха в России увеличивается ежегодно, но многие годы в нем числятся Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти.

Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, химическая и нефтехимическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно-бумажная промышленность, автотранспорт, а в некоторых городах и котельные.

Черная металлургия.

Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов.

Выброс пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа — 2,7 кг, марганца — 0,1—0,6 кг.

Источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации ( Агломерация - в металлургии термический способ окускования мелких рудных материалов (спеканием) для улучшения их металлургических свойств) руды происходит выгорание серы из пиритов.

Сульфидные руды содержат до 10% серы, а после агломерации ее остается 0,2—0,8%. Выброс сернистого газа при этом может составить до 190 кг на 1 т руды (т.е. работа одной ленточной машины дает около 700 т сернистого газа в сутки). Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов.

Плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выплавляемой стали.

Цветная металлургия.

Вредные вещества образуются при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и других металлов в печах (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.), на дробильно-размольном оборудовании, в конвертерах, местах погрузки, выгрузки и пересылки материалов, в сушильных агрегатах, на открытых складах. В основном предприятия цветной металлургии загрязняют атмосферный воздух сернистым ангидридом (SO 2 ) (75% суммарного выброса в атмосферу), окисью углерода (10,5%) и пылью (10,4%). Химическая и нефтехимическая промышленность.

Выбросы в атмосферу в химической промышленности происходят при производстве кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, красителей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.

Разнообразием исходного сырья для производства определяется состав загрязняющих веществ — в основном окись углерода (28% суммарного выброса в атмосферу), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%) и др. В выбросах содержится аммиак (3,7%), бензин (3,3%), сероуглерод (2,5%), сероводород (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлорэтан (0,6%), этилацетат (0,5%), серная кислота (0,3%). Решение экологических проблем в отрасли осложнено эксплуатацией морально и физически устаревшего оборудования (60% — эксплуатируется более 10 лет, до 20% — свыше 20 лет, до 10% — более 30). Происшедшие в последние годы катастрофы на химических предприятиях в Уфе, Стерлитамаке, Томске, Ангарске, Салавате, Ставрополе, других городах, постоянные локальные взрывы и разрушения объектов с человеческими жертвами, заражение атмосферы и других объектов окружающей среды свидетельствуют о том, что ситуация в отрасли критическая.

Следует отметить, что в последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ предприятиями отрасли резко снизились.

Однако произошло это не потому, что были проведены эффективные природоохранные мероприятия, а из-за спада производства.

Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, концентрация которых особенно велика в Башкортостане, Самарской, Ярославской и Омской областях, загрязняют атмосферу выбросами углеводородов (23% от суммарного выброса), сернистого газа (16,6%), окиси углерода (7,3%), окислов азота (2%). Особую экологическую опасность представляет разработка месторождений нефти и газа с повышенным содержанием сероводорода.

Промышленность строительных материалов.

Производство цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, теплои звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода (21,4%), сернистого ангидрида (10,8%) и окислов азота (9%). Кроме того, в выбросах присутствует сероводород (0,03%). Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность.

Наиболее крупные предприятия отрасли сосредоточены в Восточно-Сибирском, Северном, Северо-Западном и Уральском регионах, а также в Калининградской области. Среди наиболее крупных загрязнителей атмосферы можно выделить Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат (7,5% общего выброса по отрасли). Характерные загрязняющие вещества, производимые этими предприятиями, — твердые вещества (29,8% суммарного выброса в атмосферу), окись углерода (28,2%), сернистый ангидрид (26,7%), окислы азота (7,9%), сероводород (0,9%), ацетон (0,5%). В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые предприятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространяются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы. Смог. Смесь ряда первичных и вторичных загрязнителей, образующихся в нижней тропосфере, когда некоторые из первичных загрязнителей (особенно оксиды азота и углеводоро ды из выхлопных газов машин) взаи модействуют друг с другом под влия нием солнечного света, называется фотохимическим смогом.

Фотохимический смог характерен фактически для всех современных больших городов, но наиболее часто он встречается в городах с преобладанием солнечных дней, с сухим и теп лым климатом и большим количеством автомобилей. К большим городам с представляющим опасность для здо ровья фотохимическим смогом относятся Лос-Анджелес, Денвер, СолтЛейк-Сити, Сидней, Мехико и Буэ нос-Айрес.

Фотохимическое загрязне ние обнаруживается в основном летом.

Наблюдается фотохимический смог в тропических и субтропических регио нах там, где периодически сжигали траву в саваннах.

Главным продуктом таких фотохимических реакций является озон, вызывающий раздражение глаз, на рушающий функции легких и по вреждающий деревья и урожай. Та ким образом, степень опасности смога в целом определяется концентра цией озона в атмосфере на уровне Земли.

Другими вредными составля ющими смога являются альдегиды, пероксиацетилнитраты и окись . (Рисунок I ) Ничтожные количества этих вто ричных загрязнителей в фотохими ческом смоге достигают пикового уровня сразу пополудни в солнеч ный день, вызывая у людей раздражение глаз и дыхательных путей.

Особенно уязвимы люди, страдаю щие астмой и другими заболевания ми дыхательных путей, а также здо ровые люди, работающие на улице между 11 и 16 часами. Чем жарче день, тем больше озона и других со ставляющих фотохимического смога.

Тридцать лет назад в больших городах, таких, как Лондон, Чикаго и Питсбург, на электростанциях, за водах и теплоцентралях сжигалось огромное количество серосодержа щих угля и тяжелой нефти. Зимой такие города страдали от промышленного смога, состоящего главным образом из смеси диоксида серы, взвешенных капелек серной кисло ты, образовавшейся из части диокси да серы, и разнообразных взвешен ных твердых частиц.

Теперь уголь и тяжелая нефть сжигаются только в больших бойлерных, где налажен контроль за выбросами вредных веществ или установлены высокие ды мовые трубы, так что промышлен ный смог редко является проблемой.

Однако в Китае и некоторых восточ ноевропейских странах, как, напри мер, в Чехословакии, где большие ко личества угля сжигаются без соот ветствующих мер контроля за вы бросами, ситуация не изменилась.

Местный климат, рельеф и смог.

Частота и плотность смога на данной территории зависят от климата и рельефа местности, плотности населе ния и промышленности, а также от основных видов топлива, используе мого в промышленности, на тепло централях и на транспорте. В райо нах с большим среднегодовым коли чеством осадков дождь и снег помога ют очистить воздух от загрязнителей. Ветры также способствуют удалению загрязнителей и приносят свежий воздух, но они же и переносят неко торые загрязнители на большие рас стояния. Холмы и горы создают преграду на пути ветров, в результате чего в низинах в приземном слое увеличива ется загрязнение воздуха.

Высокие здания в больших городах также за медляют скорость ветра и, соответственно, способствуют созданию высо ких концентраций загрязнителей. В течение дня солнце нагревает воздух у поверхности земли.

Обычно этот теплый воздух расширяется и поднимается, растворяя скапливающиеся внизу загрязнители и унося их вверх в тропосферу.

Одновременно воздух из соседних областей высокого давления опускается вниз в образую щиеся области низкого давления (Рисунок II , левый). Это непрерывное перемешивание воздуха помогает сохранять загрязнение вблизи поверхности в пределах допустимого уровня. Но иногда в результате погодных условий теплый воздух натекает на нижерасположенный плотный холодный воздух в городском воздушном бассейне или в долине, препятствуя развитию вертикальных движений воздуха. Это явление называется температурной, или термической, инверсией (Рисунок II , правый). В ре зультате массы теплого воздуха распространяются над регионом и пре пятствуют выносу загрязнителей.

Обычно такие инверсии длятся от одного до нескольких часов, но иногда, в условиях устойчивого ан тициклона, они могут сохраняться до нескольких дней. В этом случае концентрация загрязнителей воздуха у поверхности земли представляет угрозу здоровью и даже жизни лю дей.

Термические инвер сии также усиливают вредное воздействие островов тепла и пыльных куполов, которые образуются над городскими территориями.

Наиболее продолжительные и час тые термические инверсии характер ны для городов, расположенных в до линах, окруженных горами (Донора, штат Пенсильвания), для подветрен ных склонов горных хребтов (Де нвер) или побережий (Нью-Йорк). Большие города, насчитывающие не сколько миллионов жителей и авто мобилей, расположенные в безветрен ных районах с преобладанием сол нечных дней, окруженных с трех сто рон горами и морем с четвертой, со здают идеальные условия для фото химического смога, отягченного час тыми термическими инверсиями.

Именно такая ситуация наблюдается в Лос-Анджелесе, где почти ежеднев но возникают инверсии, особенно продолжительные летом, и где насчитывается 12 млн. жителей, 8 млн. автомобилей и тысячи фабрик.

Несмот ря на самую строгую в мире систему контроля за загрязнением воздуха, Лос-Анджелес занимает первое место по загрязнению воздуха в Соединен ных Штатах.

Кислотные дожди Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоемы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами. На территории России в 1996 г. вместе с осадками выпало более 4 млн. т серы и 1,25 млн. т нитратного азота.

Особенно тревожная ситуация сложилась в Центральном и Центрально-Черноземном районах, а также в Кемеровской области и Алтайском крае, в Норильске. В Москве и Санкт-Петербурге с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1 км 2 . Заметно меньше кислотность осадков в прибрежной зоне северных, западнои восточносибирских морей. Самым благоприятным регионом в этом отношении признана Республика Саха (Якутия). При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержатся диокиси серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше.

Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые угли и мазут.

Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.

Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках.

Получение энергии, увы, сопровождается закислением окружающей среды. Дело осложняется еще и тем, что трубы теплоэлектростанций стали расти в высоту, и достигают 250—300, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории.

Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н + и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора C(H + ) (моль/л или г/л). Щелочность водного раствора определяется присутствием гидроксильных ионов ОН– и характеризуется их концентрацией C(ОН – ). Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентраций водородных и гидроксильных ионов – величина постоянная, равная C(H + )C(ОН – ) = 10–14, другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот. Раствор является нейтральным, если концентрации водородных и гидроксильных ионов одинаковы и равны (каждая) 10–7 моль/л. Такое состояние характерно для химически чистой воды. Из сказанного следует, что для кислых сред выполняется условие: 10 –7 + ) 10 0 , для щелочных сред: 10 –14 C(H + ) –7 . На практике степень кислотности (или щелочности) раствора выражается более удобным водородным показателем рН, представляющим собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации водородных ионов: рН = –lgC(H + ). Например, если в растворе концентрация водородных ионов равна 10–5 моль/л, то показатель кислотности этого раствора рН = 5. При этом изменению показателя кислотности рН на единицу соответствует десятикратное изменение концентрации водородных ионов в растворе. Так, концентрация водородных ионов в среде с рН = 2 в 10, 100 и 1000 раз выше, чем в среде с рН = 3, 4 и 5 соответственно. В кислых растворах рН 7, и чем больше, тем выше щелочность раствора. Шкала кислотности идет от рН = 0 (крайне высокая кислотность) через рН = 7 (нейтральная среда) до рН = 14 (крайне высокая щелочность). Чистая природная, в частности дождевая, вода в отсутствие загрязнителей тем не менее имеет слабокислую реакцию (рН = 5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ с образованием слабой угольной кислоты: СО 2 + Н 2 О 2 СО 3 . Для определения показателя кислотности используют различные рН-метры, в частности дорогостоящие электронные приборы.

Простым способом определения характера среды является применение индикаторов – химических веществ, окраска которых изменяется в зависимости от рН среды.

Наиболее распространенные индикаторы – фенолфталеин, метилоранж, лакмус, а также естественные красители из красной капусты и черной смородины.

Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т.е. рН=7. Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6—5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым.

Уменьшение рН на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две — в 100 раз и т.д.

Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал дождь с рН 2,4, — это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.

Последствия кислотных осадков. В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это происходит вдали от городов и промышленных центров.

Выяснилось, что причина всех этих бед — кислотные дожди.

Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен.

Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду.

Однако очевидно, что буферные способности природы не беспредельны. В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотности воды.

Использование фосфата дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды. Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.

Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях.

Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей.

Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период.

Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора.

Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит. Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Специалисты американского университета штата Северная Каролина изучили воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы формировалось меньше зерен, чем при орошении чистой водой.

Причем чем больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен образовывалось в початках.

Вместе с тем выяснилось, что кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен.

Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста.

Наиболее подверженными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника.

Наименее восприимчивыми — озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер.

Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры.

Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО 2 ), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (Са S О 4 ). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал.

Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне — Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св.

Иоанна тают, как леденцы.

Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме. Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Контербери, Кёльне, Эрфурте, Праге, Берне, в других городах Европы могут быть полностью утрачены в ближайшие 15— 20 лет.

Изучив новые данные о кислотности осадков, выпадающих в различных регионах Западной Европы, и о воздействии их на здания и сооружения, сотрудники Дублинского университета (Ирландия) выявили, что самое катастрофическое положение сложилось в центре Манчестера (Великобритания), где за 20 месяцев кислотные осадки растворили более 120 г на 1 м 2 камня (песчаника, мрамора или известняка). Город пострадал очень сильно, хотя общее количество осадков в наблюдаемый отрезок времени там было крайне низким.

Очевидно, слишком высока была степень их кислотности. За Манчестером следует Липхун (графство Гэмпшир в Великобритании) и Антверпен (Бельгия), где каждый камень под открытым небом потерял 100 г с 1 м 2 . Даже такие известные загрязненностью атмосферы города, как Афины, Копенгаген и Амстердам, подверглись кислотному разрушению в значительно меньшей степени.

Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами — ртутью, свинцом, кадмием и т.п.

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.

Наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков в России ведут 131 станция, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, и 108 пунктов, на которых в оперативном порядке измеряют только величину рН. Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабораториях.

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. Природные осадки имеют разную кислотность, но в среднем рН=5,6. Кислотные осадки с рН ставляют серьезную угрозу, особенно если величина рН падает ниже 5,1. Ниже перечисляются основные по следствия выпадения кислотных осадков. • Повреждение статуй, зданий, металлов и отделки автомобилей. • Гибель рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и ре ках. • Понижение способности к воспро изводству лососей и форели при рН • Гибель и понижение продуктив ности многих видов фитопланктона, когда рН • Разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7. • Ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах, из-за вымывания из почвы каль ция, натрия и других питатель ных веществ (Рисунок IV ). • Повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия. • Ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, на секомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кис лой среде. • Замедление роста культурных растений, таких, как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат, мор ковь, капуста-брокколи и хлопок. • Рост популяции 81агола, простей шего, вызывающего серьезную кишечную инфекцию, которая поражает скалолазов и альпини стов, пьющих воду из, казалось бы, чистых горных ручьев. • Возникновение и обострение мно гих болезней дыхательной системы человека, преждевременная гибель людей.

Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект.

Большинство почв, озер и рек содержат щелочные химические вещества, которые могут взаимодействовать с некоторым количеством кислот, нейт рализуя их.

Однако регулярное мно голетнее воздействие кислот истощает большинство из этих сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Ког да это происходит, какие-либо меры по предотвращению серьезного ущер ба предпринимать уже поздно. Опоз дание составляет 10 — 20 лет.

Кислотные осадки уже являются серьезной проблемой в Северной и Центральной Европе, на северо-востоке Соединенных Штатов, на юго-вос токе Канады, в некоторых районах Китая, Бразилии и Нигерии. Все большую угрозу они начинают представ лять в промышленных регионах Азии, Латинской Америки и Африки и в не которых местах на западе Соединен ных Штатов (главным образом из-за сухих осадков). Выпадают кислотные осадки и в ряде тропических районов, где промышленность практически не развита, главным образом из-за выде ления оксидов азота при сжигании био массы.

Большая часть кислотообразу ющих веществ, произведенных в од ной стране, переносится преобладаю щими приземными ветрами на террито рию другой. Более трех четвертей кис лотных осадков в Норвегии, Швейца рии, Австрии, Швеции, Нидерландах и Финляндии приносится в эти страны ветром из промышленных районов За падной и Восточной Европы. Свыше половины кислотных осадков в густонаселенных районах юговосточной Канады и востока Соединенных Штатов обусловлены выбро сами крайне сконцентрированных предприятий угольной и нефтяной энергетики и промышленных пред приятий в семи штатах Центра и вер хнего Среднего Запада - Огайо, Индианы, Пенсильвании, Иллинойса, Миссури, Западной Виргинии и Тен несси (Рисунок V ). Степень кислотно сти осадков над большей частью Востока Северной Америки составляет 4,0-4,2. Это в 30-40 раз больше, чем кислотность нормальных осад ков, которые выпадали в этих местах несколько десятилетий назад. Штата ми, которые выбрасывают наиболь шее количество кислотообразующих веществ, являются Калифорния, Ин диана, Огайо и Техас. Около 75% кислотных осадков, выпадающих в Канаде, приносится ветрами из Соединенных Штатов, и только 15% кислотных осадков, вы падающих в северо-восточных шта тах, обусловлено выбросами на тер ритории самой Канады. Такой боль шой положительный баланс переноса кислотных осадков между Соединен ными Штатами и Канадой привел к обострению отношений между двумя странами.

Канадские ученые и чиновники и многие ученые США критико вали правительство США за недоста точно оперативные действия по уменьшению вредных выбросов про мышленных предприятий и электро станций по крайней мере на 50%. По оценкам Министерства окружающей среды провинции Онтарио, кислот ные осадки угрожают 48 тыс. канад ских озер с их индустрией спортивно го рыболовства (1,1 млрд. долларов в год) и туризма (10 млрд. долларов в год). Канадцы также обеспокоены тем, что кислотные осадки вредят лесному хозяйству и связанным с ним отраслям, которые дают работу каж дому десятому жителю страны и при носят 14 млрд. долларов в год. По оценке Национальной академии наук, ущерб от кислотных осадков в Соединенных Штатах уже составляет, по крайней мере, 6 млрд. в год и будет резко возрастать, если не предпринять немедленных действий.

Стоимость со кращения объема этих загрязнителей составит от 1,2 млрд. до 20 млрд. дол ларов в зависимости от степени очист ки и технологии, которая будет использована. В некоторых областях почвы содержат известняк и другие щелочные вещества, которые могут нейтрализо вать кислоты.

Однако кислые почвы в других районах практически не спо собны к нейтрализации кислот . Кроме того, повторное воздей ствие на любые почвы кислотных осадков может в принципе истощить содержащиеся в них вещества, нейт рализующие кислоты.

Кислотный речной сток может погубить многие формы жизни в озерах и реках. Так же как и почвы, некоторые озера и реки особенно чувствительны к воздействию кислоты из-за низкого содержания щелочей (особенно иона бикарбоната), которые могли бы спо собствовать нейтрализации поступаю щих в них кислот (Рисунок VI ). Самоочищение атмосферы.

Воздушный океан обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ.

Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы, а также вследствие гравитации.

Частица размером 10 мкм проходит путь от устья трубы высотой 45 м до поверхности земли за 1,4 ч. За это время при скорости ветра 2 м/с выброс из трубы будет отнесен на 10 км, частицы меньшего диаметра осядут на еще большем расстоянии.

Оседанию способствует сорбция их на поверхности более крупных частиц. В отсутствие атмосферных осадков происходит выпадение аэрозолей в результате соприкосновения нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и предметами, расположенными на ней. Так, воздушные потоки, переносящие загрязнения, очищаются, встречая на своем пути лес. На деревьях осаждаются не только твердые частицы, но и летучие вещества.

Вследствие турбулентного перемешивания приземной слой воздуха все время обновляется, поэтому на поверхность отлагается значительное количество аэрозолей, на 1 м 2 земной поверхности под Санкт-Петербургом выпадает столько аэрозолей, сколько заключено в 250 м приземного слоя воздуха, при этом за сутки очищается слой высотой 250 м. Эта величина условно называется скоростью или высотой очистки.

Процессы самоочищения атмосферы связаны не только с выпадением осадков и образованием нисходящих потоков, но и с другими метеорологическими явлениями.

Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищнически.

Отходы производства выбрасывались в воздух в расчете на то, что будут обезврежены и переработаны самой природой.

Казалось, что как ни велика общая масса отходов, по сравнению с защитными ресурсами она незначительна.

Однако процесс загрязнения резко прогрессирует, и становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такой натиск, так как способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы.

Заключение.

Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения. От загрязнения воздуха страдают животные и растения.

Например, отходы медеплавильных заводов — хлор, мышьяк, сурьма — вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу, тяжелые заболевания скота наблюдаются от фтористых соединений. Медь и цинк, попадающие с выбросами заводов на землю, могут полностью уничтожить травяной покров.

Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыхательных путей, под влиянием сернистого газа и серной кислоты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшается фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.

Подсчитано, что общее количество выбросов сернистого газа в атмосферу нашей планеты тепловыми электростанциями, металлургическими заводами, нефтеперерабатывающими предприятиями и другими антропогенными источниками с 1905 по 1965 г. возросло в 4 раза и к настоящему времени достигло 150 млн. т. Из этого количества до 110 млн. т (более 70% мировых выбросов сернистого газа) приходится на страны Европы, Соединенные Штаты Америки и Канаду.

Учитывая, что использование твердого топлива, в частности бурого угля (характеризующегося высоким содержанием серы), все возрастает, следует предвидеть соответствующее увеличение выбросов сернистого газа.

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только здоровью людей, но и наносит большой экономический ущерб.

Наличие в воздухе соединений серы ускоряет процессы коррозии металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культуры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов. Установлено, например, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.

Вредные для человека и для природы выбросы могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстояния.

Например, установлено, что выбросы промышленных предприятий ФРГ и Великобритании переносятся на расстояния более 1000 км и выпадают на территории скандинавских стран, а из северо-восточных штатов США — на территории Канады.

оценка незавершенного строительства в Курске
оценка стоимости азс в Твери
независимая оценка аренды помещений в Орле