Проблема кислотных дождей

Еще одной экологической проблемой является повышение кислотности окружающей среды. Хотя кислотным дождям стали уделять внимание сравнительно недавно, специалисты сканди­навских стран еще в 50-е годы отмечали эту опасность. Сам термин «кислотный дождь» существует уже более 100 лет; впервые его использовал британский исследователь Роберт Ангус Смит в 1882 г., когда он опубликовал книгу «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Впервые проблема кислотных дождей стала предметом серьезного обсуждения на XXVIII Генеральной ассамблее Международного союза по тео­ретической и прикладной химии (ИЮПАК), проходившей в Мадриде в сентябре 1975 г. При изучении кислотных дождей нужно прежде всего отве­тить на два основных вопроса: что является причиной кислотных дождей и как они воздействуют на окружающую среду.

Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 200 млн. т твердых частиц (пыль, сажа и др.), 200 млн. т сернистого газа, 700 млн. т оксида углерода (II), 150 млн. т оксидов азота, что в сумме составляет более 1 млрд. т вредных веществ.

Остановимся более подробно на основных антропогенных источниках образования кислотных дождей: соединениях серы и азота.

Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные, медные и другие руды; одни из них используют как топливо, другие направляют с целью переработки на пред­приятия химической и металлургической промышленности. При переработке (в частности, при обжиге руд) сера переходит в хими­ческие соединения, например, в сернистый газ (оксид серы (IV)). Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными сооружениями, но основная масса выбрасывается в атмосферу. Соединяясь с парами воды, предварительно окисленный оксид серы (IV) образует серную кислоту. В большинстве антропогенных выбросов преобладают оксид серы (IV) и сульфаты. Сульфаты выделяются при сжигании топ­лива и в ходе таких промышленных процессов, как нефтеперера­ботка, производство цемента и гипса, серной кислоты.

Из природных источников серосодержащих соединений важ­ную роль играют биогенные выбросы из почвы и продукты жиз­недеятельности растений. При извержениях вулканов преобладает оксид серы (IV), в меньшем количестве в атмосферу поступают сероводород, а также сульфаты в виде аэрозолей и твердых час­тиц. Ежегодно во всем мире в результате вулканической деятельно­сти выделяется 4-16 млн. т соединений серы (в пересчете на 80г).

Азот содержится в топливе многих видов ископаемых, на­пример, в угле и нефти. Из антропогенных источников выделяет­ся около 93% оксидов азота, главным образом в виде оксида азота (II), который в результате химических реакций в атмосфере превращается в оксид азота (IV), который и образует с водой азотную кислоту:

Природные источники азота - это биогенные вещества, а также грозовые разряды и молнии.

Летучие органические соединения, в отличие от оксидов серы и азота, поступают в атмосферу главным образом из природных источников (65% от общего количества). Основной источник этих веществ - растения, в результате жизнедеятельности кото­рых образуются сложные органические соединения.

И все же основными компонентами кислотных дождей явля­ются серная и азотная кислоты; вместе с тем определенную часть их могут составлять хлороводород и фтороводород.

Кислотные дожди (или, более правильно, кислотные осадки, так как выпадение вредных веществ может происхо­дить как в виде дождя, так и в виде снега, града) наносят значи­тельный эколо­гический, эконо­мический и эсте­тический ущерб.

В результате выпадения кис­лотных осадков нарушается рав­новесие в экоси­стемах, ухудшается продуктивность сельскохозяйственных растений и плодоро­дие почв, ржавеют металлические конструкции, разрушаются зда­ния, сооружения, памятники архитектуры и т. д. Диоксид серы адсорбируется на листьях, проникает внутрь и принимает участие в окислительных процессах. Это влечет за собой генетические и видовые изменения растений.

В первую очередь погибают некоторые лишайники, поэтому их считают «индикаторами» чистого воздуха. Кроме того, кислотные осадки влияют и на растения более высокого класса. Самые чувст­вительные растения - это ель, лиственница, пихта, бук, граб, кото­рые в большом количестве гибнут в Средней Европе.В настоящее время доказана высокая токсичность алюминия для корневой системы. Алюминий - составной компонент глинистых почв: при средних значениях кислотности (рН) он находится в мало­растворимых нетоксичных формах. При повышении кислотности почвы происходит растворение соединений алюминия, в результате чего образуются токсичные соединения, которые разрушают корне­вые волоски, и в конечном итоге они отмирают. Особенно высока опасность их гибели при невысоком соотношении Са:А1. При по­вреждении волосков возникает водный стресс, вследствие чего на­рушается процесс питания.

В почве содержатся различные микроорганизмы: бактерии, актиномицеты или лучистые грибки, грибы, вирусы и др. Боль­шинство из них перерабатывает лесную подстилку (гумусовый слой), улучшает структуру почвы, переводит органические соеди­нения в усвояемые формы. С повышением кислотности почвы и образованием растворимых форм токсичных металлов активность микроорганизмов резко снижается.

В своей эволюции живые организмы выработали приспособ­ления к среде обитания, однако они могут нормально существо­вать только в определенном интервале рН. Изменение рН влечет за собой глубокие биохимические перестройки водных экоси­стем. Когда рН снижается до 6,5-6,0, погибают многие моллю­ски, ракообразные, гибнет икра земноводных.

При рН равном 6,0-5,0 гибнут наиболее чувствительные планктонные организмы и насекомые, сиговые рыбы, форель, ха­риус, лосось, плотва, окунь и щука. Рыба гибнет не только от прямого действия кислоты. Вытесненный из горных пород и дон­ных отложений подвижный алюминий повреждает жаберный ап­парат. Из-за нарушения кальциевого равновесия рыба теряет спо­собность к воспроизводству. При рН менее 5,5 мхи и нитчатые водоросли вытесняют основную растительность водоема, иногда в воду даже переселяется сфагновый мох - обитатель суши. При рН ниже 4,5 в воде озер вымирают микроорганизмы, развиваются анаэробные (бескислородные) • процессы с выделением метана и сероводорода.

Кислотные осадки медленно, но верно растворяют сооружения из мрамора и известняка. Исторические памятники Греции и Рима, про­стояв тысячелетия, разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба гро­зит и Тадж-Махалу - шедевру индийской архитектуры периода Вели­ких Моголов, Тауэру и Вестминстерскому аббатству в Лондоне, Ка­занскому собору. Мраморному дворцу и Александро-Невской лавре в. Санкт-Петербурге. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка изъеден кислотными осадками на 2,5 см. В Голландии ста­туи на соборе Св. Иоанна «тают, как леденцы». Черными отложения­ми, этим «раком камня», изъеден Королевский дворец в Амстердаме.

В Европе более 100 тыс. ценнейших витражей - памятников средневекового готического искусства. Витражи соборов и церк­вей в Шартре, Кентербери, Кельне, Эрфурте, Праге, Берне, Санкт-Петербурге, Москве, Новгороде, Пскове и других городах относятся к числу самых замечательных памятников мировой культуры. Существует опасность полной утраты этих произведе­ний искусства в ближайшие 15-20 лет.

В мае 1988 г. в Стокгольме была открыта необычная выстав­ка - фасад Национального археологического музея был затянут грязно-серым полотном, а перед входом в музей поставлена бес­форменная копия статуи Карла XII. Мрачно воздетая рука короля выражала отчаяние, которое должно было охватить людей при ознакомлении с экспонатами.

Дальний перенос загрязняющих веществ в атмосфере - это одна из проблем северного полушария.

Дата добавления: 2014-01-04