Кислотные дожди

Фото леса после кислотных дождей

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

Извержение вулкана
Извержение вулкана

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.

Вредные выбросы

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:

  1. серный;
  2. азотный;
  3. 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 кислотных дождей на водоемы

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.

Фото предприятий в Норильске
Фото предприятий в Норильске

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:

  1. Не выходить из дома без зонта при дождливой погоде.
  2. Брать с собой дождевик для защиты кожи и верхней одежды от попадания кислоты.
  3. Надевать закрытую обувь, желательно непромокаемую.
  4. Носить медицинскую маску на лице для защиты органов дыхания.
  5. 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).

Солнечные панели

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: