Деятельность человека часто приводит к загрязнению окружающей среды. Одно из негативных последствий антропогенного воздействия на природу – кислотные дожди.
Содержание
Что такое кислотные дожди
Под кислотными дождями подразумевается целый пласт различных осадков — от снега и града до тумана. Их общая черта — необычно высокая кислотность, обусловленная повышенным уровнем ионов водорода.
Термин используется со второй половины XIX века, с момента изучения этого явления шотландским химиком Робертом Смитом. Ученого заинтересовал странный смог в Манчестере. После ряда исследований химик пришел к выводу, что осадки с повышенной кислотностью оказывают негативный эффект на природу и архитектурные строения.
В 1883 году шведский химик С. В. Аррениус предложил использовать 2 новых понятия — кислоты и основания. Первое понятие подразумевает образование положительно заряженных ионов водорода. Основания означают отрицательные гидроксид-ионы, возникающие при растворении вещества в жидкости.
Первые масштабные исследования явления начались в России и США в конце 60-х и начале 70-х годов XX века. В это время наблюдается повышение частоты выпадения кислотных дождей ввиду увеличения производственных мощностей.
Механизм образования
Основные причины возникновения кислотных дождей — синтез осадков с диоксидом серы и оксидами азота. Источником основного компонента кислоты является деятельность человека: работа ТЭС, фабрик, разведение скота и автомобильные выхлопы.
Образование кислотных дождей происходит и без участия человека, но такие случаи составляют меньшинство. Во время горения торфа выделяется азот и сера. Диоксиды серы периодически выбрасываются вулканами.
Причины выпадения кислотных осадков
При сжигании угля, торфа и других ископаемых образуются оксиды азота — особо токсичные компоненты, превращающиеся в серную, сернистую и другие кислоты. Вместе с дымом или испарениями влаги вредные кислоты поднимаются в атмосферу, где формируются облака, после чего возвращаются на землю в составе осадков.
Больше всего атмосферу загрязняет работа теплоэлектростанций на сжигании угля. Образующиеся газы переносятся потоками воздуха на огромные расстояния, позже превращаясь в кислоты. В XIX-XX веках на заводах были короткие дымоотводные трубы, что становилось причиной сильного загрязнения окружающей местности. Позже заводские трубы стали делать выше. Конструкторская задумка не стала настоящим решением проблемы, поскольку теперь газы просто рассеиваются и уносятся дальше, вызывая обширное загрязнение экологии на другой территории.
Последствия кислотных дождей
Учеными доказано, что все виды кислотных дождей оказывают негативный эффект на леса, пресные воды и почву, убивая подводных животных и насекомых. Также наносится значительный ущерб зданиям и здоровью людей.
Увеличение кислотности водоема приводит к заболачиванию. При кислотности pH 6 погибают креветки. При pH ниже 5 большинство икринок не вылупляются, а более низкий уровень убивает взрослых рыб и лягушек. Из-за гибели бактерий и планктона органические отходы не перерабатываются. Со временем из них выделяются опасные токсические вещества, в том числе металлы: ртуть и свинец.
Кислотная жидкость, проникая в почву, растворяет и вымывает важные элементы, приводя к увяданию растений ввиду отсутствия веществ для питания. При выпадении осадков на поверхность деревьев и кустов, высыхают кутикулы, вызывая испарение жидкости из листьев. Любое растение в закисленной почве теряет способность к фотосинтезу. Без фотосинтеза оно перестает создавать питательные вещества и кислород, необходимый аэробным организмам. В результате могут погибать целые леса, что наносит сильный ущерб экосистеме, где от растений также зависит жизнь животных.
Влияние кислотных дождей на человека опасно. И хотя прямое попадание воды на кожу не опасно, поскольку кислота в осадках слишком разбавлена, крупные частицы, содержащиеся в кислотном дожде, оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. Их повышенная концентрация в воздухе может провоцировать заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем, в том числе астму и бронхит.
Употребление в пищу рыбы из загрязненных водоемов опасно. Питье воды с растворенными металлами грозит серьезными проблемами со здоровьем.
Кислотные осадки могут повреждать архитектурные строения, дома и памятники. Особо разрушительному влиянию подвергается известняк и мрамор из-за наличия в их составе карбонат-кальция. Кислоты вызывают химическую реакцию между его элементами, образуя слоистую поверхность, которая со временем отваливается.
Следы от кислотных осадков можно увидеть на кладбищах. Кислота делает надписи на могильных плитах трудночитаемыми, особенно это характерный признак на больших старых плитах. Также такие осадки ускоряют процесс коррозии металлов, в особенности железа, меди и бронзы.
Методы борьбы
Кислотные дожди — глобальная экологическая проблема. Чтобы бороться с последствиями загрязнения воздуха в атмосфере, люди применяют различные подходы и технологии:
- Многие угольные электростанции используют метод десульфурации дымовых газов, удаляющий серу. Для этого обычно используется мокрый скруббер. Он представляет собой емкость, оснащенную вентилятором, отводящим дым быстрым вращением лопастей. В емкость также вводят карбонат кальция. Он смешивается с вредными веществами, после чего удаляется. Таким образом серные загрязнения превращаются в более чистые промышленные отходы.
- Сжигание топлива в кипящем слое также уменьшает содержание вредных веществ. Однако в XXI веке эта технология считается устаревшей.
- Уменьшения кислотности осадков можно добиться путем уменьшения количества транспортных средств на горючем топливе, что постепенно пытаются делать некоторые страны. Переработка мусора вместо сжигания также благоприятно сказывается на атмосфере.
В середине 1980-х был принят Хельсинский протокол о сокращении выбросов серы. В его составлении принимали участие США, Россия и многие европейские страны.
