Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Н.В. Гусакова, А.И. Забалуева, В.В. Румянцева
Экология: конспект лекций

Под редакцией А.Н. Королева. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. - 176с.

Предыдущая

Лекция 8. Глобальные экологические проблемы. Естественное и антропогенное загрязнение окружающей среды

8.1. Химическое загрязнение

8.1.3. Кислотные осадки

Кислотными называются атмосферные осадки (дождь, снег, роса) с pH < 5,5.

Естественная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН = 6), так как находится в контакте с СО2 и растворяет её, образуя слабую угольную кислоту Н2СО3. Однако во многих регионах мира наблюдаются дожди с рН < 4. Кислотные осадки 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 культуры и т.д.

         Основной причиной выпадения кислотных дождей считается интенсификация промышленной деятельности человека. Во второй половине ХХ в. с увеличением объемов промышленного производства увеличилось количество выбросов в атмосферу оксидов углерода, азота и сернистого газа. Растворяясь в воде, эти кислотные оксиды образуют соответствующие кислоты, которые переносятся облаками на значительные (до 500 км) расстояния и выпадают на землю в  виде кислотных осадков.

Итак:

- большое количество атмосферных загрязнителей, выделяющихся за счет сгорания топлива, промышленного производства, от автотранспорта, широкого применения химикатов определяет большие потоки первичных кислых примесей, которые могут вносить существенный вклад в кислотность атмосферы;

         - среднее время существования загрязнителей зависит от многих факторов, в частности от стабильности атмосферы, частоты выпадения осадков, присутствия индивидуальных компонентов атмосферы и т.д.;

         - большинство загрязнителей остается в пределах нижней части тропосферы и относительно равномерно распределено внутри перемешивающегося слоя;

         - увеличение потоков кислотности к поверхности земли возникает за счет атмосферных осадков с повышенной кислотностью («мокрое осаждение») и за счет адсорбции и выпадения в осадок газов и аэрозолей («сухое осаждение»).

         При этом SO2 и N Ox считаются главными предшественниками кислотных дождей, после превращающимися в серную и азотную кислоту. Процесс превращения диоксида серы в сульфат в атмосфере протекает различными путями и приводит к образованию различных продуктов окисления: SO3, H2SO4, (NH4)2SO4, NH4HSO4 и т.д.

Свой вклад в кислотные дожди вносит перенос сильных кислот и солей к поверхности земли посредством сухого или мокрого осаждения.

         Сухое осаждение – это прямой перенос с последующей адсорбцией газов и частиц природными поверхностями (растительностью, водой, почвой).

         Мокрое осаждение – косвенный перенос некоторых частиц из атмосферы и поверхности земли с дождем, снегом или градом внутри или на поверхности частиц осадков.

         Спектр влияния кислотных дождей очень широк. Действие кислых дождей на почвы неоднозначное. В северных, таежных зонах они увеличивают вредную кислотность почв, способствуют повышению содержания в почвах растворимых соединений токсичных элементов – свинца, алюминия. Алюминий в почвенных минералах обычно связан в недоступной форме.

Наконец, показательным примером может служить влияние кислотных дождей на архитектурные сооружения и памятники. Обычные материалы для каменной кладки – это известняк, мрамор, песчаники, базальт, гранит. Кроме того, используются и искусственные материалы такие, как кирпич, бетон, различные известковые растворы. Эти материалы в основном состоят из карбонатов и силикатов, все обладают высокой чувствительностью к воздействию кислых осаждений и к присутствию атмосферного SO2.

Выводы:

1. Кислотный дождь изменяет величину рН рек и озер и может вызвать их биологическую смерть.

2. При поглощении почвами кислотный дождь выщелачивает основные природные материалы (калий, кальций, магний) и, унося их в подпочвенный слой, лишает деревья и растения питательных веществ.

3. Под влиянием кислотных дождей возрастает геохимическая подвижность алюминия, приводящая одновременно со снижением рН к возрастанию его концентрации и изменению его форм.

4. Кислотные дожди способствуют разрушению каменной кладки, а также сооружений и памятников.

Однако кислотные дожди в ряде случаев могут быть и полезны. В частности, они обогащают почвы азотом и серой, которых на очень больших территориях явно недостаточно для получения высоких урожаев. Если же такие дожди выпадают в районах распространения карбонатных, а тем более щелочных почв, они снижают щелочность, увеличивая подвижность элементов питания, их доступность растениям. Поэтому полезность или вредность каких-либо выпадений необходимо рассматривать конкретно и дифференцированно по типам почв.

Леса являются также источниками органических кислот, альдегидов и других органических соединений.

Хотя леса представляют мощный источник газов, особенно важную роль в генерации атмосферных следовых газов играют микроорганизмы. Метан – газ, который накапливается вследствие протекания реакций в анаэробных системах. Влажные почвы маршей и рисовников служат средой обитания микроорганизмов так же, как и пищеварительный тракт жвачных животных, например крупного рогатого скота.

Почвы земли богаты соединениями азота, дающими начало всему спектру активных химических процессов с участием азота, в результате которых накапливаются многие азотосодержащие следовые газы. Можно взять мочевину (NH2CONH2), присутствующую в моче животных, как типичное азотное соединение почв, накапливаемое биологическим путем. В результате гидролиза NH2CONH2 разлагается до аммиака (NH3) и CO2 согласно уравнению

NH2CONH2 (водн) + H2O (ж) → 2NH3 (г) + CO2 (г)                                                    

Если почва, где произошел этот гидролиз, имела щелочную реакцию, то выделяется газообразный NH3, тогда как в условиях кислой среды он прореагирует с образованием иона аммония:

NH3 (г) + H (водн) → NH +4 (водн)

Хорошо известно существование органических галогенпроизводных в атмосфере. Несмотря на очевидную зависимость от антропогенного источника, представленного жидкостями, применяемыми для химчистки, в огнетушителях и распыляемыми аэрозолями, существует также множество биологических источников. Метилхлорид (CH3Cl), наиболее распространенный в атмосфере галогенуглеводород, происходит в первую очередь из плохо изученных морских источников; некоторый вклад вносят также микробиологические процессы на суше и сгорающая биомасса. Бром- и йодсодержащие органические соединения также выделяются океанами, а распределение морского йода по поверхности суши служит значительным источником этого необходимого следового элемента для млекопитающих (базедова болезнь, возникающая в результате дефицита йода, особенно распространена в областях, удаленных от океана).

Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге, представляют опасность и для самого человека. В почве они вызывают депрессию процесса естественной нитрификации. Уничтожение пестицидами (в форме гербицидов) травяного покрова многократно увеличивает эрозию почвы. Пестициды существенно подавляют деятельность насекомых – опылителей растений, других организмов, не являющихся мишенями их действия. До 80 % пестицидов адсорбируется почвенным гумусом и практически не подвергается биологическому разложению. В результате происходит их постоянная миграция в грунтовые воды и испарение с поверхности почв при их увлажнении и нагреве.

Многие виды пестицидов, накапливаясь в почвах, растениях и животных, вызывают заметные изменения в естественных биохимических процессах. Воздействие пестицидов на человека изучено недостаточно. Однако известно, что дефолианты (пестициды, применяемые для уничтожения лиственности) могут вызывать повреждения печени, влиять на наследственность.

Почва является основным приемником и аккумулятором пестицидов, которые накапливаются в ней в результате адсорбции их молекул почвенными коллоидами. Усиленно изучаются судьба пестицидов в почвах и возможности их обезвреживания химическими и биологическими способами.

Предыдущая