Влияние кислотных осадков на биосферу

   Роль  двуокиси серы в гибели лесов, таким  образом, можно считать доказанной. Также доказано вредное влияние  влажных кислотных осадков на рост деревьев. Однако эти осадки в  первую очередь влияют косвенно —  через почву и корневую систему. В наибольшей степени непосредственная гибель растений наблюдается в районах  с сильнозагрязненным воздухом.

   Сухие осадки, содержащие двуокись серы, уже  атаковали леса Чехословакии, Польши и ГДР. Возможно, самый значительный ущерб причинен ФРГ, где треть  всех лесов наполовину погибла. Однако считается, что на упомянутых территориях  гибель леса связана не столько с  двуокисью серы, сколько с оксидами азота, которые образуются из выхлопов автомобилей. Оксиды азота под воздействием солнечных лучей выделяют озон. Озон с оксидами азота, а также частично с углеводородами, поступающими в  атмосферу, образует весьма агрессивное  вещество PAN (пероксиацетилнитрат).

   Трудно  решить, кто же несет непосредственную ответственность за гибель леса —  двуокись серы или оксиды азота. Кажется  достаточно вероятным, что вредное  воздействие оказывают совместно  все агрессивные кислотные вещества, загрязняющие воздух. Многие также придерживаются мнения, что при совместном воздействии вредных веществ, влияние каждого из них еще больше усиливается.

   Более всего чувствительны к прямому загрязнению хвойные деревья, так как хвоя подвержена воздействию загрязняющих веществ на протяжении нескольких лет в отличие от деревьев, сбрасывающих листву. Самые чувствительные породы — это ель, лиственница и пихта. Однако многие деревья, сбрасывающие листву, также с трудом переносят прямые воздействия вредных веществ (например, бук и граб).

   Необходимо  подчеркнуть, что упомянутая здесь  непосредственная гибель растений и  косвенные воздействия на них  не могут быть отделены друг от друга, так как обычно эти процессы происходят одновременно, и в зависимости  от обстоятельств доминирует какой-либо из них. В любом случае, естественно, вредные воздействия дополняют  и усиливают друг друга.

   Прямые  воздействия на человека.

   Естественно, атмосферные кислотные микроэлементы  не щадят и человека.

   Однако  здесь речь идет уже не только о  кислотных дождях, но и о том  вреде, который приносят кислотные  вещества при дыхании. Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. Возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей.

   Статистические  данные показали, что такое серьезное  заболевание, как ложный круп, требующее  моментального вмешательства врача  и распространенное среди детей, возникает по этой же причине. Кроме  оксидов серы и азота опасны для  здоровья человека также аэрозольные  частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень  их опасности зависит от размеров. Так, пыль и более крупные аэрозольные  частицы задерживаются в верхних  дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или  частицы сульфатов могут проникать  в самые дальние участки легких!

   Физиологические исследования показали, что степень  вредного воздействия прямо пропорциональна  концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, в настоящее время норма для состава воздуха на незащищенных территориях, для двуокиси серы, среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м³.

   На  защищенных территориях нормативы, естественно, строже. В то же время  ожидается, что в недалеком будущем  установят еще более низкие нормативные  значения.

   Также установлена зависимость между  загрязнением двуокисью серы и различными заболеваниями дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т.д.). На отдельных загрязненных территориях  число заболеваний было в несколько  раз больше, чем на контрольных территориях.

   Помимо  первичного прямого воздействия, на человека косвенно влияет и закисление окружающей среды. Кислотный дождь  может также причинять вред металлам, различным зданиям и памятникам. В первую очередь подвержены опасности  памятники, построенные из песчаника  и известняка, а также расположенные  под открытым небом скульптуры.

6. Способы защиты от кислотных дождей.

   Наиболее  эффективным способом защиты следует  считать значительное сокращение выбросов двуокиси серы и окиси азота. Этого  можно достичь несколькими методами, в том числе путем сокращения использования энергии и создания электростанций, не использующих минеральное  топливо.

   Снижение  содержания серы в различных видах  топлива. Лучше всего было бы использовать топливо с низким содержанием  серы. Однако таких видов топлива  очень мало. По приближенным оценкам  из известных в настоящее время  мировых запасов нефти только 20% имеют содержание серы менее 0,5%. Среднее  содержание серы в используемой нефти  увеличивается, так как нефть  с низким содержанием серы добывается ускоренными темпами.

   Так же обстоит дело и с углями. Угли с низким содержанием серы находятся  практически только в Канаде и  Австралии, но это только небольшая  часть имеющихся залежей угля. Содержание серы в углях колеблется от 0,5 до 1,0%.

   Таким образом, энергоносители с низким содержанием  серы у нас имеются в ограниченном количестве. Если мы не хотим, чтобы  содержавшаяся в нефти и угле сера попала в окружающую среду, необходимо принимать меры для ее удаления.

   Во  время переработки (дистилляции) нефти  остаток (мазут) содержит большое количество серы. Удаление серы из мазута — процесс  очень сложный, а в результате удается освободиться всего от 1/3 или 2/3 серы. К тому же процесс очистки  мазута от серы требует от производителя  больших капитальных вложений.

   Сера  в угле находится частично в неорганической, а частично в органической форме. Во время очистки, когда удаляют  несгораемые части, удаляется также  часть пирита. Однако таким способом даже при самых благоприятных  условиях можно освободиться только от 50% общего содержания серы в угле. С помощью химических реакций  могут быть удалены как органические, так и неорганические серосодержащие соединения. Но в связи с тем, что  процесс идет при высоких температурах и давлениях, этот способ оказался гораздо  дороже предыдущего.

   Очистка угля и нефти от серы, таким образом, представляет собой достаточно сложный  и малораспространенный процесс, причем затраты на него весьма высоки. Кроме  того, даже после очистки энергоносителей  в них остается приблизительно половина первичного содержания серы. Поэтому  очистка от серы является не самым  лучшим решением проблемы кислотных  дождей.

   Применение  высоких труб.

     Это один из наиболее спорных  способов. Сущность его заключается  в следующем. Перемешивание загрязняющих  веществ в значительной степени  зависит от высоты дымовых  труб. Если мы используем низкие  трубы, то выбрасываемые соединения  серы и азота перемешиваются  в меньшей степени и быстрее  выпадают в осадок, чем при  наличии высоких труб. Если труба высокая, то непосредственные воздействия уменьшаются, но возрастает эффективность перемешивания, что означает большую опасность для отдаленных районов (кислотные дожди) и для всей атмосферы в целом

   Таким образом, строительство высоких  труб, несмотря на распространенное мнение, не решает проблемы загрязнения воздуха, но в значительной степени увеличивает "экспорт" кислотных веществ и опасность выпадения кислотных дождей в отдаленных местах. Следовательно, увеличение высоты трубы сопровождается тем, что непосредственные воздействия загрязнений уменьшаются, однако косвенные воздействия увеличиваются. Строительство высоких труб в известной степени безнравственно, поскольку страна, где происходят сильные выбросы загрязнений, переадресовывает часть кислотных осадков вместе с их неблагоприятными последствиями в другие страны.

   Технологические изменения.

   Известно, что в процессе горения топлива  азот и кислород воздуха образуют окись азота NO, которая в значительной степени способствует повышению  кислотности осадков. Выше было указано, что в целом в мире горение  топлива дает две трети всех антропогенных  выбросов.

   Количество  оксида азота, который образуется при  горении, зависит от температуры  горения. Выявлено, что чем меньше температура горения, тем меньше возникает оксида азота, к тому же количество NO зависит от времени  нахождения топлива в зоне горения  и от избытка воздуха. Таким образом, соответствующим изменением технологии можно сократить количество выбрасываемого загрязняющего вещества.

   Сокращения  выброса двуокиси серы можно достичь  очисткой конечных газов от серы. Наиболее распространенный метод — мокрый процесс, когда конечные газы барботируют  через раствор известняка, в результате чего образуются сульфит или сульфат  кальция. Таким способом удаляется  большая часть серы. Этот способ еще не получил широкого распространения.

   Известкование.

   Для уменьшения закисления в озера и  в почву добавляют щелочные вещества. Эта операция называется известкованием. Его достаточно часто применяют  в Скандинавских странах, где  известь распыляют на почву или  на водосборную территорию с вертолетов. Известь, попадая в воду, быстро растворяется, а образующаяся в результате гидролиза  щелочь сразу же нейтрализует кислоты. Можно подсчитать, что в 1 м³ воды необходимо внести около 5 г извести для изменения значения рН с 4, 5 до 6, 5.

   Известкование применяют для обработки кислых почв с целью их нейтрализации.

   Наряду  с преимуществами известкование  имеет ряд недостатков:

• в проточной и быстро перемешивающейся воде озер нейтрализация проходит недостаточно эффективно;
• происходит грубое нарушение химического и биологического равновесия вод и почв;
• не удается устранить все вредные последствия закисления;
• с помощью известкования нельзя удалять тяжелые металлы. Эти металлы во время уменьшения кислотности переходят в трудно растворимые соединения и осаждаются.

   Кроме описанных выше известно еще множество  способов защиты от загрязнений. Например, погибшие популяции животных и растений заменяют новыми, которые лучше переносят  закисление. Памятники культуры с  целью предотвращения дальнейшего  их разрушения обрабатывают специальной  глазурью.

   Рассмотренные здесь способы имеют одно общее  свойство — их использование до сих пор не привело к существенному  уменьшению выбросов оксидов серы и  азота. Не достигнуты заметные успехи и в предотвращении вредных воздействий, вызываемых кислотными дождями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Заключение.

   Нам уже известно, что дальнейшее закисление окружающей среды зависит от того, как будет обстоять дело с антропогенными выбросами оксидов серы и азота  в атмосферу. Разумеется, предсказать  это очень сложно. Однако мы можем  сделать определенное заключение на основе анализа интенсивности выбросов в прошлом. Оцененный таким способом выброс двуокиси серы в будущем тысячелетии  значительно больше нынешнего уровня. Согласно этому ожидается рост закисления окружающей среды, а причиняемый  кислотными осадками ущерб станет катастрофическим. Это вызывает большое беспокойство, если принять во внимание, что и  настоящие уровни выброса уже  приводят к ужасающим последствиям.

   Неблагоприятно  положение и с выбросами оксидов  азота, поскольку антропогенные  выбросы соединений азота по сравнению  с соединениями серы увеличиваются  еще более высокими темпами.

   В определенных странах увеличение эмиссии  двуокиси серы, кажется, удалось остановить. Что касается оксидов азота, то и  в Европе и во всем мире его выбросы продолжают увеличиваться, особенно в связи с возрастающим числом автомобилей.

   В некоторых странах проблема эмиссии  оксидов серы и азота является в какой-то мере политической, так  как в результате их распространения  загрязняющие вещества попадают за пределы  государственной границы, и одно государство может обвинить другое в ущербе, причиненном кислотными осадками, соответственно потребовав его возмещения. Канада, например, действует  таким образом по отношению к  США, а Швеция — по отношению к  промышленно развитым государствам Европы. Специалисты Европы и Северной

   Америки серьезно обеспокоены дальнейшими  последствиями выпадения кислотных  осадков. Многочисленные международные  организации по охране окружающей среды  занимаются проблемами крупномасштабного  распространения веществ, загрязняющих воздух.

   Международный исследовательский институт прикладного  системного анализа проводит изучение моделей с целью установления возможной кислотности почв, вод  и т.п. через десятки лет. Результаты говорят о том, что почвы и  леса в Европе могут быть спасены  от дальнейшего закисления только путем  значительного сокращения выбросов.