Антропогенное воздействие на атмосферу

По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США- 30,85%, Япония - 12,42%, Великобритания - 8,62% и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн. км2, Япония - 3 млн. км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеро-дов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.[7]

Согласно протоколу Монреальской конференции (1990 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуг-лерода к 1998 г. на 50%. Согласно ст. 56 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды, в соот-ветствии с международными соглашениями, все организации и предприятия обязаны сократить и в последующем полностью прекратить производство и использование озоноразрушающих веществ. Даже если протокол будет выполнен всеми странами, необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет.

Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли/

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты (рис. 13.3). В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди в почву Повышение кислотности почвы угле и нефти, сгорает нарушает в ней биологическое с образованием SO2 равновесие

Вода открытых водоемов закисляется. Рыба гибнет с кислотностью рН=3,5. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе - рН=2,3.[9]

Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха - виновников подкисления атмосферной влаги -- SO2 и N0^ составляют ежегодно - более 255 млн. т (1994 г.). На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем. Выяснилось, что природные экосистемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека. «Озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса - вот печальные последствия индустриализации планеты» (X. Френч, 1992).[10]

Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы - свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям. Например, возрастание в подкисленной воде содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг на один литр летально для рыб. Резко сокращается развитие фитопланктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для освоения. Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия, свинца и др.) проявляется еще в большей степени.[11]

Пятьдесят миллионов гектаров леса в 25 европейских странах страдают от действия сложной смеси загрязняющих веществ, включающей кислотные дожди, озон, токсичные металлы и др. Так, например, гибнут хвойные горные леса в Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных лесов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной их деградации как природных экосистем.[14]

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и на юге Финляндии (табл. 2). Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах, как США, ФРГ и Великобритании, выпадают именно на их территории ; Наиболее уязвимы в этих странах озера, так как коренные породы, слагающие их ложе, обычно представлены гранитбгнейсами и гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. Сильно зекислены и многие озера на севере США.

Закисление озер опасно не только для популяций различных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочисленных видов водорослей и других его обитателей. Озера становятся практически безжизненными.[13]

Таблица 2 - Закисление озер в мире

Страна	Состояние озер
Канада	Более 14 тыс. озер сильно закислены; каждому седьмому озеру на востоке страны нанесен биологический ущерб
Норвегия	В водоемах общей площадью 13 тыс. км2 уничтожена рыба и еще на 20 тыс. км2 – поражена
Швеция	В 14 тыс. озер уничтожены наиболее чувствительные к уровню кислотности виды; 2 200 озер практически безжизненны
Финляндия	8 % озер не обладают способностью к нейтрализации кислоты. Наиболее закисленные озера в южной части страны
США	В стране  около 1 тыс. подкисленных озер и 3 тыс. почти кислотных (данные фонда охраны окружающей среды). Исследования АООС в 1984 г. показали, что 522 озера имеют сильную кислотную среду и 964 находятся на грани этого
Россия	В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на побережье Таймыра и Якутии.

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         2.Объекты и методы исследований

2.1. Объекты исследований

 Объектом исследования являлась почва, взятая на обочине дороги, на ул. Коммунистической, район площади Советов, исследуемая на присутствие легко- и среднерастворимых соединений. Участок на улице Коммунистическая  (площадь Советов) относится к дороге со средней интенсивностью дорожного движения.

2.2. Методы исследований 

2.2.1. Приготовление  почвенной вытяжки

Образец ранее приготовленной почвы (растертой и посеянной) взвешивают (25г), переносят в коническую колбу на 100 мл, заливают 50 мл дистиллированной воды  без СО2, взбалтывают 15 мин, фильтруют через воронку со складчатым фильтром, сливая раствор по стеклянной палочке, наливая каждый раз немного более чем до половины фильтра.

2.2.2. Определение  хлор-иона

Берут в пробирку 5 мл водной вытяжки, подкисляют азотной кислотой (1-2 капли) для разрушения бикарбонатов, прибавляют несколько капель азотнокислого серебра, перемешивают. По характеру осадка AgCl судят о содержании хлор-иона.

Осадок	Содержание Cl
	мг на 100 мг вытяжки	г на100 г почвы, %
Большой хлопьевидный	> 10	Десятые доли
Сильная муть	5-10	Сотые доли
Опалесценция	1-0,1	Тысячные доли

 

Количественное определение. В зависимости от результатов приближенного определения содержания хлоридов отбирают в две конические колбы по100 см3 или меньший объем исследуемой воды, при необходимости разбавленной до 100 см3 дистиллированной водой или обесцвеченной гидроксидом алюминия.

В обе колбы вносят по 1 см3 раствора хромата калия, затем одно пробу титруют раствором нитрата серебра до появления слабо-оранжевого оттенка, вторая проба служит контрольной.

При значительном содержании хлоридов образуется осадок хлорида серебра, мешающий определению. В этом случае к оттитрованной первой пробе прибавляют 2-3 капли титрованного раствора хлорида натрия до исчезновения оранжевого оттенка, затем титруют вторую пробу, используя первую как контрольную.

Содержание хлоридов (мг/дм3) вычисляют по формуле:

Х=А*35,5*N*1000/V,

где А- количество раствора нитрата серебра;

35,5_ эквивалент масса хлора;

N-нормальность титрованного раствора нитрата серебра;

V-объем пробы, взятой для определения(см3).

2.2.3. Определение  сульфат-иона

Фильтрат водной вытяжки в количестве 2 см3 отливают в пробирку, добавляют несколько капель концентрированной соляной кислоты и 1-2 см3 раствора хлористого бария. Раствор в пробирке нагревают до кипения. При наличии сульфатов происходит реакция:

Na2SO4+ BaCl2= 2NaCl+ BaSO4↓

Сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка.

Характеристика осадка

Осадок	Содержание SO4-
	мг на 100 мг вытяжки	г на100 г почвы, %
Большой, быстро оседающий на дно	50	Десятые доли
Муть, появляющаяся сразу	10-1	Сотые доли
Осадок	Содержание SO4-
	мг на 100 мг вытяжки	г на100 г почвы, %
Медленно появляющаяся слабая муть	1-0,5	Тысячные доли

 

2.2.4. Определение кальция

Фильтрат водной вытяжки в количестве 3 см3 наливают в пробирку, подкисляют 1-2 каплями 10%-ной соляной кислоты и добавляют 1,5-2 см3 4%-ного раствора щавелевокислого аммония (оксалата аммония).

При наличии кальция протекает реакция:

CaCl2+(NH4)2C2O4=CaC2O2=2NH4Cl

Характеристика осадка

Осадок	Содержание Са++
	мг на 100 мг вытяжки	г на100 г почвы, %
Большой, выпадающий сразу	50	Десятые доли
Муть, выделяющаяся при перемешивании	10-1	Сотые доли
Слабая муть, выделяющаяся при стоянии	1-0,1	Тысячные доли

 

Ход определения. В коническую колбу вместимостью 200-250 см3 вносят 100 см3 исследуемой воды или меньший объем, разбавленный 100 см3 дистиллированной водой. Затем добавляют 2 см3 2 н. раствора гидроксида натрия и 10-15 мг сухого смеси индикатора, медленно тируют раствором трилона  Б  приэнергичном помешивании до перехода окраски от красного цвета к лиловому  при использовании мурексида и от грязно-зеленого до чисто-синего при использовании смешанного индикатора. Содержание ионов кальция (мг/дм3) рассчитывают по формуле:

Х=20,04*N*К*А*1000/V,

где 20,04-эквивалент кальция;

N- нормальность трилона Б;

К- поправочный коэффициент раствора трилона Б, израсходованного на титрование (см3)

А- количество раствора трилона Б, израсходанного на титрование (см3);

V- объем пробы, взятый для титрования (см3).

Для получения результатов в мг-экв/дм3 расчет проводят по формуле:

Х=N*К*А*1000/V,

где обозначения те же.

2.2.5. Определение  нитратов

В пробирку переносят 2 см3 фильтрата водной вытяжки и по каплям добавляют раствор дифеламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор окрашивается в синий цвет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Экспериментальная  часть

Целью данной работы было изучить содержание нитратов (соли азотной кислоты), хлоридов (NaCl, MgCl2, CaCl2) и сульфат натрия (Na2SO4) т. е. легкорастворимых соединений, в почве с улицы Коммунистической.

Вначале подготовили почву по методике 2.2.1 и затем определяли в водной вытяжке содержание хлоридов, сульфатов, нитратов и ионы кальция.

Содержание хлоридов (мг/дм3) вычислили по формуле:

Х=А*35,5*N*1000/V,

где А=2,1, N=0,05 и V=100см3;

Х=37,275 мг/дм3.

Для определения сульфатов пользовались качественной реакцией определения наличия сульфатов.

При  определении наличии сульфатов произошла реакция: Na2SO4+ BaCl2= 2NaCl+ BaSO4↓, сульфат бария выпал в виде белого мелкокристаллического осадка (муть, выделяющаяся при перемешивании). Что говорит о  содержании сульфатов.

При определении наличии кальция произошла  реакция: CaCl2+(NH4)2C2O4=CaC2O2=2NH4Cl, выпал осадок (муть, выделяющаяся при перемешивании), что говорит о их содержании. Содержание ионов кальция (мг/дм3) рассчитали по формуле:

Х=20,04*N*К*А*1000/V,

где N=0,05, К=0,1,  А=3,5(см3) и V- объем пробы, взятый для титрования (см3);

Х=3,507 мг/дм3.

         При определении нитратов раствор не окрасился в синий цвет, что говорит об отсутствии нитратов.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты анализа почвы

Показатель	Содержание
Хлор-ион	37,275 мг/дм3
Сульфат-ион	1-10мг на 100 мг вытяжки
Кальций	1-10 мг на 100 мг вытяжки
Нитраты	отсутствует