Кислотный дождь: что это такое?

Кислотный дождь: что это такое?

  Кислотными дождями называют все виды метеорологических осадков (дождь, снег, град, туман, дождь со снегом), показатель рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды, равное 5,6. Впервые термин “кислотный дождь” был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом при изучении викторианского смога в Манчестере.

  Показатель кислотности воды рН = – lg[CH+], где [CH+] – концентрация ионов водорода. Значение рН нейтрального раствора равняется 7. При растворении кислот в воде концентрация ионов Н+ возрастает, а показатель рН снижается. Для кислых растворов рН< 7, для щелочных pH > 7.

  Вода “нормального” дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что двуокись углерода вступает в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2OH2CO3). Теоретическое значение рН дождевой воды равняется 5,6 – 5,7. В реальной жизни показатель ее кислотности в разных местах может сильно различаться, что, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности (оксид серы, оксиды азота).

  Кислотный дождь образуется в результате химического взаимодействия оксидов серы (SO2 и SO3) и азота (NOх) с водой в атмосфере. Эти вещества выбрасываются автомобильным транспортом, образуются в результате деятельности металлургических и химических предприятий, а также при сжигании ископаемого топлива на электростанциях (при высокой температуре азот горит в кислороде воздуха). Вступая в реакцию с водой, оксиды превращаются в растворы кислот – серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем вместе со снегом или дождем они выпадают на землю.

  В настоящее время последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются практически во всех странах Земного шара. Он оказывает отрицательное воздействие на водоемы – озера, реки, заливы, пруды, повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН =7 – 9,2. С увеличением кислотности водяные растения гибнут, лишая других животных водоема пищи. При рН = 6 погибают пресноводные креветки, а при повышении рН до 5,5 – донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон, он составляет основу пищевой цепи водоемов и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда рН достигает 4,5,погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

  По мере повышения кислотности воды становится возможным растворение из донных отложений и почв токсичных тяжелых и легких металлов: кадмия, ртути, свинца, алюминия и др. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу, перенасыщенную ртутью, могут приобрести серьезные заболевания. Возрастание в подкисленной воде содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг/л летально для рыб. Резко сокращается развитие фитопланктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся недоступными для усвоения.

  Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне, но также уничтожает растительность на суше. Хотя до сегодняшнего дня механизм этого процесса до конца не изучен, ученые считают, что “сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы...в совокупности приводят к деградации лесов”. Особенно чувствительны к кислотным дождям хвойные леса – с них опадает хвоя. Воздействие кислотных дождей также снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженному их ухудшению как природных экосистем.

  "Кислотный дождь" - широко распространённый термин, обозначающий явление выпадения осадков, содержащих смесь влаги и мельчайших частиц оксида азота и оксида серы в концентрациях, превышающих нормальный природный фон. Источниками возникновения кислотных дождей являются как природные процессы (вулканическая деятельность, гниение растительных остатков), так и деятельность человека, в первую очередь выбросы диоксида серы (SO2) и оксидов азота (NO, NO2, N2O3) при сжигании ископаемого и моторного топлива. В Соединнных Штатах более 2/3 выбросов диоксида серы и 1/4 оксидов азота приходится на электроэнергетику, основанную на сжигании ископаемого топлива, например угля. Кислотные дожди происходят тогда, когда выбросы газов вступают в атмосфере в реакцию с водой, кислородом и другими химическими элементами, формируя различные кислотные соединения. Преимущественно в результате таких реакций получаются слабые растворы серной и азотной кислоты. Выбросы электрических станций разносятся при помощи ветров на значительные расстояния, часто превышающие сотни километров, свободно попадая  даже на территории других государств.

  После попадания в атмосферу вредные выбросы могут возвращаться в окружающую среду в разных видах. Если кислотные соединения, растворённые в воздухе, попадают в районы с атмосферой насыщенной влагой, то кислоты могут выпасть на землю в виде дождя, снега, тумана, росы. Так как вода, содержащая кислоты попадает на растительность и на землю, она причиняет вред большому количеству животных и растений. Сила воздействия такого дождя зависит от нескольких факторов, в первую очередь от вида и концентрации растворённых в воде веществ, а так же от типов рыб, деревьев и других живых организмов, связанных с водой.

  В районах, где погода сухая кислотные элементы могут превращаться в смог или пылевые выбросы, а затем выпадать на землю в виде сухих пылевых осадков, попадая (в том числе) на поля, здания, жилые дома, автомобили, деревья и т.д. Сухие пылевые отложения, газы и частицы могут быть смыты с поверхностей во время гроз, после чего они вместе с водой стекают на землю, причём концентрация кислот в таких смывах становится гораздо выше. Почти половина всех кислотообразующих соединений выпадает на землю в виде сухих частиц.

Возникновение кислотных дождей

  Кислотные дожди приводят к закислению озёр и ручьёв, наносят ущерб деревьям (особенно в горах), изменяют кислотный состав почв. В дополнение, кислотные дожди ускоряют коррозию строительных материалов и красок, воздействуют на исторические здания, статуи и другие объекты культурного наследия человека. А до того, как пыль осядет на землю, частицы диоксида серы, нитраты и их производные вносят свою лепту в уменьшение прозрачности воздуха, при этом представляя опасность для здоровья.

Проблемы, которые возникают в  связи с выпадением кислотных  дождей:

  Деревья теряют часть листьев, становясь беззащитными перед морозами болезнями

Корни деревьев так же могут замедлить своё развитие, что скажется на нехватке питательных  веществ

Из-за химических реакций почвы потеряют некоторые  микроэлементы и станут менее  питательными

Увеличение  уровня кислотности воды и почв может  стать проблемой для водных животных и растений

Кислотные дожди  могут растворить скрепляющий раствор  в кладках зданий, повредить конструкции  из природного камня, особенно известняка, что, в свою очередь, может привести к потере прочности конструкций  и сооружений

Как кислотные дожди повреждают деревья

  Кислотные дожди не часто повреждают деревья напрямую. Вместо этого наиболее вероятно увядание деревьев из-за повреждения их листвы, закисления почвы и уничтожения питательных веществ в ней, выдерживании корней в контакте с ядовитыми соединениями, которые, попав туда однажды, очень медленно оттуда вымываются. Очень часто повреждение или смерть деревьев являются результатом синергетического эффекта воздействия последствий кислотных дождей в совокупности с другими причинами.

  Учёные знают, что подкисленная вода растворяет питательные вещества и минеральные элементы и вымывает их из почвы до того, как деревья сумеют воспользоваться этими веществами для питания и продолжения роста. В это же время кислотные дожди переносят в почву ядовитые для растений компоненты, такие как алюминий. Учёные верят, что такое одновременное сочетание вымывания микроэлементов и увеличения токсичности почвы являются причиной нанесения ущерба деревьям. Эти субстанции со временем вымываются из почв и с водой попадают в реки и озёра. Чем более насыщенны дожди кислотой, тем больше вымывается из почвы питательных веществ. (На фото можно увидеть повреждённый кислотными дождями лес в Чехии)

Последствия кислотных дождей

  Однако, деревья могут повреждаться кислотными дождями даже тогда, когда в почве содержится достаточное количество питательных веществ. Леса в высокогорных регионах часто подвергаются воздействию кислот более сильному, чем леса на равнинах. Это обусловлено тем, что деревья в горах часто произрастают окутанные кислотными туманами и облаками, которые имеют более высокую концентрацию кислот, чем дождевые капли. Учёные считают, что когда листья часто омываются таким кислотным туманом, он вымывает питательные вещества, находящиеся в листьях и иголках. Потеря микроэлементов из тканей растений делает их более восприимчивыми к другим факторам окружающей среды, например к холодной зимней погоде, увеличивая шанс их гибели или повреждения.

Здоровье человека

  Кислотные дожди по вкусу, цвету и запаху совершенно не отличаются от обычного дождя. Кислотные дожди наносят вред человеку не напрямую. Гуляя под кислотным дождём, или даже плавая в кисловатой воде озера человек рискует не более, чем купаясь в чистой воде. Однако, загрязняющие вещества, являющиеся причиной кислотного дождя, такие как диоксид серы и оксиды азота наносят вред здоровью человека. Эти газы взаимодействуют в атмосфере, формируя микрочастицы сульфатов и нитратов, которые могут переноситься по воздуху на огромные расстояния и попадать глубоко в лёгкие человека путём их вдыхания. Эти частицы способны проникать и в помещения.     Множество научных работ идентифицировало связь между увеличивающимися уровнями загрязнения воздуха такими частицами и увеличением заболеваемости и преждевременной смерти от сердечных и лёгочных заболеваний, например астмы и бронхитов.

Выводы

  Как мы убедились, кислотные дожди - очень опасное явление, которое приносит вред окружающей среде, а также живым и неживым организмам. Но оказывается, что кислотные дожди могут приносить и пользу (например, разрушать частицы пыли и железа в воздухе над океаном). Чаще всего в кислотных дождях содержится опасная серная кислота и менее опасная азотная. Эти кислоты сжигают и разъедают всё. В кислотный дождь лучше всего по возможности не выходить наружу. Последствия кислотных дождей поистине разрушающие, они наносят немалый ущерб памятникам культуры, домам, а также сельскому хозяйству. Эти последствия нелегко подавляются. Но всё же выпадение кислотных осадков можно предотвратить - например, использовать более чистое, и менее отходное производство, утилизировать отходы без вреда природе. Ведь если мы будем хорошо относиться к природе, то и она отплатит нам тем же. Ведь кислотные дожди, катаклизмы, аномалии - всё это результат человеческой деятельности. Давайте вместе защищать природу!