Кислотные дожди

     В тропических районах, где промышленность практически неразвита, кислотные  осадки вызваны поступлением в атмосферу  оксидов азота за счет сжигания биомассы. В России наиболее высокие уровни выпадений окисленной серы и оксидов  азота (до 750 кг/км² в год) на значительных по площади ареалах (несколько тыс. км2) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны – в Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском и других районах; на локальных ареалах (площадью до 1 тыс. км²) – в ближнем следе металлургических предприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов и промышленных центров (Москва, Санкт-Петербург, Омск, Норильск, Красноярск, Иркутск и др.), насыщенных энергетическими установками и автотранспортом. Минимальные значения рН осадков в этих местах достигают 3,1-3,4 [5, с. 49].

     Специфическая особенность кислотных дождей –  их трансграничный характер, обусловленный  переносом кислотообразующих выбросов воздушными течениями на большие  расстояния – сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени  способствует принятая некогда «политика  высоких труб» как эффективное  средство против загрязнения приземного воздуха.

     Почти все страны одновременно являются «экспортерами» своих и «импортерами» чужих  выбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды  России соединениями серы вносят Украина, Польша, Германия.

     В свою очередь, из России больше всего  окисленной серы направляется в страны Скандинавии. Соотношения здесь  такие: с Украиной – 1:17, с Польшей  – 1:32, с Норвегией – 7:1 [5, с. 50].

     Экспортируется  «мокрая» часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадает в непосредственной близости от источника  выброса или на незначительном удалении от него. Обмен кислотообразующими и другими загрязняющими атмосферу  выбросами характерен для всех стран  Западной Европы и Северной Америки. Великобритания, Германия, Франция  больше направляют окисленной серы к  соседям, чем получают от них. Норвегия, Швеция, Финляндия больше получают окисленной серы от своих соседей, чем  выпускают через собственные  границы (до 70% кислотных дождей в  этих странах – результат «экспорта» из Великобритании и Германии). Трансграничный перенос кислотных осадков –  одна из причин конфликтных взаимоотношений  США и Канады. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Влияние кислотных  дождей на экосистемы  и людей 

     Выпадение кислотных осадков на современном  этапе биосферы представляет собой достаточно насущную проблему и оказывает достаточно негативное воздействие на биосферу.

     Причем  негативное влияние кислотных дождей наблюдается в экосистемах многих стран.

     Особенно  негативное воздействие от выпадения  «кислотных дождей» ощутила на себе Скандинавия.

     В 70-х годах в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в  серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю. Очень  скоро те же явления заметили в  США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов [3, с. 67]. И все это происходит вдали  от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед — кислотные дожди.

     Показатель  рН меняется в разных водоемах, но в  ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные  воды и почвы обладают буферными  возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и  сохранить среду. Однако очевидно, что  буферные способности природы не беспредельны.

     В водоемы, пострадавшие от кислотных  дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных  удобрений; они помогают планктону  усваивать нитраты, что ведет  к снижению кислотности воды. Использование  фосфата дешевле, чем извести, кроме  того, фосфат оказывает меньшее воздействие  на химию воды.

     Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных  веществ, меняется состав почвенных  микроорганизмов.

     Огромный  вред наносят кислотные дожди  лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность  на больших площадях. Кислота увеличивает  подвижность в почвах алюминия, который  токсичен для мелких корней, и это  приводит к угнетению листвы и  хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и  поэтому накапливает больше вредных  веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них  изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.

     Все больший ущерб кислотные дожди  наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к  болезням и паразитам, падает урожайность.

     Специалисты американского университета штата  Северная Каролина изучили воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы формировалось меньше зерен, чем при орошении чистой водой. Причем чем больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен образовывалось в початках. Вместе с тем выяснилось, что кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен.

     Проведены исследования степени восприимчивости  к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подвергнутыми вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименее восприимчивыми — озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер [3, с. 67].

     Кислотные дожди не только убивают живую  природу, но и разрушают памятники  архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь оксидов кальция (СаО и СО₂), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО₄).

     Смена температур, потоки дождя и ветер  разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются  прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру  индийской архитектуры периода  Великих Моголов, в Лондоне —  Тауэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского  известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии  статуи на соборе Св. Иоанна тают, как  леденцы. Черными отложениями изъеден  королевский дворец на площади Дам  в Амстердаме.

     Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Контербери, Кёльне, Эрфурте, Праге, Берне, в других городах  Европы могут быть полностью утрачены в ближайшие 15— 20 лет.

     Изучив  новые данные о кислотности осадков, выпадающих в различных регионах Западной Европы, и о воздействии  их на здания и сооружения, сотрудники Дублинского университета (Ирландия) выявили, что самое катастрофическое положение сложилось в центре Манчестера (Великобритания), где за 20 месяцев кислотные осадки растворили более 120 г на 1 м² камня (песчаника, мрамора или известняка).

     Город пострадал очень сильно, хотя общее  количество осадков в наблюдаемый  отрезок времени там было крайне низким. Очевидно, слишком высока была степень их кислотности.

     За  Манчестером следует Липхун (графство Гэмпшир в Великобритании) и Антверпен (Бельгия), где каждый камень под открытым небом потерял 100 г с 1 м². Даже такие известные загрязненностью атмосферы города, как Афины, Копенгаген и Амстердам, подверглись кислотному разрушению в значительно меньшей степени.

     Страдают  от кислотных дождей и люди, вынужденные  потреблять питьевую воду, загрязненную токсическими металлами — ртутью, свинцом, кадмием.

     Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить  выбросы в атмосферу окислов  серы и азота, но в первую очередь  сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70—80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях  от места промышленного выброса.

     Наблюдения  за химическим составом и кислотностью осадков в России ведут 131 станция, отбирающие на химический анализ суммарные  пробы, и 108 пунктов, на которых в  оперативном порядке измеряют только величину рН. Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабораториях [1, с. 132].

     Система контроля загрязнения снежного покрова  на территории России осуществляется на 625 пунктах, обследующих площадь  в 15 млн. км². Пробы забирают на наличие ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов, определяют значение рН [1, с. 132].

     Природные осадки имеют разную кислотность, но в среднем рН=5,6. Кислотные осадки с рН < 5,6 представляют серьезную  угрозу, особенно если величина рН падает ниже 5,1.

     Ниже  нами перечисляются основные последствия  выпадения кислотных осадков.

     - Повреждение статуй, зданий и отделки автомобилей.

     - Гибель рыб, водных растений  и микроорганизмов в озерах  и реках.

     - Понижение способности к воспроизводству  лососей и форели при рН < 5,5.

     - Гибель и понижение продуктивности  многих видов фитопланктона, когда  рН<6 — 8.

     - Разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется  от 5,4 до 5,7.

     - Ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах, из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других питательных веществ.(рис.1)

     - Повреждение корней деревьев  и гибель многих видов рыб  из-за высвобождения из почв  и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия.

     - Ослабление деревьев и усиление  их подверженности болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кислой среде.

     - Замедление роста культурных растений, таких, как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат, морковь, капуста-брокколи и хлопок.

     - Возникновение и обострение многих болезней дыхательной системы человека, преждевременная гибель людей.

     Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв, озер и рек содержат щелочные химические вещества, которые  могут взаимодействовать с некоторым  количеством кислот, нейтрализуя  их. Однако регулярное многолетнее воздействие кислот истощает большинство из этих сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Когда это происходит, какие-либо меры по предотвращению серьезного ущерба предпринимать уже поздно. Опоздание составляет 10 — 20 лет.

     Кислотные осадки уже являются серьезной проблемой  в Северной и Центральной Европе, на северо-востоке Соединенных Штатов, на юго-востоке Канады, в некоторых районах Китая, Бразилии и Нигерии. Все большую угрозу они начинают представлять в промышленных регионах Азии, Латинской Америки и Африки и в некоторых местах на западе Соединенных Штатов (главным образом из-за сухих осадков). Выпадают кислотные осадки и в ряде тропических районов, где промышленность практически не развита, главным образом из-за выделения оксидов азота при сжигании биомассы. Большая часть кислотообразующих веществ, произведенных в одной стране, переносится преобладающими приземными ветрами на территорию другой. Более трех четвертей кислотных осадков в Норвегии, Швейцарии, Австрии, Швеции, Нидерландах и Финляндии приносится в эти страны ветром из промышленных районов Западной и Восточной Европы.

     Свыше половины кислотных осадков в  густонаселенных районах юго-восточной  Канады и востока Соединенных  Штатов обусловлены выбросами крайне сконцентрированных предприятий угольной и нефтяной энергетики и промышленных предприятий в семи штатах Центра и верхнего Среднего Запада – Огайо, Индианы, Пенсильвании, Иллинойса, Миссури, Западной Виргинии и Теннеси. Степень кислотности осадков над большей частью Востока Северной Америки составляет 4,0-4,2.