Кислотные дожди

     Это в 30-40 раз больше, чем кислотность нормальных осадков, которые выпадали в этих местах несколько десятилетий назад. Штатами, которые выбрасывают наибольшее количество кислотообразующих веществ, являются Калифорния, Индиана, Огайо и Техас.

     Около 75% кислотных осадков, выпадающих в  Канаде, приносится ветрами из Соединенных  Штатов, и только 15% кислотных осадков, выпадающих в северо-восточных штатах, обусловлено выбросами на территории самой Канады [1, с. 133].

     Такой большой положительный баланс переноса кислотных осадков между Соединенными Штатами и Канадой привел к  обострению отношений между двумя  странами.

     Канадские ученые и чиновники и многие ученые США критиковали правительство  США за недостаточно оперативные  действия по уменьшению вредных выбросов промышленных предприятий и электростанций по крайней мере на 50%. По оценкам  Министерства окружающей среды провинции  Онтарио, кислотные осадки угрожают 48 тыс. канадских озер с их индустрией спортивного рыболовства (1,1 млрд. долларов в год) и туризма (10 млрд. долларов в год). Канадцы также обеспокоены тем, что кислотные осадки вредят лесному хозяйству и связанным с ним отраслям, которые дают работу каждому десятому жителю страны и приносят 14 млрд. долларов в год [1, с. 133]. 

     По  оценке Национальной академии наук, ущерб  от кислотных осадков в Соединенных  Штатах уже составляет, по крайней  мере, 6 млрд. в год и будет резко  возрастать, если не предпринять немедленных  действий. Стоимость сокращения объема этих загрязнителей составит от 1,2 млрд. до 20 млрд. долларов в зависимости  от степени очистки и технологии, которая будет использована.

     В некоторых областях почвы содержат известняк и другие щелочные вещества, которые могут нейтрализовать кислоты. Однако кислые почвы в других районах  практически не способны к нейтрализации  кислот. Кроме того, повторное воздействие  на любые почвы кислотных осадков  может в принципе истощить содержащиеся в них вещества, нейтрализующие кислоты. Кислотный речной сток может погубить многие формы жизни в озерах и  реках. Так же как и почвы, некоторые  озера и реки особенно чувствительны  к воздействию кислоты из-за низкого  содержания щелочей (особенно иона бикарбоната), которые могли бы способствовать нейтрализации поступающих в них кислот. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Способы защиты от кислотных дождей.

   Кислотные дожди могут оказывать как  прямое, так и косвенное воздействие  на живую и неживую природу. Из этого следует, что меры по частичному восполнению ущерба или предотвращению дальнейшего разрушения окружающей среды могут быть различными.

   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. Другие возможности уменьшения выброса загрязнений в атмосферу — удаление серы из топлива с помощью фильтров, регулирование процессов горения и другие технологические решения.

   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 (здесь в первую очередь необходимо вспомнить трубы электростанции), то выбрасываемые соединения серы и азота перемешиваются в меньшей степени и быстрее выпадают в осадок, чем при наличии высоких труб. Поэтому в ближайшем окружении (от нескольких километров до нескольких десятков километров) концентрация оксидов серы и азота будет высокой и, естественно, эти соединения будут причинять больше вреда. 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 (изменение серы в газах, образующихся во время горения топлива химического состава атмосферы, изменение климата). Таким образом, строительство высоких труб, несмотря на распространенное мнение, не решает проблемы загрязнения воздуха, зато 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 (гибель растений, коррозия зданий и т.п.) уменьшаются, однако косвенные воздействия (влияние на экологию удаленных районов) 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 NO, 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.

   Количество  выбрасываемых соединений серы можно  значительно уменьшать, используя установку, показанную на рисунке.  

     Схема технологии сжигания топлива  с большой скоростью в специальной  печи. С помощью этого процесса  уменьшается содержание серы  в газах, образующихся во время  горения топлива. 

   В зону горения (с перфорированной  подстилкой) направляют поток несгораемого вещества, связывающего серу. Всасываемый снизу с большой скоростью воздух измельчает и перемешивает вещество, находящееся в объеме горения. С помощью этого процесса можно не только уменьшить выброс двуокиси серы, но и снизить количество образующегося оксида азота NO, так как при этом снижается температура горения.

   Сокращения  выброса двуокиси серы можно также  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 (например, карбонат кальция). 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 труднорастворимые соединения и осаждаются, однако при добавлении новой дозы кислот снова растворяются, представляя таким образом постоянную потенциальную опасность для озер.

   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

     Таким образом, подводя итог всему вышесказанному, необходимо сделать ряд следующих  выводов.

     Несмотря  на «постиндустриальное» звучание, термину  «кислотные дожди» уже более ста  лет. Впервые он был употреблен в 1872 году англичанином Ангусом Смитом, изучавшим эффекты смога в  Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и к теории кислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же в их существовании  нет никаких сомнений.

     Современная химия измеряет кислотность растворов  в единицах рН. Значение отдельной  такой единицы, равное 7, считается  нейтральным, более высокие соответствуют  щелочной среде, более низкие — кислой. Изменение значения рН на один пункт  соответствует изменению кислотности  в десять раз.

     Расхожее  выражение «кислотные дожди» обозначает осадки с показателем рН меньше, чем 5,7.

     Виной таким изменениям — оксиды серы и азота, в промышленных масштабах  выбрасываемые в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими  заводами. В воздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды, образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условиях становятся частью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов и нитратов в атмосфере  велика, то дождь или снег получается значительно закисленным.

     Косвенным свидетельством кислотности осадков  может быть измерение рН в озерах и водоемах — их аномальная кислотность  уже устойчиво сказывается на флоре и фауне. Доказано, что в  сотнях озер Скандинавии по этой причине  пропала рыба. Кроме того, «кислая  вода» способствует лучшей растворимости  в ней таких опасных металлов, как алюминий, кадмий, ртуть, свинец, из почв и донных отложений, а это  ведет к болезням людей, пьющих эту  воду.