Кислотные дожди

В настоящее  время норма для состава воздуха  на незащищенных территориях почти  соответствует этому значению.

На защищенных территориях нормативы, естественно, строже. В то же время ожидается, что в недалеком будущем установят  еще более низкие нормативные  значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже,если различные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг друга, т.е. проявится уже упомянутый синергизм. 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. В предыдущих главах мы видели, что косвенные воздействия в первую очередь оказывают ядовитые металлы (алюминий, тяжелые металлы). Эти металлы легко могут попасть в пищевую цепочку, в конце которой стоит человек. Проведенные в Венгрии обследования показали, что содержание цинка в свинине и говядине, а также в мясных продуктах довольно часто превышает допустимый уровень(10%). Кадмий также встречается в говядине в концентрациях, превышающих допустимые. Медь и ртуть в безопасных концентрациях обнаружены главным образом в мясе птицы.

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. В Италии, Греции и других странах сохранявшиеся на протяжении сотен и тысяч лет памятники старины и различные предметы за последние десятилетия сильно разрушились в результате действия выброшенных в атмосферу загрязняющих веществ.

6. Мероприятия  по снижению негативного воздействия  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.

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.

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. Известь, попадая в воду, быстро растворяется, а образующаяся в результате гидролиза щелочь сразу же нейтрализует кислоты. 
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.

3. Описание взаимосвязей  между блоками системы.

Как уже было упомянуто выше, основной причиной образования кислотных осадков  в атмосфере является выброс соединений серы и азота. Эти соединения, имея за собой природное или антропогенное  происхождение,взаимодействуют в атмосфере с различными веществами и превращаются в серную и азотную кислоты. Эти кислоты вместе с осадками выпадают на поверхность земли нанося при этом вред природе и человеку.

Заключение.

Несколько десятилетий  назад выражения “кислотные осадки”  и “кислотные дожди” были известны лишь исключительно ученым, посвященным  в определенных,специализированных областях экологии и химии атмосферы. За последние несколько лет эти выражения стали повседневными, вызывающими беспокойство во многих странах мира. Проблема кислотных дождей стала одной из экологических проблем глобального масштаба. Кислотные осадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного развития, может вызвать и уже в некоторых регионах вызывает существенные экономические и социальные издержки. Имитационная модель возникновения кислотных дождей в атмосфере может быть использована для решения этой проблемы. Из этой модели видно,что основной причиной кислотных дождей является антропогенная деятельность. 
Международный исследовательский институт прикладного системного анализа 
(IIASA) 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. Эти выбросы должно самостоятельно регулировать каждое государство. Для уменьшения эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу существует ряд способов:

- сильное сокращение  использования энергии;

- ввод новых  технологий, установка фильтрующего  оборудования;

- использование  слабозагрязняющих либо совсем незагрязняющих источников энергии.

Подобное решение  звучит довольно нереально. Ни одно государство  не согласится уменьшить масштабы потребления  энергии и тем самым ухудшить уровень жизни. Ввод новых технологий и установка фильтрующего оборудования также представляют собой экономическую  проблему. Тем не менее единственным решением проблемы кислотных дождей видится в сокращении потребления энергии, улучшении контроля над выбросами или разработке альтернативных методов производства электроэнергии, таких, как использование ядерной энергии.

Список использованной литературы.

1. Агаджанян Н.А. «Человек и биосфера», Москва, изд-во Знание, 1996г.

2. Акимушкин И.И. Невидимые нити природы. - М.: Мысль, 1985. - 287 c.

3. Баландин Р.К., Бондарев Л.Г. Природа и цивилизация. – М, 1998. – 391 с.

4. Банников А.Г., Рустамов А.К., Вакулин А.А. Охрана  природы : Учеб. для с.-х. учеб. заведений. - М.: Агропромиздат, 1995. - 287 c.

5. Беттен Л. Г. «Погода в нашей жизни», Издательство «Мир», Москва,

1985г.

6. Ермаков А.Н., Пурмаль А.П. Физическая химия кислотных дождей //

Энергия. — 1998.

7. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. – Кишинев,1990. -

406 с

8. Дрейер О.К., Лось В.А. Развивающийся мир и экологические проблемы. -

М.: Знание, 1991. - 64 c.

9. Новиков Ю.В.  Природа и человек. – М.: Просвещение, 1991. – 223 с. 
10. Проблемы экологии России. – М., 1993. – 348 с. 
11. Л.Хорват «Кислотный дождь», Москва, Стройиздат, 1990г. 
-----------------------

Сжигание ископаемого  топлива

Транспорт

Кислотные дожди  pH < 5,6

Воздействие на природные экосистемы

Мероприятия по снижению негативного воздействия  кислотных дождей.

Сжигание ископаемого  топлива

Промышленность (химическая и металлургическая).

2NO + O2 = 2NO2

4NO2 + 2H2O + O2 =

= 4HNO3

Горение биомассы.

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

2SO2 + O2 = 2SO3

SO3 + H2O = H2SO4

Грозовые разряды

Почвенная эмиссия  оксидов азота.

Вулканическая деятельность

Процессы разрушения биосферы