Проблема кислотных осадков

              МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРЕДПРЕНИМАТЕЛЬСТВА И ПРАВА

                         Реферат  на тему: « Проблема кислотных осадков »

                                                                                            Выполнила работу: Зиновьева О.Д

                                                                                            Факультет: Экономики и управления

                                                                                             Заочное отделение; 1-ый курс

                                                       г. Москва 2011

Введение

Несколько лет 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 словами во многих странах во всем мире.

                  Кислотные осадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного развития, может вызвать в результате существенные экономические и социальные издержки. Окисление почв и вод – это комплекс причин, исходных условий и следующих один за другим процессов в химической и биологической системах, которые мы обобщенно называем нашей окружающей средой. Часть процессов окисления является природной, но данные изменения кислотности в системах почвы и воды ни по скорости, ни по общему охвату не могут быть сравнены с окислением, ставшим результатом собственной деятельности человека в промышленной и энергетической областях,а также в определенной части современного использования земли.

                  Само понятие “кислотный дождь” вошло в обращение 110 лет тому назад. Английский химик Роберт Ангес Смит обнаружил, что в промышленном городе Манчестере и вокруг него имеются “три вида воздуха”, а именно: воздух с карбонатом аммония в отдаленных полях; воздух с сульфатом аммония в окресностях и воздух с серной кислотой или бисульфатом в городе. В 1872 году он писал о “кислотном дожде” в книге “Воздух и дождь” –начала химической климатологии” и рассматривал в ней ряд тех явлений, о которых мы сейчас говорим в связи с проблемой окисления :сжигание угля, разложение органических материалов, траектория ветров, близость к морю, количество осадков на месте. Смит указывал, что кислый воздух в городе обеспечивает краски в тканях и разъедает поверхности металлов, что кислая дождевая вода повреждает растительность и материалы, что такие вещества, как мышьяк, медь и прочие металлы выпадают вместе с дождями в промышленных районах.

            В начале 40-х годов нашего века шведский почвовед Ханс Эгнер взял на себя инициативу проведения систематических исследований с целью определения возможности обеспечения для растительности дополнительных питательных веществ – “удобрения “за счет использования выпадающих, переносимых воздухом веществ.

           До 50-х годов атмосферный перенос загрязнителей привлекал внимание прежде всего в связи с переносом и распространением в местном масштабе. Шведские ученые Карл Густав и Эрик Эрикссон убедились в том, что воздух служит в качестве транспортера на длинных и коротких отрезках, и что “багаж” может содержать вещества в различной химической форме, которые постепенно выпадают на землю на больших расстояниях от места их .

          В 50-х годах нашего века Эвиль Горам заложил основы знаний, которыми мы сегодня располагаем в области окисления водных систем. Он смог свести результаты исследований к ряду принципов, объясняющих происходящее в водных системах при введении в них большого количества окисляющих веществ.

         После 1950 года произошло очень сильное увеличение выбросов и к в 1960-х годах кислотные дожди определились как проблема в ряде стран Европы и Северной Америки. Появились первые публикации по окружающей среде, которые охватывали крупномасштабные регионы с основными загрязнителями – окислов серы (SOx) и окислов азота (NOx) от разработки полезных ископаемых. Которые распространялись на сотни миль от мест разработки ветром, после чего они вымывались из атмосферы дождями, туманами и снегом. В 1968 году Уден опубликовал работу, где он доказал, что осадки над скандинавскими странами постепенно становятся все более кислыми, а также что большие количества окисляющих веществ – сернистые соединения – поступают в виде выбросов из промышленных районов в Центральной Европе и Великобритании. Строго говоря, то, что ветры могут переносить видимые и осязаемые частицы, как например, сажу или песчаную пыль, новостью не было, поскольку такие случаи известны уже давно. В 1755 году было отмечено, что красная песчаная пыль из Сахары достигла Англии, пройдя длинный путь над странами и континентами. В 1881 году ученые в Норвегии утверждали, что загрязнители воздуха, поступившие с ветрами из Англии, явились причиной того, что снег в определенных районах Норвегии принял серую окраску. В 1950 году в Европе можно было чувствовать запах дыма от огромного лесного пожара по другую сторону Атлантического океана, в канадской провинции Альберта.

Источники загрязненных выбросов в атмосферу.

           В 60-е годы огромное внимание привлекли исследования изменений, которые наблюдались в химии осадков , которые были вызваны кислотными дождями. Было установлено, что основную роль в составе кислотных дождей принадлежит двуокислу серы и окислу азота, которые оказывали загрязняющее действие на большиз расстояниях. Благодаря интенсивному переносу воздушных масс. Кислые осадки вызывают изменения, которые происходят на всей поверхности и производят мобилизацию ионов всех металлов, особенно Ca, Vg, Al, Mn, Fe, Zn.В природных условиях диоксид серы попадает в атмосферу несколькими путями: морской пеной, брызгами, волнами, в процессе гниения водорослей и жизнедеятельности планктона, в результате извержения вулканов. Однако, в настоящее время половина выбросов двуокиси серы является результатом хозяйственной деятельности человека. На сегодня общий антропогенный выброс серы в атмосферу составляет 75-100 млн. тонн в год. Это, по меньшей мере, столько же, сколько поступает в виде газообразных сернистых соединений вследствие естественных процессов из морей, болотистых почв и вулканов. 

                         Источники загрязненных выбросов в атмосферу

           Изучение баланса серы для Европы в восточной части Северной Америки показало, что в этих регионах (которые являются наиболее загрязненными) антропогенный выброс составляет полностью доминирующую часть циркулирующей через атмосферу серы. Поэтому неудивительно, что на составе воздуха и осадков в этих регионах сильно сказывается деятельность человека. В Европе тепловые электростанции, работающие на угле, торфе, мазуте и газе, а также автотранспорт и сельхозтехника, использующие бензин и солярку, поставляют 85% всей атмосферной серы. В связи с этим многие страны стали вводить у себя контроль за выбросом диоксида серы электростанциями.

Превращение серы в атмосфере

          В атмосфере благодаря кислороду и озону индустриальные выбросы  превращаются в серную и азотную кислоту, а углекислый газ, как исконный, так и внесенный в процессе хозяйственной деятельностью человека, превращается  в угольную кислоту. Стоит только SO2 попасть в воздух, как он сперва превращается в SO3  а вслед за этим в дело вступает вода, и рождается серная кислота. В сухом воздухе диоксид серы, выброшенный например, из трубы электростанции, может пропутешествовать многие сотни километров от источника и почти целиком избежать превращения в кислоту. А вот попав в облако, в результате соприкосновения с водными парами, диоксид серы окисляется в течение короткого времени (всего за несколько часов). Причем капельки влаги в самих облаках раз в десять кислее, чем дождь, выпадающий на поверхность земли. Другим воздушным загрязнителем являются оксиды азота (NO2 и NO),которые выбрасываются в атмосферу в результате работы электростанций, автомобильных двигателей. В атмосфере они превращаются в азотную кислоту. Вблизи большого индустриального города в воздухе находятся также и частицы железа, марганца, которые часто служат катализаторами химических реакций.

          Вдали от промышленных центров решающий вклад в кислотность дождя и снега вносит углекислый газ (80%), на серную и азотную кислоты  приходится лишь 10%. По-иному обстоит дело в небе над индустриальными регионами. Здесь 60% кислотности дает серная кислота, 30% - азотная, 5% - соляная и только 2% - углекислый газ, оставшиеся 3% кислотности порождают другие примеси.

Кислотные дожди и водоемы

            Об ущербе, наносимом окислением озерам и рекам, сообщается с разных концов света. Больше всего пострадали Швеция, Норвегия, США и Канада но и из ФРГ, Бельгии, Голландии, Дании, Шотландии, ГДР и Югославии поступают сведения о –том, что поверхностные воды начинают окисляться в тех районах, где почвы бедны известью.

Наземные экосистемы

         Воздействие кислотных дождей на наземные экосистемы не так четко проявляется. Одной из основных причин этого является то, что почвы по сравнению с водными экосистемами больше забуфферены. Кислотные добавки могут здесь хорошо нейтрализоваться. Кроме того, многие растения произрастают в обычном режиме на почвах с рН 3,8-5,5 и приспособлены к химическому составу почвенных растворов. Большая часть дождей, выпадающих на лесные массивы являются в основном перехваченными листвой, которые на своей поверхности производят химические изменения их состава. Известно, что любая почва содержит алюминий, который в ней в нерастворимой форме. Соединяясь же с кислотным осадкам алюминий высвобождается из сложных почвенных соединений и вымывается водными потоками.

           Леса также подвергаются воздействию кислотных дождей. В середине 70-х годов стали замечать, что заросли норвежской ели начали желтеть и осыпаться. Впоследствии, бедствие разгулялось по всей Европе. В Голландии и Великобритании к 1986 г. около трети деревьев оказались “полностью или умеренно обнаженными” . В ФРГ то же самое случилось с 20%, в Чехословакии и Швейцарии примерно с 16% деревьев. Исследователи определили, что кислые дожди вымывают из почв питательные вещества, высвобождают алюминий, который попадает в корни деревьев. Из почвы вымываются кальций и магний. Диоксид серы прямо повреждает зелень – блокирует устьица на листьях и иголках, мешая фотосинтезу. Для некоторых деревьев ядом служит озон, порождаемый выхлопом автомобилей; особенно он вреден, когда соединяется с диоксидом серы. Уродливо быстро начинают расти ветви, зато корни усыхают. И вообще многие процессы жизнедеятельности леса нарушаются.

Все больше азотной кислоты в осадках

              В одном американском исследовании указывалось, что доля серной кислоты в общем количестве кислоты в осадках за десятилетний период ( с середины 60-х годов) уменьшилась с 83 до 66%. Одновременно доля азотной кислоты увеличилась с 15 до 30%. Таким образом, повышенная кислотность осадков может в значительной степени быть объяснена увеличением количества азотной кислоты. Для возможности оценки последствий окисления в почве и воде необходимо также принимать в расчеты сухое осаждение. К сожалению, сведения о его размерах являются немногочисленными и ненадежными. К тому же, при прохождении осадков через слой растительности со многими веществами происходят различные изменения. Как раз для сульфатов и нитратов может произойти резкое изменение распределения при прохождении осадков через кроны деревьев. Как видно, количество сульфатов, достигающих земли в сосновом и еловом лесу, на 50% больше, чем в открытом поле. В районах с высоким сухим осаждением данное количество может быть в 2-3 раза больше. Одновременно при прохождении воды через кроны деревьев отфильтровываются ионы нитратов. Это означает, что “вклад” нитратов в кислотность воды, поступающей в почву в хвойном лесу, составляет только 5-10% доли сульфатов. При этом кислотность сильно возрастает в хвойном лесу, где рН может быть на единицу ниже в каплях под деревьями по сравнению с рН вне крон деревьев. Изменение меньше для лиственных лесов, где рН во многих случая возрастает.

              Таким образом, ”переработка” ионов сульфатов и нитратов происходит в природе по-разному. Это приводит к тому, что влияние нитратов на кислотность почвы и воды, как правило, меньше того, которое указывается величинами, определяющими количество мокрых осаждений.

Способствуют ли нитраты окислению озер?