Проблема кислотных осадков

            Сравнительная оценка роли азотной кислоты в поступлении водородных ионов в поверхностные воды может быть выполнена по-разному. Для бедных питательными веществами, часто чувствительных к окислению озер доля азотной кислоты обычно составляет только малую часть (>5%) общего количества кислоты. Если такие озера имеют маленькие районы притоков, то большую роль играет непосредственное поступление осадков на поверхность озера. Поскольку кислота в осадках приблизительно на 30% состоит из азотной кислоты, ее значение в отношении окисления в таких случаях возрастает. Богатые питательными веществами озера часто окружены богатыми питательными веществами почвами, и поступление в них водородных ионов из окружения является сравнительно небольшим. В результате, соотношение между двумя кислотами будет приблизительно таким же, как в осадках, т.е. 30% азотной кислоты и около 70% серной кислоты. Когда нитратные ионы вымываются из окружающей почвы, с ними следуют не водородные ионы, а ионы кальция, магния и другие положительные ионы. Поэтому общая кислотная нагрузка для богатых питательными веществами озер ниже, чем для бедных питательными веществами озер, и относительно более сильное воздействие, оказываемое азотной кислотой, не является настолько решающим для окисления.

                Поступающие в воду нитратные ионы воспринимаются растительностью в озерах. В результате щелочность повышается и, таким образом, рН понижается во время весенний половодий, а летом снова повышается. Одновременно уменьшается содержание нитратов. С учетом данного процесса оказывается, что результирующее поступление водородных ионов при воздействии азотной кислоты является очень низким в большинстве озерных систем. Если рассматривать положение в течение всего года, то выбросы окислов азота сравнительно мало сказываются на окислении озер. Вопрос заключается в том, играют ли они большую роль в так называемых кислотных толчках, которые преимущественно имеют место весной и осенью. Эти кратковременные, но сильные изменения в водной среде часто являются критическими, например для рыбы. Обычно нитраты составляют большую часть общего потока анионов весной и осенью, когда нитраты не могут эффективно поглощаться растительностью. Поэтому это совпадает с “периодами кислотных толчков”, нитраты могут при этом в течение коротких периодов составлять более чем 30% общего количества поступающей кислоты.

Попытка прогнозирования роли азотной кислоты в окислении озер в ближайшие десятилетия дала следующие результаты:

        Доля нитратов в окислении озер составляет на сегодня в основном менее 10% (исходя из годового расчета). Воздействие нитратов часто является более определяющим при так называемых кислотных толчках.

        При существующей тенденции в отношении осаждений в течение десятилетнего периода нитраты будут играть все более важную роль как “движущая сила”, обеспечивающая поступление водородных ионов в поверхностные воды. Произойдет некоторое усиление кислотных толчков. Однако осаждение сульфатов по-прежнему будет играть главную роль в окислении.

           Если осаждение нитратов удвоится, а осаждение сульфатов при этом останется неизменным или уменьшится, то роль нитратов в окислении поверхностных и грунтовых вод сильно возрастет. Это зависит, во-первых, от того, что растения не будут в состоянии воспринять поступивший азот и, во-вторых, от того, что сульфаты сильнее связываются в почве при повышении ее кислотности.

Различные реакции почв в близкой и дальней перспективах

               Осаждение азота связано с поступлением водородных ионов, которые оказывают окисляющее воздействие на почву. Когда растение принимает отрицательно зараженные ионы, то корни выделяют гидроксильные ионы, в результате чего происходит нейтрализация части водородных ионов. Потребность растений в азоте значительно выше, чем в сульфатах. Поэтому основная часть нитратных ионов абсорбируется растениями в вегетационный период, в то время как значительная часть сульфатных ионов либо остается связанной в минеральной почве, либо вымывается. Поскольку нитраты поглощаются в значительно большей степени, чем сульфаты , то окончательное воздействие на окисление почвы будет слабее, если избыток кислоты поступает в форме азотной кислоты, а не серной кислоты. Поступивший азот прочно удерживается в почвенной системе. Выщелачивание азота в бедных питательными веществами лесных почвах существенно меньше поступления с осадками. Выход нитратов из почв, богатых питательными веществами, может быть значительным, но это зависит от того, что при процессах распада в почве образуются нитраты. Однако большая часть серы мокрого осаждения выходит из почвы. Тем не менее, в большинстве почв образуется запас серы, поскольку поступления за счет сухого осаждения часто являются такими же, как поступления с осадками.

Нитраты постепенно окажут окисляющее действие

             Существующее осаждение азота приводит к увеличению запасов азота в почве – что становится еще более заметным при удобрении почвы. Если денитрификация не будет большой, то произойдет насыщение лесных почв азотом. При этом возникает большая опасность усиленного высвобождения и выщелачивания нитратов из почвы. Следствием этого явится окисление поверхностных и грунтовых вод, поскольку нитратные ионы забирают с собой водородные ионы и растворимые соединения алюминия при прохождении вниз через окисленную почву. Это будет иметь особо ярко выраженный характер в связи со сплошной вырубкой, известкованием, а также сильными паводками весной и осенью. Чем больше имеется аккумулированного азота, который может быть высвобожден, тем сильнее будет такое воздействие. Опасность сильной нитрификации также возрастет в случае поступления в почву или образования в ней (отмершие корни) содержащих азот соединений. Образующиеся при этом водородные ионы могут вызвать местное окисление и, как следствие этого, высвобождение алюминия и других металлов. Считают, что данный процесс прослужил одной из основных причин гибели ели, что в конце 70-х годов произошло на больших площадях в Германии.

Проблема кислотных дождей в развивающихся странах

Хотя имелись прогрессивные тенденции в контролировании кислотообразующих осадков в некоторых странах, глобальная угроза от кислых дождей еще не устранена. Действительно, размеры проблемы кислотных Sulfur dioxide – (SO2 ) увеличилось начиная с 1990 года дождей быстро увеличиваются в странах Азии, где выпадение двуокиси серы

В современных условиях проблема кислотных дождей становится актуальной в разных развивающихся странах земного шара, особенно в разных частях Азии, и Тихоокеанского региона, где энергетическое использование увеличилось и использование серосодержащих углей и нефти – главных источников кислотных осадковSO2 было выделено в азиатском регионе, что на 40% больше, чем в Северной Америке. Уровень кислотных осадков был, в частности, высокий в регионах южного Китая, северо-восточной Индии, Таиланда и республики Кореи, которые находятся около или ниже по направлению ветра от главных урбанизированных и индустриальных центров. Влияние этого фактора уже становится ощутимым в сельскохозяйственном секторе этих стран. Исследователи в Индии установили, что пшеница, растущая около электростанций, где осадки SO2 были почти в 5 раз больше чем критическая норма, на 49% испытывала поражение в урожае чем пшеница, которая выращивалась вдали на 22 км. В юго-западных регионах Китая, кислотные дожди выпадали на 2/3 всех сельскохозяйственных земель и почти 16% урожая было потеряно в результате этого действия. – очень высокие. Установлено, что в 1990 году 34 млн. тонн

Экономическое развитие и продолжающаяся добыча угля способствует увеличению кислотных дождей в Азии по крайней мере в течение будущих двух десятилетий. В 2000 году выпадение SO2 в Азии будет выше, чем Северной Америке и Европе вместе взятых. Об этом свидетельствуют данные Всемирного банка (World Bank projections).

Даже в развитых странах, где осуществлены серьезные работы по контролю за кислотными дождями, остается ряд нерешенных проблем. Вопрос остается, например, в отношении того, как много вреда было нанесено лесным массивам, озерам и рекам за эти годы. Существует ли прогресс в защите наиболее восприимчивых экосистем? Как скоро подверженные кислотным дождям экосистемы смогут восстановиться.

Основные последствия выпадения кислотных осадков

1. Повреждению могут подвергнуться статуи, строения, металлы и отделки автомобилей.

2. Возможна гибель рыб, водных растений и различных микроорганизмов в озёрах и реках. При рн<5,5 понижается способность к воссоздания лососей и форели.

3.Если рн < 6-8, возможно понижение продуктивности многочисленных видов фитопланктона или же вообще их утрата.

4. При 5,4 - 5,7 наблюдается разрыв азотного цикла в озерах.

5. Происходит вымывание с почвы различных питательных веществ (кальция, натрия и т.д.). В результате чего ослабевают или вовсе погибают деревья.

6. Освобождаются с почв и дойных осадков ионы алюминия, свинца, ртути и кадмия. В связи с этим повреждаются корни деревьев и погибают многочисленные виды рыб.

7. Деревья ослабевают и становятся уязвимыми к болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, цветущим в кислой среде.

8. Замедляется рост культурных растений: помидоров, сои, фасоли, табака, шпината, моркови, капуста-брокколи и хлопка.

9. Растёт популяции giardia, которое вызывает серьезную кишечную инфекцию.

10. Возникают и обостряются многие болезни дыхательной системы человека.

Северная и Центральная Европа, северо-восток Соединенных Штатов, юго-восток Канады, некоторые районы Китая, Бразилии и Нигерии – все перечисленные уже всерьёз столкнулись с проблемой кислотных дождей.

Выпадение кислотных осадков происходит и в тропических районах, где практически не развита промышленность. Там оксид азота выделяется при сжигании биомассы.

Перенос ветрами

Многочисленные кислотообразующие вещества, произведенные в водной стране, переносятся преимущественными приземными ветрами на земную поверхность другой страны. Так, с промышленных районов Западной и Восточной Европы кислотные осадки ветрами приносятся в ряд стран: Норвегию, Швейцарию, Австрию, Швецию, Нидерланды, Финляндию. 75% кислотных осадков, выпадающих на территории Канады, переносятся с США, и лишь 15% кислотных осадков «родных», обусловленных сбросами на земной поверхности непосредственно самой Канады. Как говорят пометки Министерства окружающей среды провинции Онтарио, « кислотные осадки носят потенциальную опасность для 48 тыс. канадских озер с их индустрией спортивного рыболовства ( около 1,1 млрд. долларов ежегодно) и туризма (40 млрд. долларов ежегодно). Канадцы также обеспокоены тем, что кислотные осадки несут вред лесному хозяйству и непосредственно ветвям, которые обеспечивают работой каждого десятого жителя страны и приносят порядка 14 млрд. долларов ежегодно.

Национальная академия наук подсчитала вред от кислотных осадков в США - 6 млрд. в год и эта цифра будет расти, если не будут начаты неотложные действия.

Тематический материал

             Кислотные дожди, их причины и вредное влияние

План работы:

1.       Введение

2.       Источники загрязненных выбросов в атмосферу

3.       Превращение серы в атмосфере

4.       Кислотные дожди и водоем

5.       Наземные экосистемы

6.       Все больше азотной кислоты в осадках

7.       Способствуют ли нитраты окислению озер?

8.       Попытка прогнозирования роли азотной кислоты в окислении озер в ближайшие десятилетия дала следующие результаты:

9.       Различные реакции почв в близкой и дальней перспективах

10.   Нитраты постепенно окажут окисляющее действие

11.   Проблема кислотных дождей в развивающихся странах

12.   Основные последствия выпадения кислотных осадков

13.   Перенос ветрами

14.   Список используемой литературы

Список используемой литературы

1.       Энциклопедический словарь - справочник "ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА", издательство "Прогресс", М. 1993 г.

2.       Электронные энциклопедии(разнообразные).