Кислотные осадки: под каким дождем мы мокнем

Термин "кислотный дождь" существует
уже более 100 лет; впервые его использовал британский исследователь
Роберт Ангус Смит в 1882 году,
когда опубликовал книгу
"Воздух и дождь: начало химической
климатологии ".
Кислотные дожди (или более правильно,
кислотные осадки, так как выпадение
вредных веществ может происходить
как в виде дождя, так и в виде снега, града)
наносят значительный экологический,
экономический и эстетический ущерб.

Реакция мировой общественности
Впервые проблема кислотных дождей стала предметом серьезного обсуждения на ХХVIII Генеральной ассамблее Международного союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), проходившей в Мадриде в сентябре 1975г.
В 1983г. вступила в силу "Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большое расстояние", в которой указано, что страны должны стремиться к ограничению и постепенному уменьшению загрязнению воздушной среды, включая загрязнения, выходящие за пределы своего государства.
В июле 1985г. в Хельсинки 20 государств Европы и Канада подписали Протокол о 30%-ном снижении выбросов оксидов серы на территории этих государств или их трансграничных потоков на территории соседних государств.
Проблема охраны атмосферного воздуха от загрязнений отражена и в Законе России об охране окружающей среды (2002г.).

Причины образования кислотных дождей
вулканы
Естественные причины
гроза

Причины образования кислотных дождей
Искусственные источники
минеральные удобрения
сжигание топлива
топливо самолетов
нефтепереработка
автотранспорт

Причины образования кислотных дождей
Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 200 млн. т твердых частиц (пыль, сажа и др.), 200 млн.т сернистого газа (SO2), 700 млн. т оксида углерода (II), 150 млн. т оксидов азота (NOx), что составляет в сумме более 1 млрд. т вредных веществ.
Источниками возникновения кислотных осадков являются соединения серы и азота.

Сера
содержится в таких полезных ископаемых как уголь, нефть, железные, медные и др. руды; одни из них используют как топливо, другие направляют на предприятия химической и металлургической промышленности.
При переработке (в частности, при обжиге руд) сера переходит в химические соединения, например, в сернистый газ (оксид серы (IV)). Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными сооружениями, остальное их количество выбрасывается в атмосферу. Соединяясь с парами воды, предварительно окисленный оксид серы (IV) образует серную кислоту.

Сера
В большинстве антропогенных выбросов преобладают оксид серы (IV) и сульфаты. Сульфаты выделяются при сжигании топлива и в ходе таких промышленных процессов, как нефтепереработка, производство цемента и гипса, серной кислоты. Из природных источников серосодержащих соединений важную роль играют биогенные выбросы из почвы и продукты жизнедеятельности растений. В настоящее время в науке недостаточно данных о механизме процессов, в результате которых выделяются соединения серы.

Сера
При извержениях вулканов преобладает оксид серы (IV), в меньшем количестве в атмосферу поступает сероводород, а также сульфаты в виде аэрозолей и твердых частиц. Ежегодно во всем мире в результате вулканической деятельности выделяется 4-16 млн. т соединений серы (в пересчете на SO2) .

Азот
содержится в топливе многих видов ископаемых, например, в угле и нефти. Из антропогенных источников выделяется около 93 % оксидов азота (II), который в результате химических реакций в атмосфере превращается в оксид азота (IV), который и образует с водой азотную кислоту.

Природные источники оксидов азота - это грозовые разряды и молнии, а также биогенные вещества. Летучие органические соединения, в отличие от оксидов серы и азота, поступают в атмосферу главным образом из природных источников (65% от общего количества). Основной источник этих веществ - растения, в результате жизнедеятельности которых образуются сложные органические вещества.

Последствия кислотных дождей
в природе
В результате выпадения кислотных осадков нарушается равновесие в экосистемах, ухудшается продуктивность сельскохозяйственных растений и питательные свойства почв.

Последствия кислотных дождей
в технике
В результате коррозии разрушаются металлические конструкции.

Последствия кислотных дождей
в архитектуре
Кислотные осадки разрушают сооружения из мрамора и известняка.
Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, за последние годы разрушаются прямо на глазах.

Последствия
кислотных дождей
в архитектуре
Такая же судьба грозит
и Тадж-Махалу –
шедевру индийской архитектуры периода Великих моголов,
в Лондоне - Тауэру и
Вестминстерскому
аббатству…

Последствия
кислотных дождей
архитектура

Последствия
кислотных дождей
… в Санкт-Петербурге –
Казанскому собору,
Александро-Невской Лавре и др.

Последствия кислотных дождей
в архитектуре
На соборе Св. Павла слой портлендского известняка изъеден на 2.5 см.
В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна "тают, как леденцы".
Черными отложениями, этим "раком камня", изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.

Последствия кислотных дождей
В каждом регионе имеются здания, подвергшиеся разрушению в результате кислотных осадков. Перечислите сооружения и памятники архитектуры вашего региона, которые подверглись, с вашей точки зрения, воздействию кислотных осадков.

Закисление водных объектов
В своей эволюции живые организмы выработали приспособления к среде обитания, однако они могут нормально существовать только в определенном интервале рН. Изменения рН влечет за собой глубокие биохимические перестройки водных экосистем.

Когда рН снижается до 6,5-6,0,
погибают многие моллюски,
ракообразные, гибнет икра
земноводных. При рН равным
6,0-5,0 гибнут наиболее
чувствительные планктонные
организмы и насекомые, сиговые
рыбы, форель, хариус, лосось,
плотва, окунь и щука. Рыба гибнет
не только от прямого действия
кислоты. Вытесненный из горных
пород и донных отложений
подвижный алюминий повреждает
жаберный аппарат. Из-за нарушения
кальциевого равновесия рыба теряет
способность к воспроизводству.
При рН менее 5,5 мхи и нитчатые
водоросли вытесняют основную
растительность водоема, иногда
в воду даже переселяется
сфагновый мох - обитатель суши.
При рН ниже 4,5 в воде озер
вымирают микроорганизмы,
развиваются анаэробные
(бескислородные) процессы
с выделением метана и
сероводорода.
рН водных объектов

Методы отбора проб воды
Наблюдение за атмосферными осадками и изучение метода отбора их проб представляет интерес как с точки зрения метеорологической оценки выпавших осадков, так и с точки зрения их дальнейшего анализа на содержание тяжелых металлов, сульфатов, нитратов, кислотность и др.
Сбор жидких осадков (дождевой воды) проводится с помощью простого дождемера, состоящего из воронки (обычно, диаметром не менее 20 см) и мерного цилиндра. Дождевая вода может собираться и в других емкостях (ведра, химические склянки).

Методы отбора проб снега
Отбор проб твердых осадков (снега) обычно проводится методом вырезания кернов- цилиндрических образцов снега, с использованием глубоких цилиндрических предметов (трубы, металлические цилиндры, банки и др.) с диаметром свыше 100мм.