Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2012_Уч.пособ.Геолог.аспект. эвол.б..doc
Скачиваний:
6
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
11.04 Mб
Скачать

Воздействие кислотных дождей на экосистемы и людей

Последствия кислотных дождей показаны на рис. 25.

Рис. 25. Воздействие кислотных дождей на биосферу и человека

В гидросфере жизнь богаче и разнообразней в нейтральной и слабощелочной среде. Водоемы с очень кислыми водами необитаемы, как необитаемы и водоемы с pH>11. Отсюда ясен основной результат кислотных дождей – снижение продуктивности водоемов. Побочные эффекты связаны с ионами тяжелых металлов (Cd, Pb и др.).

Опасен гидрооксид алюминия. Взаимодействуя с кислотой, он образует растворимое соединение

Al(OH)3 +3H+ = Al3+ + 3H2O.

Концентрация алюминия 0,2 мкг/л смертельна для рыб. Для продуцентов алюминий вреден по другой причине. Фосфаты, соединяясь с алюминием

Al3+ + PO43– → AlPO4,

выпадают в осадок и становятся недоступными для фитопланктона и водорослей.

Гидрокарбонат-ион HCO3, образующийся при диссоциации угольной кислоты, нейтрализует кислоты и основания, а потому карбонатные воды отличаются высокими буферными свойствами. Однако большинство пресных водоемов северных районов отличает слабокислая реакция (7>pH>4), а потому их чувствительность к кислотным дождям повышена. Степень опасности зависит и от горных пород, слагающих ложе водоемов. В Канаде, Скандинавии и на Северо-Западе России подстилающими породами являются граниты, как следствие, воды имеют слабокислую реакцию и чувствительны к кислотным дождям.

По данным Госкомэкологии в России многие реки и озера относится к загрязненным. При таком положении кислотные осадки мало меняют характеристики вод.

Почвенные организмы менее чувствительны к понижению pH, но и они угнетаются возрастающей кислотностью, особенно восприимчивы азотфиксирующие бактерии и грибы.

Для растений подкисление почв ведет к нарушению корневой системы, а прямое воздействие кислотных осадков на листья – к разрушению хлорофилла. Больше всего страдают хвойные и дубовые леса. В то же время повышение содержания азота может на первой стадии стимулировать растения, однако, по мере увеличения подкисления происходит угнетение растительности.

Наибольший урон кислотные дожди нанесли лесам Центральной Европы. Так в Германии поражено около 35% лесов.

Строительные материалы под воздействием кислотных осадков разрушаются быстрее, т.к. вещества, содержащие карбонат кальция (известняк, мрамор и др.), реагируют с кислотой:

CaC03 + H2SO4 = Ca2+ + SO42 +CO2 +H2O или CaC03 + 2H2NO3 = Ca2+ + 2NO3 +CO2 +H2O.

Под действием кислотных дождей выщелачиваются не только карбонаты, но и силикаты. При pH=3‑4,5 ионы алюминия вымываются из кристаллической решетки плевого шпата – основы бетона и других строительных материалов:

3KAlSi3O8 + 12H2O + 2H+ = Al3Si3O10(OH)2 + 6H4 SiO4 + 2K+,

3KAlSi3O10(OH)2 + 18H2O + 2H+ = 3Al3Si3(H2O)3 + 6H4 SiO4 + 2K+.

Железо особенно подвержено действию кислотных дождей. Вначале на поверхности изделий возникает корка гигроскопичного сульфата железа, который окисляется и превращается в ржавчину

FeSO4 + H2O + O2 → Fe(OH)SO4.

Меры по защите окружающей среды от кислотных дождей

Чистота атмосферного воздуха является приоритетом природоохранной деятельности многих государств. Международными соглашениями установлены нормы выбросов диоксида серы и оксидов азота, ниже которых не обнаруживается их влияние на экосистемы. Большое внимание уделяется переносу загрязнителей на большие расстояния. В 1979 г. принята Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха. Ее цели:

  • ограничение, постепенное сокращение, предотвращение загрязнения;

  • обмен информацией, научные исследования, мониторинг.

Прежде всего, в Конвенции определены понятия:

загрязнение атмосферы введение человеком прямо или косвенно, вещества или энергии в воздушную среду, влекущие за собой вредные последствия такого характера, как угроза здоровью людей, нанесение вреда живым ресурсам, экосистемам и материальным ценностям, а также нанесение вреда ландшафтам и помеха другим видам законного использования окружающей среды.

трансграничное загрязнение воздуха загрязнение воздуха, физический источник которого полностью или частично расположен на территории, находящейся под юрисдикцией другого государства на таком расстоянии, что невозможно определить долю отдельных источников или групп источников выбросов.

В период 1984-2003 гг. принят ряд протоколов для реализации Конвенции. Они касались проблемы в целом (мониторинг, оценка трансграничного атмосферного переноса и его снижение) и конкретных вопросов, связанных с контролем переноса окислов азота, стойких органических загрязнителей и тяжелых металлов, снижением подкисления, эвтрофирования водоемов и концентрации приземного озона.

Для улучшения ситуации предлагается:

  • «контроль на входе»;

  • «контроль на выходе»;

  • снижение кислотности водоемов и почв;

  • правовая защита атмосферы.

«Контроль на входе». Предусматривает снижение содержания серы в топливе. Так, страны ЕС переходят на новый стандарт – «безсерное» топливо, с низким содержанием серы.

«Контроль на выходе» – это различные газоочистители: электрические, вакуумные и воздушные фильтры, а также фильтры-скруберы.

В фильтрах-скруберах газ, содержащий оксиды серы, пропускают через водный раствор извести. В результате образуется нерастворимый сульфат кальция – CaSO4 (поглощается до 95% оксидов). Для очистки газа от оксидов азота – его пропускают через слой изоциановой кислоты – HNCO (удаляется до 99% оксидов). К недостаткам обоих методов, кроме их стоимости, относят проблемы утилизации нерастворимого осадка и ухудшение тяги из-за снижения температуры дымовых газов.

Снижение кислотности водоемов и почв. Основная мера – известкование водоемов и почв. Так, в Скандинавских странах распыляют доломит, который реагирует с кислотами, образуя безвредные соединения

CaMg(CO3)2 + 2H2SO4 = CaSO4 + MgSO4 + 2CO2 + 2H2O,

CaMg(CO3)2 + 4HNO3 = Ca(NO3)2 + Mg(NO3)2 + 2CO2 + 2H2O.

Защита инженерных соединений и памятников культуры. С этой целью используют покрытия из высокомолекулярных соединений или производных эфиров кремниевой кислоты, лакокрасочные покрытия и специальные легированные стали.

Правовая защита атмосферы связана, так или иначе, с реализацией Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха и ведется государствами путем принятия соответствующих законов, ограничивающих выбросы, а также путем двухсторонних и многосторонних соглашений.