Розділ 3. Фактори формування кислотних опадів

3.1. Кислотні дощі та їх роль у формуванні природних комплексів країн світу

В сучасних умовах розвитку економіки питання екології стає особливо актуальним. Нераціональна економічна діяльність людини, яка все ще мало дбає про вдосконалення технології і створення спеціальної системи устаткування, що забезпечило б задовільний стан навколишнього середовища, зумовлює екологічну кризу. Інтенсивний економічний розвиток суспільства приводить до порушення рівноваги, що склалася в природі, впливає практично на всі сфери земної кулі. Особливо багато шкідливих викидів вільно потрапляє в атмосферу. Досить повну очистку повітря забезпечують спеціальні фільтри, але кардинально проблеми вони не вирішують. Так, при спалюванні сполук сірки, азоту, фосфору та інших елементів утворюються агресивні оксиди, які дуже важко вловлюються, а в атмосфері внаслідок певних хімічних реакцій вони модифікуються і спричиняють випадання кислотних дощів.

Ця проблематика стає дедалі більш важливою, набуває міжнародного значення, адже забруднення повітря не має меж, не знає кордонів. Викиди забруднюючих речовин в одній країні можуть викликати забруднення повітря в іншій, або ж спричинити тут випадання кислотних дощів. Тому вивченням цієї проблеми займається дедалі більше країн.

Початок відчутних змін хімічного складу атмосферних опадів справедливо пов’язують з індустріалізацією суспільства. Як зазначається, головними джерелами забруднення атмосфери кислотоформуючими речовинами являються промисловість, транспорт, виробництво електроенергії і тепла. Виникло декілька районів інтенсивного розвитку промисловості, для яких характерні високі рівні забруднення атмосфери. Сюди в першу чергу слід віднести північно-східний район і західне узбережжя США, Південну Канаду, Західну Європу, зокрема Великобританію, Німеччину, Францію та Східну Азію, зокрема Китай і Японію [9].

Над великими площами північного сходу США опади набули кислотний характер із значеннями рН = 4,4–5,7 , іноді рН 3,4 , що пов’язано як із інтенсивним розвитком промисловості в цьому районі, так і з будівництвом димових труб і використанням електрофільтрів , які вилучають лугові аерозольні частинки. Все це сприяє збільшенню тривалості існування кислотоформуючих речовин в атмосфері і розсіюванню їх на великі відстані. Тому зараз зона закислення опадів пересунулася далі на захід і практично вся східна половина зазнає дії кислотних опадів. На заході США опади не зазнають такого закислення, що пов’язано із слабшим розвитком промисловості, транспорту в цьому регіоні. Виняток складають локалізовані райони Каліфорнії.

Подібна ситуація прослідковується і в Канаді, де головними джерелами забруднення навколишнього середовища кислотоформуючими речовинами являються промисловість (обробна і добувна).

Так само, як і в Північній Америці, в Європі відмічається ряд яскраво виражених зон надходження сильно закислених опадів, що охоплюють Центральні райони Великобританії, Францію, Північні і Центральні райони Німеччини, Голландію, Італію, Чехію. Тут, в районах інтенсивного промислового розвитку, в районах з густою сіткою ТЕС, ТЕЦ, в районах високого розвитку автомобільного транспорту значення кислотності опадів рН=3,2–4,6 (Великобританія, Німеччина, Франція), рН=4,3–4,8 (Чехія, Болгарія, Білорусія, Україна).

Гостра ситуація із закисленням опадів склалась в Скандинавських країнах. Драматизм ситуації полягає в тому, що ці країни практично не викидають такої великої кількості кислотоформуючих речовин в атмосферу. В той же час Скандинавські гори являють собою орографічну перешкоду для повітряних мас, що забруднюються промисловими викидами в Західній і Центральній Європі [4].

В Азіатському регіоні теж виявлено ряд зон постачання в атмосферу кислотоформуючих речовин з промислових об’єктів. Це стосується таких країн, як Ізраїль, Індія, Китай. Але найчастіше в переліку літератури зустрічаються японські видання, присвячені цій темі.

Не слід забувати і про природні джерела. Серед таких джерел найчастіше згадуються: вулканізм, морські аерозолі і солі, ґрунтовий пил, розпад органіки, органічні сполуки, рослинність. Деякі вчені вказують, що відсутність таких лужних агентів, як аміак і карбонат кальцію, природні рівні концентрацій кислотоформуючих речовин можуть забезпечити кислотність дощових опадів до рН = 4,5 (зокрема діоксиду сірки). Слід зазначити вклад в закислення опадів діоксиду азоту, який утворився в грозових системах із азоту і кисню повітря при електричних розрядах. Але такі низькі природні значення рН можуть бути характерними лише для дуже чистої атмосфери над океанами. В реферативних журналах подібні джерела згадуються при характеристиці кислотності опадів на території островів Тихого океану (Гавайських, Самоа, інших островів Океанії), узбережжях Австралії, іноді Японії та Великобританії, Бразилії, зокрема на великих територіях Амазонії.

Слід зазначити, що закислення опадів, а відтак і навколишнього середовища тісно пов’язані з кліматичними тенденціями різних територій. Адже немаловажною обставиною служить те, що кислотні речовини формуються лише при достатньо високій відносній вологості повітря. Отже, чим більшим буде зволоження території, тим вірогідніше випадання тут кислотних дощів. І дійсно, при перегляді літератури видно, що ця проблема найбільш характерна для тих районів, які мають достатнє або надмірне зволоження : Північно-Східні США і узбережжя штату Каліфорнія, Канада, Західна і Центральна Європа, Індія, Китай, Японія, Скандинавські країни, Бразилія.

Велике значення ще має переважання на даній території тих чи інших повітряних мас, частота проходження циклонів, напрямок вітрів і т. д. Значення кислотності опадів відрізняється не лише територіальне. Кислотність опадів може суттєво змінюватись в часі і просторі. Найбільш низькі значення рН відмічаються влітку, особливо в районах із вологим літом. Зокрема це стосується Європейського субрегіону. Є райони в яких влітку випадають опади з найнижчими значеннями рН, проте більшість дощів (в тому числі і кислотних) випадає взимку. До таких районів належить Японія. Кислотність опадів змінюється і просторово. Так, наприклад, дощі та тумани, сніг та мряка в гірських районах США і Скандинавських країн мають високу кислотність [10].

Як зазначається в реферативних журналах основними кислотоформуючими сполуками, що забруднюють навколишнє середовище являються SO₂, NO₂, N₂O₅, та їх кислоти: НNО_З, Н₂SO₄. Крім того згадуються такі речовини, як СO₂, СО, Н₂СО₃, НСl, СН₄, NН₃ ,Н₂S, МgСl₂, фтор-, хлорвуглеводна кислота, фотооксиданти, феноли, ціанистий водень, фосфати, хлориди, похідні вуглеводнів, сірчистий ангідрид, органічні кислоти і т. д.

Об’єм викидів в різних країнах різний. Наприклад, в Німеччині викидається в атмосферу щорічно близько 190 млн. т сірчаних сполук, в Чехії – 800 тис. т сполук сірки і азоту за рік, в Канаді – 2,3 млн. т сірчаних сполук в рік (а в Північно-Американському субрегіоні в цілому – 170 т сірки в рік і 50 т азоту в рік), у ФРН за 1999 р. промисловість викинула 1∙10 т оксиду сірки і 2,7∙10 т оксиду азоту і т. д. Причому викиди в атмосферу в одних країнах зростають (в Болгарії з 26 % в 1996 р. до 55 % в 1998 р.), а в інших зменшуються (в Канаді – з 5,6 млн. т в рік за 1994 р. до 2,3 млн. т в рік в 1999 р.).

Але, не дивлячись на різний видовий склад, концентрацію і об’єм викидів, вони завдають навколишньому середовищу великої шкоди, негативно впливають на лісові масиви, змінюють хімізм ґрунту, води, стійкість біотичних систем, а значить завдають шкоди рибним популяціям, рослинності, тваринному світу. Все це негативно позначається і на житті людини: впливає на її здоров’я, змінює середовище її існування [19].