3.3. Вплив кислотних дощів на екосистеми і людей

Випадання кислотних опадів на сучасному етапі біосфери являє собою досить нагальну проблему і надає досить негативний вплив на біосферу.

Причому негативний вплив кислотних дощів спостерігається в екосистемах багатьох країн.

Особливо негативний вплив від випадання “кислотних дощів” відчула на собі Скандинавія.

У 70-х роках у річках і озерах скандинавських країн стала зникати риба, сніг у горах убрався в сірий колір, листя з дерев завчасно засіяна землю. Дуже скоро ті ж явища помітили в США, Канаді, Західній Європі. У Німеччині постраждало 30%, а місцями 50% лісів. І все це відбувається далеко від міст і промислових центрів. З’ясувалося, що причина всіх цих бід – кислотні дощі.

Показник рН змінюється в різних водоймах, але в непорушеною природному середовищу діапазон цих змін суворо обмежений. Природні води і ґрунти мають буферними можливостями, вони здатні нейтралізувати певну частину кислоти і зберегти середовище. Однак очевидно, що буферні здатності природи не безмежні.

У водойми, постраждалі від кислотних дощів, нове життя можуть вдихнути невеликі кількості фосфатних добрив; вони допомагають планктону засвоювати нітрати, що веде до зниження кислотності води. Використання фосфату дешевше, ніж вапна, крім того, фосфат чинить менший вплив на хімію води [8].

Земля і рослини, звичайно, теж страждають від кислотних дощів: знижується продуктивність ґрунтів, скорочується надходження поживних речовин, міняється склад ґрунтових мікроорганізмів [17].

Величезної шкоди завдають кислотні дощі лісам. Ліси висихають, розвивається суховершність на великих площах. Кислота збільшує рухливість в ґрунтах алюмінію, який токсичний для дрібних коренів, і це призводить до пригнічення листя і хвої, крихкості гілок. Особливо страждають хвойні дерева, тому що хвоя змінюється рідше, ніж листя, і тому накопичує більше шкідливих речовин за один і той же період. Хвойні дерева жовтіють, у них зріджуються крони, пошкоджуються дрібні коріння. Але і у листяних дерев змінюється забарвлення листя, передчасно опадає листя, гине частина крони, пошкоджується кора. Природного поновлення хвойних і листяних лісів не відбувається [25].

Все більший шкоду кислотні дощі наносять сільськогосподарським культурам: пошкоджуються покривні тканини рослин, змінюється обмін речовин в клітинах, рослини сповільнюють ріст і розвиток, зменшується їх опірність до хвороб і паразитів, падає врожайність [18].

Фахівці американського університету штату Північна Кароліна вивчили вплив, який чиниться кислотними дощами на рослини в період їх максимальної сприйнятливості до факторів зовнішнього середовища. Під впливом кислотних дощів безпосередньо після запилення в качанах кукурудзи формувалося менше зерен, ніж при зрошенні чистою водою. Причому чим більше в дощовій воді містилося кислоти, тим менше зерен утворювалося в качанах. Разом з тим з’ясувалося, що кислотні дощі, що пройшли до запилення, не робили помітного впливу на формування зерен.

Проведено дослідження ступеня сприйнятливості до кислотних дощів 18 видів сільськогосподарських культур та 11 видів декоративних рослин на ранніх стадіях росту. Найбільш підданою шкідливому впливу виявилися листя томатів, сої, квасолі, тютюну, баклажанів, соняшнику і бавовнику. Найменш сприйнятливими є озима пшениця, кукурудза, салат, люцерна і конюшина [15].

Кислотні дощі не тільки вбивають живу природу, а й руйнують пам’ятники архітектури. Міцний, твердий мармур, суміш оксидів кальцію (СаО і СО₂), реагує з розчином сірчаної кислоти і перетворюється в гіпс (СаSО₄).

Зміна температур, потоки дощу і вітер руйнують цей м’який матеріал. Історичні пам’ятники Греції і Риму, простоявши тисячоліття, останніми роками руйнуються прямо на очах. Така ж доля загрожує і Тадж-Махалу – шедевру індійської архітектури періоду Великих Моголів, в Лондоні – Тауеру і Вестмінстерське абатство. На соборі Св. Павла в Римі шар портлендського вапняку роз’їдені на 2,5 см. У Голландії статуї на соборі Св. Іоанна тануть, як льодяники. Чорними відкладеннями роз’їдений королівський палац на площі Дам в Амстердамі.

Понад 100 тис. найцінніших вітражів, що прикрашають собори в Шатрі, Контербері, Кельні, Ерфурті, Празі, Берні, в інших містах Європи можуть бути повністю втрачені в найближчі 15–20 років.

Вивчивши нові дані про кислотності опадів, що випадають в різних регіонах Західної Європи, і про вплив їх на будівлі і споруди, співробітники Дублінського університету (Ірландія) виявили, що саме катастрофічне становище склалося в центрі Манчестера (Великобританія), де за 20 місяців кислотні опади розчинили більше 120 г на 1 м² каменю (піщанику, мармуру або вапняку).

Місто постраждало дуже сильно, хоча загальна кількість опадів в спостережуваний відрізок часу там була вкрай низькою. Очевидно, занадто висока була ступінь їх кислотності.

За Манчестером слід Ліпхун (графство Гемпшир у Великобританії) і Антверпен (Бельгія), де кожен камінь під відкритим небом втратив 100 г з 1 м². Навіть такі відомі забрудненістю атмосфери міста, як Афіни, Копенгаген та Амстердам, піддалися кислотному руйнування в значно меншому ступені.

Страждають від кислотних дощів і люди, вимушені споживати питну воду, забруднену токсичними металами – ртуттю, свинцем, кадмієм.

Рятувати природу від закислення необхідно! Для цього доведеться різко знизити викиди в атмосферу окислів сірки та азоту, але в першу чергу сірчистого газу, так як саме сірчана кислота і її солі на 70–80 % обумовлюють кислотність дощів, що випадають на великих відстанях від місця промислового викиду [22].

Спостереження за хімічним складом і кислотністю опадів у Росії ведуть 131 станція, що відбирають на хімічний аналіз сумарні проби, і 108 пунктів, на яких в оперативному порядку вимірюють тільки величину рН. Проби опадів на утримання від 11 до 20 компонентів аналізуються в п’яти кущових лабораторіях.

Система контролю забруднення снігового покриву на території Росії здійснюється на 625 пунктах, обстежують площу в 15 млн. км². Проби забирають на наявність іонів сульфату, нітрату амонію, важких металів, визначають значення рН [19].

Природні опади мають різну кислотність, але в середньому рН = 5,6. Кислотні опади з рН <5,6 представляють серйозну загрозу, особливо якщо величина рН падає нижче 5,1.

Основні наслідки випадання кислотних опадів:

- пошкодження статуй, будівель та оздоблення автомобілів;

- загибель риб, водних рослин і мікроорганізмів в озерах та річках;

- зниження здатності до відтворення лососів і форелі при рН <5,5;

- загибель і зниження продуктивності багатьох видів фітопланктону, коли рН <6–8;

- розрив азотного циклу в озерах, коли величина рН коливається від 5,4 до 5,7;

- ослаблення або загибель дерев, особливо хвойних порід, які ростуть на великих висотах, через вимивання з ґрунту кальцію, натрію та інших поживних речовин.

- пошкодження коріння дерев і загибель багатьох видів риб через вивільнення з ґрунтів та донних відкладів іонів алюмінію, свинцю, ртуті та кадмію;

- ослаблення дерев і посилення їх схильності хвороб, комах, посух, грибів і мохів, які процвітають в кислому середовищі;

- уповільнення росту культурних рослин, таких, як помідори, соя, квасоля, тютюн, шпинат, морква, капуста броколі і бавовна;

- зростання популяції 81агола, найпростішого, що викликає серйозну кишкову інфекцію, яка вражає скелелазів і альпіністів, які п’ють воду з, здавалося б, чистих гірських струмків;

- виникнення і загострення багатьох хвороб дихальної системи людини, передчасна загибель людей.

Кислотні опади ілюструють граничний ефект. Більшість ґрунтів, озер і річок містять лужні хімічні речовини, які можуть взаємодіяти з деякою кількістю кислот, нейтралізуючи їх. Проте регулярне багаторічна вплив кислот виснажує більшість з цих стримуючих закислення речовин. Потім як би раптово починається масова загибель дерев і риб в озерах та річках. Коли це відбувається, будь-які заходи щодо запобігання серйозного збитку робити вже пізно. Запізнення складає 10–20 років.

Кислотні опади вже є серйозною проблемою в Північній і Центральній Європі, на північному сході Сполучених Штатів, на південно-сході Канади, в деяких районах Китаю, Бразилії та Нігерії. Все більшу загрозу вони починають представляти в промислових регіонах Азії, Латинської Америки і Африки і в деяких місцях на заході Сполучених Штатів (головним чином з-за сухих опадів). Випадають кислотні опади і в ряді тропічних районів, де промисловість практично не розвинена, головним чином через виділення оксидів азоту при спалюванні біомаси. Велика частина кислотоутворюючих речовин, вироблених в одній країні, переноситься переважаючими приземного вітру на територію іншої. Більше трьох чвертей кислотних опадів у Норвегії, Швейцарії, Австрії, Швеції, Нідерландах і Фінляндії приноситься в ці країни вітром з промислових районів Західної та Східної Європи [30].

Понад половини кислотних опадів у густонаселених районах південно-східної Канади і сходу Сполучених Штатів обумовлені викидами вкрай сконцентрованих підприємств вугільної та нафтової енергетики і промислових підприємств у семи штатах Центру та верхнього Середнього Заходу – Огайо, Індіани, Пенсільванії, Іллінойсу, Міссурі, Західної Вірджинії і Теннесі. Ступінь кислотності опадів над більшою частиною Сходу Північної Америки становить 4,0–4,2.

Це в 30–40 разів більше, ніж кислотність нормальних опадів, які випадали в цих місцях кілька десятиліть тому. Штатами, які викидають найбільшу кількість кислотоутворюючих речовин, є Каліфорнія, Індіана, Огайо і Техас.

Близько 75% кислотних опадів, що випадають у Канаді, приноситься вітрами зі Сполучених Штатів, і лише 15% кислотних опадів, що випадають у північно-східних штатах, обумовлено викидами на території самої Канади.

Такий великий позитивний баланс перенесення кислотних опадів між Сполученими Штатами і Канадою привів до загострення відносин між двома країнами.

Канадські учені і чиновники і багато вчених США критикували уряд США за недостатньо оперативні дії зі зменшення шкідливих викидів промислових підприємств та електростанцій принаймні на 50%. За оцінками Міністерства навколишнього середовища провінції Онтаріо, кислотні опади загрожують 48 тис. канадських озер з їх індустрією спортивного рибальства (1,1 млрд. доларів на рік) і туризму (10 млрд. доларів на рік). Канадці також стурбовані тим, що кислотні опади шкодять лісового господарства та пов’язаних з ним галузей, які дають роботу кожному десятому жителеві країни і приносять 14 млрд. доларів на рік.

За оцінкою Національної академії наук, збиток від кислотних опадів у Сполучених Штатах вже становить, принаймні, 6 млрд. на рік і буде різко зростати, якщо не вжити негайних дій. Вартість скорочення обсягу цих забруднювачів складе від 1,2 млрд. до 20 млрд. доларів в залежності від ступеня очищення і технології, яка буде використана.

У деяких областях ґрунти містять вапняк і інші лужні речовини, які можуть нейтралізувати кислоти. Однак кислі ґрунти в інших районах практично не здатні до нейтралізації кислот. Крім того, повторний вплив на будь-які ґрунти кислотних опадів може в принципі виснажити містяться в них речовини, нейтралізуючі кислоти. Кислотний річковий стік може погубити багато форм життя в озерах та річках. Так само як і ґрунту, деякі озера і річки особливо чутливі до впливу кислоти із-за низького вмісту лугів (особливо іона бікарбонату), які могли б сприяти нейтралізації надходять до них кислот [12].