трусики женские украина

На головну

 Вплив кислотних опадів на біосферу Землі - Природознавство

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УПРАВЛІННЯ

Інститут національної та світової економіки

Курсова робота

По предмету: Концепції сучасного природознавства

на тему «Кислотні дощі» Студентки

1 курсу

1 групи

факультету Національна Економіка

Різдвяної Д.Д.

 Зміст

 Введение ................................................................................. 3

1 Як потрапляють сполуки сірки в атмосферу

1.1Віди сполук сірки.

1.2Істочнікі сполук сірки.

1.3Віди сполук азоту

1.4Істочнікі сполук азоту

1.5Атмосферний аміак

2 Поширення кислотних речовин в атмосфері.

3 Хімічні перетворення забруднюючих кислотних речовин в атмосфері.

3.1Хіміческіе перетворення сполук сірки.

3.2Хіміческіе перетворення сполук азоту.

4 Кислотна седиментації (кислотні опади).

4.1Вимиваніе кислотних речовин з атмосфери

4.2Сухіе опади

5 Вплив кислотних опадів на біосферу

5.1Косвенние впливу

5.2Непосредственние впливу

6 Способи захисту від кислотних дощів.

Висновок

Список літератури

Введення.

Інтенсифікація діяльності людини в останнє сторіччя призвела до значного порушення сформованого в природі рівноваги, в результаті чого виникло безліч проблем, пов'язаних із захистом навколишнього середовища.

Серед вельми серйозних проблем екологічного плану найбільше занепокоєння викликає наростаюче забруднення повітряного басейну Землі домішками, що мають антропогенну природу. Атмосферне повітря є основним середовищем діяльності біосфери, в тому числі людини. У період промислової і науково-технічної революції збільшився обсяг емісії в атмосферу газів і аерозолів антропогенного походження. За орієнтовними даними щорічно в атмосферу надходять сотні мільйонів тонн оксидів сірки, азоту, галогенопроізводних та інших з'єднань. Основними джерелами атмосферних забруднень є енергетичні установки, в яких використовується мінеральне паливо, підприємства чорної і кольорової металургії, хімічної та нафтохімічної промисловості, авіаційний і автомобільний транспорт.

Потрапляючи в атмосферу, багато забруднення піддаються хімічним або фотохімічним перетворенням за участю компонентів повітря. Кінцеві продукти хімічних перетворень видаляються з атмосфери з опадами або випадають на поверхню Землі з аерозолями. Потрапляючи на поверхню біологічних об'єктів, будівельних конструкцій та інших предметів, забруднення і продукти їх перетворення інтенсифікують фізико-хімічні процеси руйнування органічних речовин, металів і неорганічних матеріалів.

Збиток, нанесений живій природі атмосферними забрудненнями і продуктам виробничої діяльності людини, важко оцінити, але загибель лісів, забруднення водних басейнів, поширення алергічних захворювань, порушення біологічної рівноваги в екосистемах не в останню чергу пов'язані з високими концентраціями агресивних домішок в атмосфері.

Як потрапляють сполуки сірки та азоту в атмосферу.

Види з'єднань сірки.

До найважливіших сполук сірки, які знаходяться в атмосфері, відносяться двоокис сірки [оксид сірки (IV)] оксисульфід (оксисульфід вуглецю), сірковуглець, сірководень і діметилсульфід (табл. 2). Останні чотири з'єднання внаслідок сильного окислювального дії атмосфери легко перетворюються на двоокис сірки або в сірчану кислоту (сульфати). Під впливом діяльності людини найбільше змінюється вміст двоокису сірки.

У сильно забруднених районах рівень двоокису сірки може в 1000 і навіть у десятки тисяч разів перевищити природну межу значень на суші і в океані. Концентрація інших сполук сірки, зазвичай утворюються з природних джерел, більш-менш однакова поблизу поверхні землі. Серед сполук сірки, що у твердому і рідкому стані, приймаються в розрахунок тільки сірчана кислота і сульфати (сульфат і гідросульфат амонію), а також морська сіль.

Джерела сполук сірки.

Сполуки сірки, як ми вже згадали, частково потрапляють в атмосферу природним шляхом, а частково антропогенним. Поверхня суші, як і поверхня океанів і морів, грає роль природного джерела. Зазвичай діяльність людини обмежується сушею, тому ми можемо враховувати забруднення сіркою тільки на цій території.

Існують три основних джерела природної емісії сірки.

1. Процеси руйнування біосфери. За допомогою анаеробних (діючих без участі кисню) мікроорганізмів відбуваються різні процеси руйнування органічних речовин. Завдяки цьому міститься в них сірка утворює газоподібні сполуки. Разом з тим певні анаеробні бактерії витягують з сульфатів, розчинених у природних водах, кисень, в результаті чого утворюються сірчисті газоподібні сполуки.

Із зазначених речовин спочатку в атмосфері був виявлений сірководень, а потім з розвитком вимірювальних приладів і способів відбору проб повітря вдалося виділити ряд органічних газоподібних сполук сірки. Найбільш важливими джерелами цих газів є болота, зони припливів і відливів у берегової лінії морів, гирла річок і деякі грунту, що містять велику кількість органічних речовин.

Поверхня моря також може містити значні кількості сірководню. У його виникненні беруть участь морські водорості. Можна припустити, що виділення сірки біологічним шляхом не перевищує 30-40 млн т на рік, що становить близько 1/3 всього виділяється кількості сірки.

2. Вулканічна діяльність. При виверженні вулкана в атмосферу разом з великою кількістю двоокису сірки потрапляють сірководень, сульфати і елементарна сірка. Ці сполуки надходять головним чином у нижній шар - тропосферу, а при окремих, великої сили виверженнях спостерігається збільшення концентрації сполук сірки і в більш високих шарах - в стратосфері. З виверженням вулканів в атмосферу щорічно в середньому потрапляє близько 2 млн т сірковмісних сполук. Для тропосфери ця кількість незначна в порівнянні з біологічними виділеннями, для стратосфери ж виверження вулканів є найважливішим джерелом появи сірки.

3. Поверхня океанів. Після випаровування крапель води, що надходять в атмосферу з поверхні океанів, залишається морська сіль, що містить поряд з іонами натрію і хлору сполуки сірки - сульфати.

Разом з частинками морської солі щорічно в атмосферу потрапляє 50-200 млн т сірки, що набагато більше, ніж емісія сірки біологічним шляхом. У той же час частинки солі з-за своїх великих розмірів швидко випадають з атмосфери і, таким чином, тільки незначна частина сірки потрапляє в більш верхні шари або розпорошується над сушею. Слід також врахувати, що з сульфатів морського походження не може утворитися сірчана кислота, тому з точки зору освіти кислотних дощів вони не мають істотного значення. Їх вплив позначається лише на регулюванні утворення хмар та опадів.

В результаті діяльності людини в атмосферу потрапляють значні кількості сполук сірки, головним чином у вигляді її двоокису. Серед джерел цих сполук на першому місці стоїть вугілля, спалюється в будівлях і на електростанціях, який дає 70% антропогенних викидів. Вміст сірки (кілька відсотків) у вугіллі досить велике (особливо в бурому вугіллі). У процесі горіння сірка перетворюється на сірчистий газ, а частина сірки залишається в золі в твердому стані.

Вміст сірки в неочищеної нафти також досить велика залежно від місця походження (0, 1-2%). При згорянні нафтових продуктів сірчистого газу утворюється значно менше, ніж при згорянні вугілля.

Джерелами утворення двоокису сірки можуть бути також окремі галузі промисловості, головним чином металургійна, а також підприємства з виробництва сірчаної кислоти та переробки нафти. На транспорті забруднення сполуками сірки щодо незначно, там в першу чергу необхідно рахуватися з оксидами азоту.

Таким чином, щорічно в результаті діяльності людини в атмосферу потрапляє 60-70 млн т сірки у вигляді двоокису сірки. Порівняння природних і антропогенних викидів сполук сірки показує, що людина забруднює атмосферу газоподібними сполуками сірки в 3-4 рази більше, ніж це відбувається в природі. До того ж ці сполуки концентруються в районах з розвинутою промисловістю, де антропогенні викиди в кілька разів перевищують природні, т. Е. Головним чином в Європі та Північній Америці.

Приблизно половина викидів, пов'язаних з діяльністю людини (30-40 млн т), припадає на Європу.

Види сполук азоту.

До складу атмосфери входить ряд азотовмісних мікровещества, але в кислотному седиментации беруть участь тільки два з них: окис і двоокис азоту, які в результаті протікають в атмосфері реакцій утворюють азотної кислоти.

Окис азоту під дією окислювачів (наприклад, озону) або різних вільних радикалів перетворюється на двоокис азоту:

(Окис азоту + радикал пероксиду водню --- двоокис азоту + радикал гідроксилу);

(Окис азоту + озон --- двоокис азоту + молекулярний кисень).

Отже, можна припустити, що окисом азоту можна знехтувати внаслідок зазначених окислювальних процесів. Однак це не зовсім так, що пояснюється двома причинами. Перша полягає в тому, що викид оксидів азоту в значній мірі відбувається у формі окису азоту, і потрібен час, чтобиполностью перетворилася на. З іншого боку, в безпосередній близькості від джерел забруднення кількість окису азоту перевищує кількість двоокису азоту. Це співвідношення збільшується в сторону двоокису азоту в міру наближення до територій, безпосередньо не схильним до забруднення. Наприклад, в безумовно чистому повітрі над поверхнею океану частина окису азоту становить лише кілька відсотків від двоокису азоту. Співвідношення цих газів, втім, може змінюватися внаслідок фотодиссоциации двоокису азоту:

(Двоокис азоту + квант світла --- окис азоту + атом кисню),

Кислотне середовище в атмосфері створює також азотна кислота, що утворюється з оксидів азоту. Якщо що знаходиться в повітрі азотна кислота нейтралізується, то утворюється азотнокисла сіль, яка зазвичай присутня в атмосфері у вигляді аерозолів. Це відноситься також до солей амонію, які виходять в результаті взаємодій аміаку з якою-небудь кислотою.

Джерела сполук азоту.

Ці джерела можуть бути як природними, так і антропогенними. Розглянемо найбільш важливі природні джерела.

Природні і антропогенні джерела сполук азоту, що містяться в атмосфері.

Ґрунтова емісія оксидів азоту. У процесі діяльності живуть у грунті денитрифицирующих бактерій з нітратів вивільняються оксиди азоту. Згідно з сучасними даними щорічно у всьому світі утворюється 8 млн т оксидів азоту.

Грозові розряди. Під час електричних розрядів в атмосфері через дуже високої температури і переходу в полум'яне стан молекулярні азот і кисень в повітрі з'єднуються в оксиди азоту. У стані плазми атоми і молекули іонізуються і легко вступають у хімічну реакцію. Загальна кількість утворилися таким способом оксидів азоту складає 8 млн т на рік.

Горіння біомаси. Це джерело може бути як природним, так і штучним. Найбільша кількість біомаси згорає в результаті випалювання лісу (з метою отримання виробничих площ) і пожеж у савані. При горінні біомаси в повітря надходить 12 млн т оксидів азоту на рік.

Інші джерела природних викидів оксидів азоту менш значні і практично не піддаються оцінці. До них відносяться: окислення аміаку в атмосфері, розкладання знаходиться в стратосфері закису азоту, внаслідок чого відбувається зворотне попадання утворилися оксідовв тропосферу і, нарешті, фотолітіческіе і біологічні процеси в океанах. Ці природні джерела спільно виробляють на рік 2-12 млн т оксидів азоту.

Серед антропогенних джерел утворення оксидів азоту на першому місці стоїть горіння викопного палива (вугілля, нафта, газ і т. Д.). Під час горіння в результаті виникнення високої температури перебувають у повітрі азот і кисень з'єднуються. Кількість утворився оксиду азоту NO пропорційно температурі горіння. Крім того, оксиди азоту утворюються в результаті горіння наявних в паливі азотовмісних речовин. Спалюючи паливо, чоловік щорічно викидає в повітря 12 млн т оксидів азоту .. Значним джерелом оксидів азоту також є транспорт.

В цілому кількості природних і штучних викидів приблизно однакові, проте останні, так само як і викиди сполук сірки, зосереджені на обмежених територіях Землі.

Необхідно згадати, однак, що кількість викидів оксидів азоту з року в рік зростає на відміну від емісії двоокису сірки, тому сполуки азоту відіграють величезну роль в утворенні кислотних опадів.

Атмосферне аміак.

Аміак, що має у водному розчині лужну реакцію, відіграє значну роль у регулюванні кислотних дощів, так як він може нейтралізувати атмосферні кислотні з'єднання за допомогою наступних реакцій:

(Аміак + сірчана кислота - гідросульфат амонію);

(Аміак + гидросульфат амонію = сульфат амонію);

(Аміак + азотна кислота - нітрат амонію).

Таким чином, ці хімічні реакції ведуть до утворення сульфату та нітрату амонію.

Найважливішим джерелом атмосферного аміаку є грунт. Знаходяться в грунті органічні речовини руйнуються певними бактеріями, і одним з кінцевих продуктів цього процесу є аміак. Встановлено, що активність бактерій, що приводить в кінцевому рахунку до утворення аміаку, залежить в першу чергу від температури і вологості грунту. У високих географічних широтах (Північна Європа і Північна Америка), особливо в зимові місяці, виділення аміаку грунтом може бути незначним. У той же час на цих територіях спостерігається найбільший рівень емісії двоокису сірки та оксидів азоту, в результаті чого знаходяться в атмосфері кислоти не піддаються нейтралізації і, таким чином, зростає небезпека випадання кислотного дощу.

В процесі розпаду сечі домашніх тварин вивільняється велика кількість аміаку. Це джерело аміаку настільки значний, що, наприклад, в Європі він перевищує можливості виділення аміаку грунтом. Природно, цей процес також залежить від температури, і в холодні зимові місяці швидкість розпаду нижче. Істотними джерелами аміаку можуть служити також виробництво та внесення в землю штучних добрив. Менша кількість аміаку може потрапити в атмосферу в результаті згоряння вугілля або пального транспортних засобів.

Поширення кислотних речовин в атмосфері.

Забруднюючі речовини, що виділяються з джерел, близьких до поверхні Землі, природно, не затримуються на одному місці, а поширюються у вертикальному та горизонтальному напрямках, частково перетворюючись при цьому. Розглянемо спочатку вертикальне перемішування, яке відбувається за допомогою конвекційних (впорядкованих вертикальних) або турбулентних (невпорядкованих) рухів. В залежності від структури атмосфери і еe стану в даний момент перемішування може досягти тільки певної висоти. Ця висота в першу чергу залежить від розподілу температури по вертикалі в атмосфері. Як відомо, починаючи з поверхні Землі температура повітря в міру руху вгору зазвичай знижується, в середньому на 0, 6 ° С на кожні 100 м. На висоті 8-18 км від поверхні це зниження зникає, більше того, рухаючись вище, можна спостерігати потепління . Цей шар, де відбувається зміна температури у зворотному напрямку, називається тропопаузою, а простір між нею і поверхнею - тропосферой. Висота тропопаузи (8-18 км) залежить від географічної широти і для даного місця залишається постійною. Вище знаходиться стратосфера, де потепління у вертикальному напрямку відбувається в результаті поглинання короткохвильового випромінювання і протікання фотохімічних реакцій. Розділяє дві сфери тропопауза відіграє важливу роль, вона діє як екранувальний шар між тропосферою і стратосферою. Фізичним умовою руху потоку вгору є зниження температури повітря в цьому ж напрямку. Тому перемішування в тропопаузе сповільнюється, і забруднюючі речовини вже можуть проникнути в стратосферу тільки за допомогою дифузії (молекулярний рух). Остання являє собою дуже повільний процес і, таким чином, ті забруднюючі речовини, які знаходяться в тропосфері недовго, практично не можуть потрапити в стратосферу. З іншого боку, речовини, що мають тривалий час життя, можуть потрапити в стратосферу, наприклад, фреони, час перебування яких в тропосфері обчислюється кількома десятками років.

Мікроелементи, які знаходяться в тропосфері протягом короткого часу (наприклад, сполуки сірки та азоту), можуть потрапити в більш високі шари повітря іншим шляхом, наприклад, при сильному виверженні вулкана або під час польотів у стратосферу.

Таким чином, повертаючись до тропопаузе, можна сказати, що в результаті збільшення температури з висотою перемішування на цьому рівні припиняється. У той же час часто вже в нижніх шарах тропосфери, поблизу від поверхні, спостерігається інверсія температури, т. Е. Зміна її в протилежному напрямку, який також призводить до припинення вертикального переміщення. Місцезнаходження інверсії іноді добре видно неозброєним оком. Наприклад, в Будапешті, особливо в зимові місяці, над забрудненими місцями іноді можна чудово розгледіти кордон між сірим забрудненим нижнім і верхнім чистим шарами повітря. На цьому кордоні припиняється вертикальне перемішування забруднюючих речовин. Цей близький до поверхні шар називають шаром перемішування. Висота його залежить від пори року і метеорологічних умов. Тропопауза є верхньою межею перемішування в тому випадку, якщо, наприклад, інверсія знаходиться нижче, ніж джерело забруднення.

Кислотні забруднюючі речовини, природно, поширюються не тільки у вертикальному, а й в горизонтальному напрямку. Цей процес відбувається під впливом так званої адвекции в напрямку швидкості вітру при упорядкованому русі повітря або ж в результаті турбулентного (неупорядкованого) руху. На великих відстанях (більше 50 км) вирішальним фактором є адвекція. Відстань, яку може в середньому пройти одна молекула забруднюючої речовини, залежить крім швидкості вітру і від часу її перебування в атмосфері. Всі знаходяться в атмосфері речовини, в тому числі і її основні компоненти, через певний час вступають у хімічну реакцію або випадають з атмосфери на поверхню у вигляді осаду. Це виділення речовин на поверхню являє собою седиментацію. Час, протягом якого в середньому молекули сполук проводять в атмосфері, називається часом перебування. Звичайно чим коротше час перебування заданого речовини в атмосфері, тим вище його здатність змінюватися в просторі і в часі. Наприклад, концентрація закису азоту в тропосфері досить постійна і не залежить від місця і часу вимірювання, так як атмосферний (тропосферне) час її перебування становить близько 25 років. Концентрація ж двоокису азоту може в кілька разів змінюватися залежно від місця і часу. Час її перебування становить лише 8-10 сут, а для сірки воно ще коротше - близько 2 діб. Це, природно, не означає, що кожна молекула двоокису сірки точно через 2 доби зникає з атмосфери, так як час життя кожної молекули статистично коливається навколо середнього значення.

Що означають для двоокису сірки ці дві доби часу перебування? На яку відстань в середньому вона може поширитися за допомогою вітру? Візьмемо швидкість вітру 10 м / с, яка досить часто буває на висоті 1 км від поверхні Землі. Легко можна підрахувати, що одна "середня" молекула двоокису сірки на "крилах вітру" може піти приблизно на 2000 км від місця викиду. Якщо ж ми візьмемо до уваги середнє значення швидкості вітру біля поверхні грунту (в Угорщині приблизно 3 м / с), то середнє пройдене молекулою відстань складе близько 500 км. Таким чином, молекула двоокису сірки в середньому може покрити відстань 1000 км. Для двоокису азоту цю відстань через більш тривалого часу перебування може бути ще більше.

Поширення забруднюючих речовин в таких масштабах створило багато міжнародних проблем. Оскільки забруднення повітря не знає кордонів, викид забруднюючих речовин в одній державі може забруднити повітря іншого. Наприклад, існує тісний зв'язок між освітою кислотних дощів в Скандинавських країнах і емісією двоокису сірки та азоту в Середній і Західній Європі. Європейська економічна комісія ООН (ЄЕК) в рамках "Спільної програми спостереження й оцінки поширення забруднюючих повітря речовин на великі відстані в Європі" (ЄМЕП) підрахувала, якою мірою та чи інша європейська держава несе відповідальність, наприклад, за випадання кислотних дощів в Скандинавських країнах . Необхідно взяти до уваги також кількості забруднюючих речовин, які видаляються з певної країни і чинять туди з інших країн. Це можна обчислити виходячи з кругообігу речовин на даній території. Якщо в якійсь країні викид забруднюючої речовини (наприклад, двоокису сірки або окису азоту) на її території перевищує його випадання в незмінній або перетвореної формі, то баланс цієї країни негативний, тобто вона більше забруднює, ніж забруднюється сама. Угорщина, наприклад, має негативний баланс по сірці, т. Е. Може вважатися забруднює країною, в той час як баланс кислотних сполук азоту знаходиться у відносній рівновазі.

За пересуванням мас повітря між країнами і поширенням таким способом забруднюючих речовин можна простежити. Використовуючи різні метеорологічні дані (наприклад, напрямку вітру на різній висоті, швидкість вітру), можна визначити, де знаходиться над певною територією маса повітря буде розташовуватися через 0; 3; 6; ... 36г. Природно, вплив кожного джерела забруднення проявляється тим більше, чим ближче він знаходиться від місця вимірювання. Розташований близько менш значне джерело може перекрити вплив більш віддаленого потужного джерела забруднення.

Таким чином, ми схематично ознайомилися з вертикальним перемішуванням (конвекція) і горизонтальним поширенням (адвекція) забруднюючих речовин. Проте їх тільки теоретично можна відокремити один від одного, насправді обидва ці процеси йдуть паралельно. Для математичного опису (моделювання) поширення забруднюючих речовин необхідно також враховувати хімічну взаємодію, седиментацію мікроелементів, вплив рельєфу на формування потоку повітря і т.д. Такі математичні моделі дуже складні. Однак з деякими спрощеннями можна отримати відносно хороші результати.

Хімічні перетворення забруднюючих кислотних речовин в атмосфері.

Потрапляють в повітря забруднюючі речовини значною мірою піддаються фізичним і хімічних впливів в атмосфері. Ці процеси йдуть паралельно їх поширенню. Дуже часто забруднюючі речовини, зазнавши часткове або повне хімічне перетворення, випадають в осад, змінивши таким чином своє агрегатний стан.

Розглянемо докладніше хімічні реакції і фазові зміни, що відбуваються з атмосферними кислотними мікроелементами (речовинами).

Хімічні перетворення сполук сірки:

Сірка входить до складу в неповністю окисленої формі (ступінь окислення її дорівнює 4). Якщо сполуки сірки знаходяться в повітрі протягом досить тривалого часу, то під дією містяться в повітрі окислювачів вони перетворюються на сірчану кислоту або сульфати.

Розглянемо в першу чергу найбільш значне з точки зору кислотних дощів вещество? двоокис сірки. Реакції двоокису сірки можуть протікати як в гомогенної середовищі, так і в гомогенної.

Однією з гомогенних реакцій є взаємодія молекули двоокису сірки з фотоном у видимій області спектра, відносно близькій до ультрафіолетової області:

.

В результаті цього процесу виникають так звані активовані молекули, які розташовують надлишковою енергією в порівнянні з основним станом. Зірочка означає активований стан. Активовані молекули двоокису сірки на відміну від «нормальних» молекул можуть вступати в хімічну взаємодію з перебувають у повітрі в досить великих кількостях молекулярним киснем:

(Активована молекула двоокису + молекулярний кіслородсвободний радикал)

(Вільний радикал + молекулярний кіслородтрехокісь сірки + озон)

Новоутворена трехокись сірки, взаємодіючи з атмосферним водою, дуже швидко перетворюється на сірчану кислоту, тому при звичайних атмосферних умовах трехокись сірки не міститься в повітрі в значних кількостях. У гомогенної середовищі двоокис сірки може вступити у взаємодію з атомарним киснем, також з утворенням триокиси сірки:

(Двоокис сірки + атомарний кіслородтрехокісь сірки)

Ця реакція протікає в тих середовищах, де є відносно високий вміст двоокису азоту, яка також під дією світла виділяє атомарний кисень.

В останні роки було встановлено, що описані вище механізми перетворення двоокису сірки в атмосфері не мають переважаючого значення, так як реакції протікають головним чином за участю вільних радикалів. Вільні радикали, що виникають при фотохімічних процесах, містять непарний електрон, завдяки чому вони мають підвищену реакционноспособна. Одна з таких реакцій протікає в такий спосіб:

(Двоокис сірки + радикал гідроксіласвободний радикал)

(Вільний радикал + радикал гідроксіласерная кислота)

У результаті реакції утворюються молекули сірчаної кислоти, які в повітрі або на поверхні аерозольних часток швидко конденсуються.

Перетворення двоокису сірки може здійснюватися і в гетерогенному середовищі. Під гетерогенним перетворенням ми розуміємо хімічну реакцію, яка відбувається не в газовій фазі, ав краплях або на поверхні частинок, що знаходяться в атмосфері.

Крім двоокису сірки в атмосфері можна виявити значну кількість природних сполук сірки, які в кінцевому рахунку окислюються до сірчаної кислоти. В їх перетворенні важливу роль відіграють утворилися фотохимическим шляхом вільні радікалиі атоми. Кінцеві продукти відіграють певну роль в анторпогенной кислотної седиментації.

Хімічні перетворення сполук азоту:

Найбільш поширеним з'єднанням азоту, що входять до складу викидів, є окис азоту, котра при взаємодії з киснем повітря утворює двоокис азоту. Остання в результаті реакції з радикалом гідроксиду перетворюється на азотну кислоту:

(Двоокис азоту + радикал гідроксілаазотная кислота).

Отримана таким чином азотна кислота може довгий час залишатися в газоподібному стані, тому що вона погано конденсується. Іншими словами, азотна кислота має більшу летючість, ніж сірчана. Пари азотної кислоти можуть бути поглинені крапельками хмар, опадів або частками аерозолю.

Кислотна седиментації (кислотні дощі).

Заключним етапом у перебігу забруднюючих речовин єседиментації, яка може відбуватися двома шляхами. Перший путь? вимивання опадів або вологе седиментації. Другий путь? випадання опадів або суха седиментації. Сукупність цих процесів є кислотною седиментацією.

Вимивання кислотних речовин з атмосфери.

Вимивання відбувається під час утворення хмар та опадів. Однією з умов утворення хмар є перенасиченість. Це означає, що повітря містить більше водяної пари, ніж він може прийняти при заданій температурі, зберігаючи рівновагу. При зниженні температури здатність повітря накопичувати воду у вигляді пари зменшується. Тоді починається конденсація водяної пари, яка відбувається до тих пір, поки не припиниться перенасиченість. Однак при звичайних атмосферних умовах водяна пара здатний конденсуватися тільки при відносній вологості 400-500%. Відносна вологість в атмосфері лише в рідкісних випадках може перевищити 100,5%. При такій перенасиченості крапельки хмар можуть виникати тільки на частинках аерозоля? так званих конденсаційних ядрах. Цими ядрами часто є добре розчинні у воді сполуки сірки та азоту.

Після початку утворення крапель елементи хмари продовжують поглинати аерозольні частинки і молекули газу. Тому воду хмари або його кристали можна розглядати як розчин атмосферних елементів.

Елементи хмари не можуть безмежно збільшуватися. Виникає під дією гравітації седиментация, яка зростає із збільшенням розміру крапель, рано чи пізно призводить до випадання крапель хмар з висоти кількох сотень чи тисяч метрів. Під час випадання ці краплі промивають шар атмосфери між хмарами і поверхнею землі. У цей час поглинаються нові молекули газу і нові аерозольні частинки захоплюються падаючої краплею. Таким чином, досягає поверхні землі вода всупереч загальній думці жодним чином не є дистильованою водою. Більш того, у багатьох випадках розчинені у воді опадів речовини можуть служити важливим і іноді навіть єдиним джерелом відновлення запасів цих речовин у різних сферах.

Сухі опади.

Хоча ця форма седиментації істотно відрізняється від вологої седиментации, кінцевий результат їх дійсно ідентічен? потрапляння кислотних атмосферних мікроелементів, з'єднань сірки та азоту на поверхню Землі. Відомо досить багато різноманітних кислотних мікроелементів, однак зміст більшості з них настільки мало, що їх роль в кислотному седиментації можна не брати до уваги.

Ці кислотні речовини можуть випадати на поверхню двома способами. Один з ніх? турбулентна дифузія, під дією якої в осад випадають речовини, що знаходяться в газоподібному стані. Турбулентний диффузионное рух в першу чергу виникає через те, що рух струмуючого повітря над грунтом та іншої поверхнею є нерівномірним внаслідок тертя. Зазвичай у вертикальному від поверхні напрямку відчувається збільшення швидкості вітру і горизонтальне рух повітря викликає турбулентність. Таким шляхом компоненти повітря досягають Землі, і найбільш активні кислотні речовини легко взаємодіють з поверхнею.

Вплив кислотних опадів на біосферу.

Кислотні опади надають шкідливий вплив не тільки на окремі предмет або живі істоти, але і на їх сукупність. У природі і в навколишньому середовищі утворилися спільноти рослин і тварин, між якими, як і між живими і неживими організмами, існує постійний обмін речовин. Ці спільноти, які можна також називати екологічною системою, зазвичай складаються з чотирьох груп: неживі об'єкти, живі організми, споживачі і руйнівники.

Вплив кислотності в першу чергу позначається на стані прісних вод і лісів. Зазвичай впливу на спільноти бувають непрямими, тобто небезпека представляють не самі кислотні опади, а що протікають під їх впливом процеси (наприклад, вивільнення алюмінію). У певних об'єктах (грунт, вода, мул і т.д.) залежно від кислотності можуть зрости концентрації важких металів, так як в результаті зміни рН змінюється їх розчинність. Через питну воду і тваринну їжу, наприклад, через рибу в організм людини також можуть потрапити токсичні метали. Якщо під дією кислотності змінюються будову грунту, її біологія і хімія, то це може призвести до загибелі рослин (наприклад, окремих дерев). Зазвичай ці непрямі впливи не є місцевими і можуть впливати на відстані декількох сотень кілометрів від джерела забруднення.

Непрямі впливу.

Впливу на ліси і ріллі. Кислотні опади впливають або непрямим шляхом; через грунт і кореневу систему, або безпосередньо (головним чином на листя). Підкислення грунту визначається різними факторами. На відміну від вод грунт має здатність до вирівнювання кислотності середовища, тобто до певної міри вона чинить опір посиленню кислотності. Потрапили в грунт кислоти нейтралізуються, що веде до збереження істотного закислення. Однак поряд з природними процесами на грунту в лісах і на ріллі впливають антропогенні фактори.

Хімічна стабільність, здатність до вирівнювання, схильність грунтів до закислению мінливі і залежать від якості підгрунтових порід, генетичного типу грунту, способу її обробки (обробітку), а також від наявності поблизу значного джерела забруднень (рис. 23). Крім того, здатність грунту чинити опір впливу кислотності залежить від хімічних і фізичних властивостей підстилаючих шарів.

Непрямі впливу проявляються по-різному. Наприклад, опади, що містять сполуки азоту, деякий час сприяють зростанню дерев, так як постачають грунт поживними речовинами. Проте в результаті постійного споживання азоту ліс їм перенасичується. Тоді збільшується вимивання нітрату, що веде до закислению грунту.

Під час випадання опадів вода, що стікає з листя, містить більше сірки, калію, магнію, кальцію і менше нітрату і аміаку, ніж вода опадів, що призводить до збільшення кислотності грунту. В результаті цього зростають втрати необхідних для рослин кальцію, магнію, калію, що веде до пошкодження дерев.

Вступники в грунт іони водню можуть заміщатися перебувають у грунті катіонами, в результаті чого відбуваються або вилуговування кальцію, магнію і калію, або їх седиментації в збезводненої формі. Далі зростає також мобільність токсичних важких металів (марганець, мідь, кадмій та ін.) В грунтах з низькими значеннями рН.

Розчинність важких металів також сильно залежить від рН. Розчинені і внаслідок цього легко поглинаються рослинами важкі метали є отрутами для рослин і можуть призвести до їх загибелі. Широко відомо, що алюміній, розчинений у сильнокислой середовищі, отруйний для живуть у грунті організмів. У багатьох грунтах, наприклад, у північних помірних і бореальних лісових зонах, спостерігається поглинання більш високих концентрацій алюмінію в порівнянні з концентраціями лужних катіонів. Хоча багато видів рослин в змозі витримати це співвідношення, однак при випаданні значних кількостей кислотних опадів ставлення алюминий / кальцій у грунтових водах настільки зростає, що послаблюється ріст коренів і створюється небезпека для існування дерев.

Відбуваються в складі грунту зміни можуть перетворити склад мікроорганізмів у грунті, впливати на їх активність і тим самим вплинути на процеси розкладання і мінералізації, а також на зв'язування азоту і внутрішнє закислення.

Так, наприклад, загибель лісів в Середній і Західній Європі відбулася головним чином під впливом непрямих впливів. Майже повністю загинули лісу на площі в кілька сотень тисяч гектарів.

В Угорщині, згідно з дослідженнями екологів, загинуло більше 10% дубів у північному гірському масиві. Здебільшого це відбувається через вилучення важких металів в результаті закислення лісових грунтів. Алюміній і різні важкі метали безпосередньо впливають на живі істоти, але можуть також змінити структуру грунту та його здатність забезпечувати поживними речовинами.

Ймовірною причиною змертвіння дубів є руйнування прикрепляющихся до кореневої системи грибів Mikorrhiza. Ці гриби знаходяться в сімбіозное зв'язку з окремими вищими рослинами (наприклад, з дубом); приєднуючись до розгалуженою кореневою системою, вони в кілька разів збільшують її здатність вбирати живильні речовини. Для грибів Mikorrhiza характерна дуже велика чутливість до кислотності. Тенденція до їх скорочення і загибелі в останні роки перебуває в безпосередньому зв'язку з вимиранням дубів. Аналогічна ситуація склалася з дуже рідкісним, які знаходяться під охороною рослиною, - орхідеєю. Згідно з дослідженнями угорських екологів, вони в певних місцях повністю зникли або значно порідшали.

Подальшу занепокоєність викликає те, що в результаті загибелі найбільш чутливих до закислення істот (мікроорганізми грунту, гриби, дуби) у структурі матеріального та енергетичного балансу живих спільнот можуть відбутися несприятливі зміни, і в кінцевому підсумку сама людина також постраждає через що відбуваються при цьому незворотних процесів.

Оброблювані землі (ріллі) знаходяться в дещо іншому становищі порівняно з природними лісовими системами. Причиною підвищення кислотності оброблюваних земель в першу чергу є широке застосування мінеральних добрив. Наприклад, суперфосфати містять кілька відсотків вільної сірчаної кислоти. Азотисті добрива містять значні кількості нітратів і з'єднань амонію.

Здатність грунтів до закислению в різних частинах Землі.

1-висока; 2-вище середньої; 3-середня; 4-низька.

Рослини, приймаючи іон амонію, віддають відповідну кількість іонів водню в грунт, що також веде до її закислення. Згідно зі спостереженнями в Угорщині оброблювані землі відчувають стрімкий закислення. Частково це пояснюється тим, що при збиранні рослин відбувається перенесення речовини продуктивного шару, через що знижується лужне середовище грунту. Головною ж причиною є внесення

мінеральних добрив. Для нейтралізації їх впливу на 1 га потрібно внести 300-400 кг карбонату кальцію в рік, у той час як для нейтралізації впливу кислотних опадів достатньо близько 10 кг карбонату кальцію. Таким чином, на інтенсивно удобрених територіях кислотні опади грають тільки другорядну роль в закислении грунтів. Відповідно до думки окремих фахівців, через внесення добрив в Угорщині може початися закислення грунту в катастрофічних розмірах. Цього можна уникнути тільки регулярним вапнуванням грунту, а також шляхом виключення використання аммонійсодержащіх мінеральних добрив.

Закислення прісних вод. / Власне кажучи, закислення прёсних вод - це втрата ними здатності до нейтралізації. Закислення викликають сильні кислоти, головним чином сірчана і азотна. Протягом тривалого періоду більш важливу роль відіграють сульфати, але під час епізодичних явищ (наприклад, танення снігу) сульфати і нітрати діють спільно. На значних територіях при підвищенні певних значень кислотності опадів поверхневі води виявляються кислими. Якщо грунт втрачає здатність нейтралізувати кислоти, то значення рН може знизитися на 1, 5, а в крайніх випадках - навіть на 2 або на 3. Частково закислення відбувається безпосередньо під дією опадів, але в більшій мірі - за рахунок речовин, що змивається з території водного басейну.

Зміна рН води одного з шведських озер. Починаючи 60-x років, кислотність збільшилася майже в 100 разів, тобто значення рН зменшилася на 2 (по Ренбергу і Хедберг)

Особливо інтенсивно відбувається закислення озер в Скандинавських країнах і в Канаді. Більшість скандинавських озер мають гранітне або бідне вапняками ложі. Такі озера мають набагато меншою здатністю до нейтралізації кислот, ніж озера, розташовані на територіях, багатих вапняком. Це пов'язано з тим, що з вапнякових ґрунтів виділяється іон бікарбонату, який забезпечує лужне середовище і, отже, здатність до нейтралізації кислот. Така ж ситуація склалася і у більшості озер в Угорщині. Наприклад, рН води в оз. Бала-тон більше 8. Оскільки в хімії атмосфери для нейтрального середовища прийнято значення рН = 5, 6, то воду цього озера слід віднести до лужної.

Процес закислення поверхневих вод складається з трьох фаз.

1. Спад іонів гідрокарбонату, тобто зменшення здатності до нейтралізації при незмінних значенні рН.

2. Зменшення рН при зменшенні кількості іонів гідрокарбонату. Значення рН тоді падає нижче 5, 5. Найбільш чутливі види живих організмів починають гинути вже при рН = 6, 5 (рис. 25).

3. При рН = 4, 5 кислотність розчину стабілізується. У цих умовах кислотність розчину регулюється реакцією гідролізу сполук алюмінію. У такому середовищі здатні жити тільки деякі види комах, рослинний і тваринний планктон, а також білі водорості.

Багато видів тварин і рослин починають гинути вже при зачение рН <6. При рН <5 не забезпечуються умови для нормального життя (за даними SNV).

Загибель живих істот крім дії дуже отруйна іона алюмінію може бути викликана і іншими причинами. Під впливом іона водню, наприклад, виділяються кадмій, цинк, свинець, марганець, а також інші отруйні важкі метали. Кількість рослинних поживних речовин, наприклад, фосфору, починає зменшуватися, так як в розчині іон алюмінію утворює з іоном ортофосфата нерозчинний фосфат алюмінію:

,

який осідає у формі донного осаду. Загибель водних живих співтовариств може призводити до за-кісленію і виділенню важких металів, а також до порушення екологічної рівноваги. Зменшення рН води йде паралельно зі скороченням популяцій або загибеллю риб,

Чутливість водних організмів до зниження рН в прісних водах.

земноводних, фіто-і зоопланктону, а також безлічі інших живих організмів. Можна помітити характерні відмінності (у флорі і фауні) озер, вода яких має близький склад поживних речовин і іонів, але різну кислотність. До певних меж ссавці, в тому числі і людина, захищені від шкідливого впливу кислотності, проте в організмах водних тварин накопичуються отруйні важкі метали, які можуть потрапити в харчовий ланцюжок. Найбільших масштабів досягла закислення озер і річок в Швеції, Норвегії, США, Канаді, але цей процес уже почав поширюватися в Данії, Бельгії, Голландії, ФРН, НДР, Шотландії та Югославії.

Вивчення 5000 озер південної Норвегії показало, що в 1750 з них зникли популяції риб, а 900 іншим озерам загрожує серйозна небезпека. Загибель риби через постійне випадання кислотних опадів триває.

У південній і середній Швеції відзначені втрати риби в 2500 озерах, те ж саме передбачається ще в 6500 озерах, де виявлені ознаки закислення. Майже в 18 000 озерах рН води менше 5, 5, що несприятливо впливає на популяцію риб. У Канаді та північній частині США існують аналогічні проблеми. В Онтаріо приблизно 50 тис. Озер, що мають гранітне ложе, схильні щодо сильній дії сполук сірки. У Квебеку чутливі до забруднень території поширені ще більше. На підставі скандинавського досвіду очікується, що в майбутньому ці озера почнуть закісляется. У північній частині США вже помічено скорочення популяції лосося приблизно в 100 озерах. Проблем, пов'язаних з закислением поверхневих вод, в Угорщині, на щастя, не виникає, оскільки в цих водах є великий вміст карбонатів і гідрокарбонатів, які забезпечують здатність нейтралізувати кислоти. Проведені в різних водах дослідження по навантаженню і розрахунки на моделях показують, що води угорських річок і озер в більшості своїй здатні витримувати протягом довгого часу навіть збільшені навантаження. Винятком є ??тільки деякі водосховища, вода яких хімічно нейтральна, а отже, здатність їх до вирівнювання кислотності відносно мала

Безпосередні (прямі) впливу. Загибель рослин.

Безпосередня загибель рослин найбільшою мірою відчувається поблизу від викидів забруднень, в радіусі некольких десятків кілометрів від їхнього джерела. Головною причиною є висока концентрація двоокису сірки. Це з'єднання адсорбується на поверхні рослини, в основному на його листі, і робить на нього шкідливий вплив. Двоокис сірки, проникаючи в організм рослини, бере участь у різних окисних процесах. Ці процеси протікають за участю вільних радикалів, утворених з двоокису сірки в результаті хімічних реакцій. Вони окислюють ненасичені жирні кислоти мембран, тим самим змінюючи їх проникність, що надалі негативно впливає на багато процесів (дихання, фотосинтез та ін.).

Безпосередні впливи на рослини можуть приймати різні форми: 1) генетичні зміни; 2) видові зміни; 3) нанесення прямої шкоди рослинності. Природно, залежно від чутливості виду і розмірів навантаження масштаб впливу може сягати від восполнима (оборотного) шкоди до повної загибелі рослини.

В першу чергу гинуть найбільш чутливі види, наприклад, окремі лишайники, які можуть зберегтися тільки в самій чистому середовищі, тому їх вважають "індикаторами" чистого повітря. Зазвичай в сильнозагрязненних місцях утворюється "лишайними пустеля". У сучасному місті вона існує вже при середній концентрації двоокису сірки 100 мкг / м ". У внутрішніх його районах лишайник взагалі відсутня, а на околицях його можна зустріти дуже рідко. Втім, існують також види лишайника, добре переносять навантаження двоокису сірки, тому окремі опірні види іноді займають місце загиблих видів лишайника.

Однак кислотні атмосферні з'єднання, природно, можуть також надавати прямий шкідливий вплив і на рослини більш високого класу. Безпосередній шкоду, принесений двоокисом сірки, залежить від багатьох чинників - місцевого клімату, виду дерев, стану грунту, способів обробки лісу, рН вологих опадів та ін. Небезпечний рівень атмосферної двоокису сірки виявився набагато нижчим, ніж вважалося раніше, оскільки певні фізіологічні та біохімічні зміни можуть відбуватися без будь-яких ознак загибелі. Однак ця небезпечна межа стає ще нижче при впливі двоокису азоту, озону, кислотного дощу і т.д.

Роль двоокису сірки в загибелі лісів, таким чином, можна вважати доведеною. Також доведено шкідливий вплив вологих кислотних опадів на зростання дерев. Однак ці опади у першу чергу впливають побічно - через грунт і кореневу систему. Найбільшою мірою безпосередня загибель рослин спостерігається в районах з сильнозагрязненная повітрям, наприклад, в Середній Європі. Масштаби загибелі рослин і підвищені концентрації двоокису сірки в Європі поширені приблизно однаково. Сухі опади, що містять двоокис сірки, вже атакували лісу Чехословаччини, Польщі та НДР. Можливо, самий значний збиток заподіяно ФРН, де третина всіх лісів наполовину загинула. Проте вважається, що на згаданих територіях загибель лісу пов'язана не стільки з двоокисом сірки, скільки з оксидами азоту, які утворюються з вихлопів автомобілів. Оксиди азоту під впливом сонячних променів виділяють озон. Озон з оксидами азоту, а також частково з вуглеводнями, які надходять в атмосферу не тільки з вихлопними газами, але і з інших джерел, утворює досить агресивна речовина PAN (пероксіацетілнітрат).

Важко вирішити, хто ж несе безпосередню відповідальність за загибель лісу - двоокис сірки або оксиди азоту. Здається досить імовірним, що шкідливий вплив чинять спільно все агресивні кислотні речовини, що забруднюють повітря. Багато хто також дотримуються думки, що при спільному впливі шкідливих речовин вплив кожного з них ще більше посилюється (синергізм).

Пряме руйнування рослинності кислотними атмосферними речовинами відбувається і в Угорщині, хоча і в менших масштабах, ніж в Середній Європі. Дія двоокису сірки в Угорщині має широкий діапазон, починаючи з важко контрольованого зниження врожайності і кінчаючи загибеллю рослинності.

Тут, як і в інших районах світу, найбільше чутливі до прямого забруднення хвойні дерева, так як хвоя піддається впливу забруднюючих речовин протягом декількох років на відміну від дерев, що скидають листя. Найчутливіші породи - це ялина, модрина і ялиця. Однак багато дерева, що скидають листя, також важко переносять прямі впливу шкідливих речовин (наприклад, бук, граб).

Необхідно підкреслити, що згадана тут безпосередня загибель рослин і непрямі впливу на них не можуть бути відокремлені один від одного, так як зазвичай ці процеси відбуваються одночасно, і залежно від обставин домінує якійсь із них. У будь-якому випадку, природно, шкідливі впливи доповнюють і підсилюють один одного.

Слід згадати, що поряд з так званими небіотіческімі впливами загибелі лісу сприяють і біотичні фактори. До них належать, наприклад, деякі гриби і комахи (гриб Ceratocystis, лист Ожорка). Іноді шкідливий вплив приписують тільки біотичних факторів, іноді, навпаки, тільки небіотіческім. Найбільш вірогідним здається думка, згідно з яким небіотіческіе чинники, тобто фактори навколишнього середовища, послаблюють рослини, які в меншій мірі можуть чинити опір биотическими впливів, і, таким чином, ці впливи проявляються спільно.

Прямі впливу на людину.

Природно, атмосферні кислотні мікроелементи не щадять і людини. Однак тут мова йде вже не тільки про кислотних дощах, а й про ту шкоду, яку приносять кислотні речовини (двоокис сірки, двоокис азоту, кислотні аерозольні частинки) при диханні.

Вже давно встановлено, що існує тісна залежність між рівнем смертності та ступенем забруднення району. При концентрацііоколо 1 мг / м3возрастает число смертельних випадків, в першу чергу серед людей старшого покоління та осіб, які страждають захворюваннями дихальних шляхів. Статистичні дані показали, що таке серйозне захворювання, як помилковий круп, що вимагає моментального втручання лікаря і поширене серед дітей, виникає з цієї ж причини. Те ж саме можна сказати і про ранньої смертності новонароджених в Європі та Північній Америці, яка щорічно обчислюється кількома десятками тисяч.

Крім оксидів сірки та азоту небезпечні для здоров'я людини також аерозольні частинки кислотного характеру, що містять сульфати або сірчану кислоту. Ступінь їх небезпеки залежить від розмірів. Так, пил і більші аерозольні частинки затримуються у верхніх дихальних шляхах, а дрібні (менше 1 мкм) краплі сірчаної кислоти або частки сульфатів можуть проникати у найвіддаленіші ділянки легенів.

Фізіологічні дослідження показали, що ступінь шкідливого впливу прямо пропорційна концентрації забруднюючих речовин. Однак існує порогове значення, нижче якого навіть у самих чутливих людей не виявляються які-небудь відхилення від норми. Наприклад, для двоокису сірки середньодобова порогова концентрація для здорових людей становить приблизно 400 мкг / м3.

В даний час норма для складу повітря на незахищених територіях майже відповідає цьому значенню.

На захищених територіях нормативи, природно, суворіше. У той же час очікується, що в недалекому майбутньому встановлять ще більш низькі нормативні значення. Однак небезпечна концентрація може виявитися ще нижче, якщо різні кислотні забруднюючі речовини будуть посилювати вплив один одного, тобто проявиться вже згаданий синьо-ргізм. Також встановлено залежність між забрудненням двоокисом сірки і різними захворюваннями дихальних шляхів (грип, ангіна, бронхіт і т.д.). На окремих забруднених територіях число захворювань було в кілька разів більше, ніж на контрольних територіях.

Крім первинного прямого впливу, на людину опосередковано впливає і закислення навколишнього середовища. У попередніх розділах ми бачили, що непрямі впливу в першу чергу надають отруйні метали (алюміній, важкі метали). Ці метали легко можуть потрапити в харчовий ланцюжок, в кінці якої стоїть людина. Проведені в Угорщині обстеження показали, що вміст цинку в свинині та яловичині, а також в м'ясних продуктах досить часто перевищує допустимий рівень (10%). Кадмій також зустрічається в яловичині в концентраціях, що перевищують допустимі. Мідь і ртуть в безпечних концентраціях виявлені головним чином в м'ясі птиці.

Кислотний дощ може також заподіювати шкоду металам, різним будівлям та пам'ятників. В першу чергу схильні до небезпеки пам'ятники, побудовані з пісковика і вапняку, а також розташовані під відкритим небом скульптури. В Італії, Греції та інших країнах зберігалися протягом сотень і тисяч років пам'ятники старовини і різні предмети за останні десятиліття сильно зруйнувалися в результаті дії викинутих в атмосферу забруднюючих речовин.

Способи захисту від кислотних дощів.

Кислотні дощі можуть надавати як пряме, так і непряме вплив на живу і неживу природу. З цього випливає, що заходи щодо часткового заповненню збитків або запобігання подальшого руйнування навколишнього середовища можуть бути різними.

Найбільш ефективним способом захисту слід вважати значне скорочення викидів двоокису сірки та оксиду азоту. Цього можна досягти кількома методами, в тому числі шляхом скорочення використання енергії та створення електростанцій, не використовують мінеральне паливо. Інші можливості зменшення викиду забруднень в атмосферу - видалення сірки з палива за допомогою фільтрів, регулювання процесів горіння та інші технологічні рішення.

Зниження вмісту сірки в різних видах палива. Найкраще було б використовувати паливо з низьким вмістом сірки. Однак таких видів палива дуже мало. По наближеним оцінками з відомих у даний час світових запасів нафти тільки 20% мають вміст сірки менше 0, 5%. Середній вміст сірки в використовуваної нафти збільшується, так як нафта з низьким вмістом сірки видобувається прискореними темпами.

Так само йде справа і з вугіллям. Вугілля з низьким вмістом сірки знаходяться практично тільки в Канаді та Австралії, але це тільки невелика частина наявних покладів вугілля. Вміст сірки у вугіллі коливається від 0, 5 до 1, 0%.

Таким чином, енергоносії з низьким вмістом сірки у нас є в обмеженій кількості. Якщо ми не хочемо, щоб містилася в нафти і вугіллі сірка потрапила в навколишнє середовище, необхідно вживати заходів для її видалення.

Під час переробки (дистиляції) нафти залишок (мазут) містить велику кількість сірки. Видалення сірки з мазуту - процес дуже складний, а в результаті вдається звільнитися всього від 1/3 або 2/3 сірки. До того ж процес очищення мазуту від сірки вимагає від виробника великих капітальних вкладень.

Сірка у вугіллі знаходиться частково в неорганічної, а частково в органічній формі. Під час очищення, коли видаляють вогнетривкі частини, віддаляється також частина піриту. Однак таким способом навіть за найсприятливіших умов можна звільнитися тільки від 50% загального вмісту сірки у вугіллі. За допомогою хімічних реакцій можуть бути видалені як органічні, так і неорганічні сірковмісні сполуки. Але у зв'язку з тим, що процес йде при високих температурах і тиску, цей спосіб виявився набагато дорожче попереднього.

Очищення вугілля і нафти від сірки, таким чином, являє собою досить складний і малопоширений процес, причому витрати на нього дуже високі. Крім того, навіть після очищення енергоносіїв в них залишається приблизно половина первинного вмісту сірки. Тому очищення від сірки є не найкращим вирішенням проблеми кислотних дощів.

Застосування високих труб. Це один з найбільш спірних способів. Сутність його полягає в наступному. Перемішування забруднюючих речовин в значній мірі залежить від висоти димових труб. Якщо ми використовуємо низькі труби (тут в першу чергу необхідно згадати труби електростанції), то викидаються сполуки сірки та азоту перемішуються в меншій мірі і швидше випадають в осад, ніж при наявності високих труб. Тому в найближчому оточенні (від декількох кілометрів до кількох десятків кілометрів) концентрація оксидів сірки та азоту буде високою і, природно, ці з'єднання будуть завдавати більше шкоди. Якщо труба висока, то безпосередні впливи зменшуються, але зростає ефективність перемішування, що означає велику небезпеку для віддалених районів (кислотні дощі) і для всієї атмосфери в цілому (зміна сірки в газах, що утворюються під час горіння палива хімічного складу атмосфери, зміна клімату). Таким чином, будівництво високих труб, незважаючи на поширену думку, не вирішує проблеми забруднення повітря, зате в значній мірі збільшує "експорт" кислотних речовин і небезпека випадання кислотних дощів у віддалених місцях. Отже, збільшення висоти труби супроводжується тим, що безпосередні дії забруднень (загибель рослин, корозія будівель тощо) зменшуються, проте непрямі впливу (вплив на екологію віддалених районів) збільшуються. Будівництво високих труб до певної міри аморально, оскільки країна, де відбуваються сильні викиди забруднень, переадресовує частину кислотних опадів разом з їх несприятливими наслідками в інші країни.

Технологічні зміни.

Відомо, що в процесі горіння палива азот і кисень повітря утворюють окис азоту NO, яка в значній мірі сприяє підвищенню кислотності опадів. Вище було зазначено, що в цілому в світі горіння палива дає дві третини всіх антропогенних викидів.

Кількість оксиду азоту NO, який утворюється при горінні, залежить від температури горіння. Виявлено, що чим менше температура горіння, тим менше виникає оксиду азоту, до того ж кількість NO залежить від часу знаходження палива в зоні горіння і від надлишку повітря. Таким чином, відповідною зміною технології можна скоротити кількість викидається забруднюючої речовини.

Кількість викидів сполук сірки можна значно зменшувати, використовуючи установку, показану на малюнку.

Схема технології спалювання палива з великою швидкістю в спеціальній печі. За допомогою цього процесу зменшується вміст сірки в газах, що утворюються під час горіння палива.

В зону горіння (з перфорованої підстилкою) направляють потік неспалимого речовини, що зв'язує сірку. Усмоктуване знизу з великою швидкістю повітря подрібнює і перемішує речовина, що знаходиться в обсязі горіння. За допомогою цього процесу можна не тільки зменшити викид двоокису сірки, але і знизити кількість утворюється оксиду азоту NO, так як при цьому знижується температура горіння.

Скорочення викидів двоокису сірки можна також досягти очищенням кінцевих газів від сірки. Найбільш поширений метод - мокрий процес, коли кінцеві гази барботируют через розчин вапняку, в результаті чого утворюються сульфіт або сульфат кальцію. Таким способом видаляється більшість сірки. Цей спосіб ще не набув широкого поширення.

Вапнування.

Для зменшення закислення в озера і в грунт додають лужні речовини (наприклад, карбонат кальцію). Ця операція називається вапнуванням. Його досить часто застосовують в Скандинавських країнах, де вапно розпилюють на грунт або на водозбірну територію з вертольотів. Вапно, потрапляючи у воду, швидко розчиняється, а утворюється в результаті гідролізу луг відразу ж нейтралізує кислоти. Можна підрахувати, що в 1 м3води необхідно внести близько 5 г вапна для зміни значення рН з 4, 5 до 6, 5. Вапнування застосовують для обробки кислих ґрунтів з метою їх нейтралізації. Поряд з перевагами вапнування має ряд недоліків:

в проточній і швидко перемішуємо воді озер нейтралізація проходить недостатньо ефективно;

відбувається грубе порушення хімічної і біологічної рівноваги вод і грунтів;

вдається усунути всі шкідливі наслідки закислення.

За допомогою вапнування не можна видаляти важкі метали. Ці метали під час зменшення кислотності переходять в важкорозчинні сполуки і осідають, однак при додаванні нової дози кислот знову розчиняються, представляючи таким чином постійну потенційну небезпеку для озер.

Крім описаних вище відомо ще безліч способів захисту від забруднень. Наприклад, загиблі популяції тварин і рослин замінюють новими, які краще переносять закислення. Пам'ятки культури з метою запобігання подальшого їх руйнування обробляють спеціальною глазур'ю.

Розглянуті тут способи мають одну загальну властивість - їх використання досі не призвело до суттєвого зменшення викидів оксидів сірки та азоту. Не досягнуті помітні успіхи і в запобіганні шкідливих впливів, що викликаються кислотними дощами.

Висновок.

Нам вже відомо, що подальше закислення навколишнього середовища залежить від того, як йтиме справу з антропогенними викидами оксидів сірки та азоту в атмосферу. Зрозуміло, передбачити це дуже складно. Однак ми можемо зробити певний висновок на основі аналізу інтенсивності викидів в минулому. Оцінений таким способом викид двоокису сірки в майбутньому тисячолітті значно більше нинішнього рівня. Згідно з цим очікується зростання закислення навколишнього середовища, а заподіюється кислотними опадами збиток стане катастрофічним. Це викликає велике занепокоєння, якщо взяти до уваги, що й справжні рівні викиду вже призводять до страхітливих наслідків.

Несприятливо становище і з викидами оксидів азоту, оскільки антропогенні викиди сполук азоту в порівнянні з сполуками сірки збільшуються ще більш високими темпами.

У певних країнах збільшення емісії двоокису сірки, здається, вдалося зупинити. Що стосується оксидів азоту, то і в Європі і в усьому світі продовжують збільшуватися викиди NOx, особливо у зв'язку зі зростаючим числом автомобілів.

У деяких країнах проблема емісії оксидів сірки та азоту є в якійсь мірі політичної, так як в результаті їх розповсюдження забруднюючі речовини потрапляють за межі державного кордону, і одна держава може звинуватити інше в збиток, заподіяний кислотними опадами, відповідно зажадавши його відшкодування. Канада, наприклад, діє таким чином по відношенню до США, а Швеція - по відношенню до промислово розвиненим державам Європи. Фахівці Європи та Північної Америки серйозно стурбовані подальшими наслідками випадання кислотних опадів. Численні міжнародні організації з охорони навколишнього середовища займаються проблемами великомасштабного поширення речовин, що забруднюють повітря.

Міжнародний дослідницький інститут прикладного системного аналізу (IIASA) проводить вивчення моделей з метою встановлення можливої ??кислотності ґрунтів, вод і т.п. через десятки років. Результати говорять про те, що грунти й ліси в Європі можуть бути врятовані від подальшого закислення тільки шляхом значного скорочення викидів.

Ці викиди повинно самостійно регулювати кожна держава. Для зменшення емісії забруднюючих речовин в атмосферу існує ряд способів:

сильне скорочення використання енергії;

введення нових технологій, установка фільтруючого обладнання;

використання слабозагрязняющіх або зовсім не забруднюють джерел енергії.

Подібне рішення звучить досить нереально. Жодна держава не погодиться зменшити масштаби споживання енергії і тим самим погіршити рівень життя. Введення нових технологій і установка фільтруючого обладнання також представляють собою економічну проблему.

Жалюгідний стан навколишнього середовища поставило сучасних вчених-екологів перед гострою проблемою забруднення нашої планети. Необхідно знайти нові методи вирішення цього питання. На даний момент вчені всього світу шукають вихід з положення. Але не варто забувати про те, що майбутнє планети залежить в першу чергу від нас з вами.

Використана література:

Ю.А. Ізраель «Екологія та контроль стану природного середовища»

Л.Хорват «Кислотний дощ», Москва, Стройиздат, 1990г.

Л.Беттен «Погода в нашому житті», Видавництво «Світ», Москва, 1985р.

Агаджанян Н.А. «Людина і біосфера», Москва, з-під Знання, 1996р.

Дрожак Й. «Земля, люди, катастрофи.», Київ, Вища школа, 1990р.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка