Кислотные дожди
ная среда) до рН = 14 (крайне высокая щелочность).
Чистая природная, в частности дождевая, вода в отсутствие загрязнителей
тем не менее имеет слабокислую реакцию (рН = 5,6), поскольку в ней легко
растворяется углекислый газ с образованием слабой угольной кислоты:
СО2 + Н2О [pic]Н2СО3.
Для определения показателя кислотности используют различные рН-метры, в
частности дорогостоящие электронные приборы. Простым способом определения
характера среды является применение индикаторов – химических веществ,
окраска которых изменяется в зависимости от рН среды. Наиболее
распространенные индикаторы – фенолфталеин, метилоранж, лакмус, а также
естественные красители из красной капусты и черной смородины.
Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь
нейтральную реакцию, т.е. рН=7. Но даже в самом чистом воздухе всегда есть
диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН
5,6—5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь
становится заметно кислым. Уменьшение рН на одну единицу означает
увеличение кислотности в 10 раз, на две — в 100 раз и т.д. Мировой рекорд
принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 г. выпал
дождь с рН 2,4, — это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.
Последствия кислотных осадков.
В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба,
снег в горах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени
устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной
Европе. В Германии пострадало 30%, а местами 50% лесов. И все это
происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина
всех этих бед — кислотные дожди.
Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной
среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы
обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную
часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности
природы не беспредельны.
В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть
небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать
нитраты, что ведет к снижению кислотности воды. Использование фосфата
дешевле, чем извести, кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на
химию воды.
Земля и растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижается
продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется
состав почвенных микроорганизмов.
Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается
суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в
почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к
угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные
деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает
больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у
них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных
деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет
часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и
лиственных лесов не происходит.
Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным
культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ
в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их
сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.
Специалисты американского университета штата Северная Каролина изучили
воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период их
максимальной восприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием
кислотных дождей непосредственно после опыления в початках кукурузы
формировалось меньше зерен, чем при орошении чистой водой. Причем чем
больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен образовывалось
в початках. Вместе с тем выяснилось, что кислотные дожди, прошедшие до
опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен.
Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18
видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на
ранних стадиях роста. Наиболее подверженными вредоносному воздействию
оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и
хлопчатника. Наименее восприимчивыми — озимая пшеница, кукуруза, салат,
люцерна и клевер.
Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают
памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО
и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО4).
Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал.
Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние
годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу —
шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне — Тауэру и
Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского
известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна
тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на
площади Дам в Амстердаме.
Более 100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре,
Контербери, Кёльне, Эрфурте, Праге, Берне, в других городах Европы могут
быть полностью утрачены в ближайшие 15— 20 лет.
Изучив новые данные о кислотности осадков, выпадающих в различных
регионах Западной Европы, и о воздействии их на здания и сооружения,
сотрудники Дублинского университета (Ирландия) выявили, что самое
катастрофическое положение сложилось в центре Манчестера (Великобритания),
где за 20 месяцев кислотные осадки растворили более 120 г на 1 м2 камня
(песчаника, мрамора или известняка).
Город пострадал очень сильно, хотя общее количество осадков в
наблюдаемый отрезок времени там было крайне низким. Очевидно, слишком
высока была степень их кислотности.
За Манчестером следует Липхун (графство Гэмпшир в Великобритании) и
Антверпен (Бельгия), где каждый камень под открытым небом потерял 100 г с 1
м2. Даже такие известные загрязненностью атмосферы города, как Афины,
Копенгаген и Амстердам, подверглись кислотному разрушению в значительно
меньшей степени.
Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую
воду, загрязненную токсическими металлами — ртутью, свинцом, кадмием и т.п.
Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко
снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь
сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70—80%
обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от
места промышленного выброса.
Наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков в России
ведут 131 станция, отбирающие на химический анализ суммарные пробы, и 108
пунктов, на которых в оперативном порядке измеряют только величину рН.
Пробы осадков на содержание от 11 до 20 компонентов анализируются в пяти
кустовых лабораториях.
Система контроля загрязнения снежного покрова на территории России
осуществляется на 625 пунктах, обследующих площадь в 15 млн. км2. Пробы
забирают на наличие ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов,
определяют значение рН.
Природные осадки имеют разную кислотность, но в среднем рН=5,6.
Кислотные осадки с рН < 5,6 представляют серьезную угрозу, особенно если
величина рН падает ниже 5,1. Ниже перечисляются основные последствия
выпадения кислотных осадков.
Повреждение статуй, зданий, металлов и отделки автомобилей.
Гибель рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и реках.
Понижение способности к воспроизводству лососей и форели при рН < 5,5.
Гибель и понижение продуктивности многих видов фитопланктона, когда рН<6 —
8.
Разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7.
Ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на
больших высотах, из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других
питательных веществ (Рисунок IV).
Повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения
из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия.
Ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, насекомым,
засухам, грибам и мхам, которые процветают в кислой среде.
Замедление роста культурных растений, таких, как помидоры, соя,
фасоль, табак, шпинат, морковь, капуста-брокколи и хлопок.
Рост популяции 81агола, простейшего, вызывающего серьезную кишечную
инфекцию, которая поражает скалолазов и альпинистов, пьющих воду из,
казалось бы, чистых горных ручьев.
Возникновение и обострение многих болезней дыхательной системы человека,
преждевременная гибель людей.
Кислотные осадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв, озер
и рек содержат щелочные химические вещества, которые могут
взаимодействовать с некоторым количеством кислот, нейтрализуя их. Однако
регулярное многолетнее воздействие кислот истощает большинство из этих
сдерживающих закисление веществ. Затем как бы внезапно начинается массовая
гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Когда это происходит, какие-либо
меры по предотвращению серьезного ущерба предпринимать уже поздно.
Опоздание составляет 10 — 20 лет.
Кислотные
| |  скачать работу |
Кислотные дожди |
