Влияние кислотных осадков на биосферу Земли
убов. Аналогичная ситуация сложилась с очень редким,
находящимся под охраной растением, — орхидеей. Согласно исследованиям
венгерских экологов, они в определенных местах полностью исчезли или
значительно поредели.
Дальнейшую озабоченность вызывает то, что в результате гибели наиболее
чувствительных к закислению существ (микроорганизмы почвы, грибы, дубы) в
структуре материального и энергетического баланса живых сообществ могут
произойти неблагоприятные изменения, и в конечном итоге сам человек также
пострадает из-за происходящих при этом необратимых процессов.
Обрабатываемые земли (пашни) находятся в несколько ином положении по
сравнению с естественными лесными системами. Причиной повышения кислотности
обрабатываемых земель в первую очередь является широкое применение
минеральных удобрений. Например, суперфосфаты содержат несколько процентов
свободной серной кислоты. Азотистые удобрения содержат значительные
количества нитратов и соединений аммония.
[pic]
Способность почв к закислению в различных частях Земли .
1-высокая; 2-выше средней; 3-средняя; 4-низкая.
Растения, принимая ион аммония, отдают соответствующее количество ионов
водорода в почву, что также ведет к ее закислению. Согласно наблюдениям в
Венгрии обрабатываемые земли испытывают стремительное закисление. Частично
это объясняется тем, что при уборке растений происходит перенос вещества
производительного слоя, из-за чего снижается щелочная среда почвы. Главной
же причиной является внесение
минеральных удобрений. Для нейтрализации их воздействия на 1 га нужно
внести 300-400 кг карбоната кальция в год, в то время как для нейтрализации
воздействия кислотных осадков достаточно около 10 кг карбоната кальция.
Таким образом, на интенсивно удобренных территориях кислотные осадки играют
только второстепенную роль в закислении почв. Согласно мнению отдельных
специалистов, из-за внесения удобрений в Венгрии может начаться закисление
почвы в катастрофических размерах. Этого можно избежать только регулярным
известкованием почвы, а также путем исключения использования
аммонийсодержащих минеральных удобрений.
Закисление пресных вод. /Собственно говоря, закисление прёсных вод - это
потеря ими способности к нейтрализации. Закисление вызывают сильные
кислоты, главным образом серная и азотная. На протяжении длительного
периода более важную роль играют сульфаты, но во время эпизодических
явлений (например, таяние снега) сульфаты и нитраты действуют совместно. На
значительных территориях при повышении определенных значений кислотности
осадков поверхностные воды оказываются кислыми. Если почва теряет
способность нейтрализовать кислоты, то значение рН может снизиться на 1, 5,
а в крайних случаях — даже на 2 или на 3. Частично закисление происходит
непосредственно под действием осадков, но в большей мере - за счет веществ,
смываемых с территории водного бассейна.
Изменение рН воды одного из шведских озер. Начиная 60-x годов,
кислотность увеличилась почти в 100 раз, т.е. значение рН уменьшилось на 2
(по Ренбергу и Хедбергу)
[pic]
Особенно интенсивно происходит закисление озер в Скандинавских странах
и в Канаде. Большинство скандинавских озер имеют гранитное или бедное
известняками ложе. Такие озера обладают гораздо меньшей способностью к
нейтрализации кислот, чем озера, расположенные на территориях, богатых
известняком. Это связано с тем, что из известняковых почв выделяется ион
гидрокарбоната, который обеспечивает щелочную среду и, следовательно,
способность к нейтрализации кислот. Такая же ситуация сложилась и у
большинства озер в Венгрии. Например, рН воды в оз. Бала-тон больше 8.
Поскольку в химии атмосферы для нейтральной среды принято значение рН = 5,
6, то воду этого озера следует отнести к щелочной.
Процесс закисления поверхностных вод состоит из трех фаз.
1. Убыль ионов гидрокарбоната, т.е. уменьшение способности к
нейтрализации при неизменяющемся значении рН.
2. Уменьшение рН при уменьшении количества ионов гидрокарбоната.
Значение рН тогда падает ниже 5, 5. Наиболее чувствительные виды живых
организмов начинают погибать уже при рН = 6, 5 (рис. 25).
3. При рН = 4, 5 кислотность раствора стабилизируется. В этих условиях
кислотность раствора регулируется реакцией гидролиза соединений алюминия. В
такой среде способны жить только немногие виды насекомых, растительный и
животный планктон, а также белые водоросли.
Многие виды животных и растений начинают гибнуть уже при зачениях рН <
6. При рН < 5 не обеспечиваются условия для нормальной жизни (по данным
SNV).
Гибель живых существ помимо действия сильноядовитого иона алюминия может
быть вызвана и другими причинами. Под воздействием иона водорода, например,
выделяются кадмий, цинк, свинец, марганец, а также другие ядовитые тяжелые
металлы. Количество растительных питательных веществ, например, фосфора,
начинает уменьшаться, так как в растворе ион алюминия образует с ионом
ортофосфата нерастворимый фосфат алюминия:
[pic],
который осаждается в форме донного осадка. Гибель водных живых сообществ
может приводить к за-кислению и выделению тяжелых металлов, а также к
нарушению экологического равновесия. Уменьшение рН воды идет параллельно с
сокращением популяций или гибелью рыб,
Чувствительность водных организмов к снижению рН в пресных водах.
[pic]
земноводных, фито- и зоопланктона, а также множества прочих живых
организмов. Можно заметить характерные различия (во флоре и фауне) озер,
вода которых имеет близкий состав питательных веществ и ионов, но различную
кислотность. До определенных пределов млекопитающие, в том числе и человек,
защищены от вредного влияния кислотности, однако в организмах водных
животных накапливаются ядовитые тяжелые металлы, которые могут попасть в
пищевую цепочку. Наибольших масштабов достигло закисление озер и рек в
Швеции, Норвегии, США, Канаде, но этот процесс уже начал распространяться в
Дании, Бельгии, Голландии, ФРГ, ГДР, Шотландии и Югославии.
Изучение 5000 озер южной Норвегии показало, что в 1750 из них исчезли
популяции рыб, а 900 другим озерам угрожает серьезная опасность. Гибель
рыбы из-за постоянного выпадения кислотных осадков продолжается.
В южной и средней Швеции отмечены потери рыбы в 2500 озерах, то же самое
предполагается еще в 6500 озерах, где обнаружены признаки закисления. Почти
в 18 000 озерах рН воды меньше 5, 5, что неблагоприятно влияет на популяцию
рыб. В Канаде и северной части США существуют аналогичные проблемы. В
Онтарио приблизительно 50 тыс. озер, имеющих гранитное ложе, подвержены
относительно сильному действию соединений серы. В Квебеке чувствительные к
загрязнениям территории распространены еще больше. На основании
скандинавского опыта ожидается, что в будущем эти озера начнут закисляться.
В северной части США уже подмечено сокращение популяции лосося
приблизительно в 100 озерах. Проблем, связанных с закислением поверхностных
вод, в Венгрии, к счастью, не возникает, поскольку в этих водах имеется
большое содержание карбонатов и гидрокарбонатов, которые обеспечивают
способность нейтрализовать кислоты. Проведенные в различных водах
исследования по нагрузке и расчеты на моделях показывают, что воды
венгерских рек и озер в большинстве своем способны выдерживать на
протяжении долгого времени даже возросшие нагрузки. Исключением являются
только некоторые водохранилища, вода которых химически нейтральна, а
следовательно, способность их к выравниванию кислотности относительно мала
Непосредственные (прямые) воздействия. Гибель растений.
Непосредственная гибель растений в наибольшей степени ощущается вблизи
от выбросов загрязнений, в радиусе некольких десятков километров от их
источника. Главной причиной является высокая концентрация двуокиси серы.
Это соединение адсорбируется на поверхности растения, в основном на его
листьях, и оказывает на него вредное влияние. Двуокись серы, проникая в
организм растения, принимает участие в различных окислительных процессах.
Эти процессы протекают с участием свободных радикалов, образованных из
двуокиси серы в результате химических реакций. Они окисляют ненасыщенные
жирные кислоты мембран, тем самым изменяя их проницаемость, что в
дальнейшем отрицательно влияет на многие процессы (дыхание, фотосинтез и
др.).
Непосредственные воздействия на растения могут принимать различные
формы: 1) генетические изменения; 2) видовые изменения; 3)нанесение прямого
вреда растительности. Естественно, в зависимости от чувствительности вида и
размеров нагрузки масштаб воздействия может простираться от восполнимого
(обратимого) ущерба до полной гибели растения.
В первую очередь погибают наиболее чувствительные виды, например,
отдельные лишайники, которые могут сохраниться только в самой чистой среде,
поэтому их считают "индикаторами" чистого воздуха. Обычно в
сильнозагрязненных местах образуется "лишайная пустыня". В современном
городе она существует уже при средней концентрации двуокиси серы 100
мкг/м". Во внутренних его районах лишайник вообще отсутствует, а на
окраинах его можно встретить очень редко. Впрочем, существуют также виды
лишайника, хорошо переносящие нагрузки двуокиси серы, поэтому отдельные
сопротивляющиеся виды иногда занимают место погибших видов лишайника.
Однако кислотные атмосферные соед
| | скачать работу |
Влияние кислотных осадков на биосферу Земли |