Кислотный дождь

Нижегородский государственный

технический университет им. Р.Е. Алексеева.

 

 

 

 

 

 

Кафедра « Производственная безопасность экологии»

 

 

Реферат

«Кислотный дождь»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Выполнил :      студент группы 10-СУ-2

Лоханов.С.А

 

 

 

  Проверил :      Васильев.С.А

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород.

2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………2

1. Понятие кислотности……………………………………………………...3

2. Влияние кислотных дождей на экосистемы и людей…………………...6

Заключение…………………………………………………………………..13

Список используемой литературы…………………………………………15

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность  изучения данной темы непосредственно  связана с все более ухудшающейся экологической ситуацией, как в  нашей стране, так и непосредственно  во всем мире.

Подчеркивая данное обстоятельство, необходимо отметить, что несколько лет назад выражения «кислотные осадки» и «кислотные дожди» были известны лишь исключительно ученым, посвященным в определенных, специализированных областях экологии и химии атмосферы. За последние несколько лет эти выражения стали повседневными, вызывающими беспокойство словами во многих странах во всем мире.

Кислотные осадки являются проблемой, которая  в случае ее бесконтрольного развития, может вызвать в результате существенные экономические и социальные издержки.

Окисление почв и вод – это комплекс причин, исходных условий и следующих  один за другим процессов в химической и биологической системах, которые  мы обобщенно называем нашей окружающей средой.

Часть процессов  окисления является природной, но данные изменения кислотности в системах почвы и воды, ни по скорости, ни по общему охвату, не могут быть сравнены с окислением, ставшим результатом собственной деятельности человека в промышленной и энергетической областях, а также в определенной части современного использования земли.

Исходя  из всего вышеизложенного, целью  данной работы является необходимость  охарактеризовать сущность понятия  «кислотный дождь», а также описать  влияние этого явления на экосистемы и людей.

 

1. Понятие кислотности

 

Чтобы более  полно охарактеризовать понятие  «кислотный дождь», на наш взгляд, необходимо определиться с терминологией.

Впервые данный термин был употреблен в 1872 году англичанином Ангусом Смитом, изучавшим эффекты смога в Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и к теории кислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же в их существовании нет никаких сомнений.

В силу этого, необходимо рассмотреть само понятие  «кислотность».

Термин  «кислотность водного раствора» - это  химический термин. Кислотность водного  раствора определяется присутствием в  нем положительных водородных ионов  Н+ и характеризуется концентрацией  этих ионов в одном литре раствора C(H+) (моль/л или г/л). Щелочность водного  раствора определяется присутствием гидроксильных  ионов ОН– и характеризуется  их концентрацией C(ОН–) .

Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентраций водородных и  гидроксильных ионов – величина постоянная, равная C(H+)·C(OH–) = 10–14, другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот.

Раствор является нейтральным, если концентрации водородных и гидроксильных ионов  одинаковы и равны (каждая) 10–7 моль/л. Такое состояние характерно для  химически чистой воды.

Из сказанного следует, что для кислых сред выполняется  условие:

10–7 < C(H+) ≤ 100, а для щелочных сред: 10–14 ≤ C(H+) < 10–7.

В 1909 г. Сорензеном было предложено применять вместо подлинных  значений C(H+) и C(ОН–) их отрицательные  логарифмы, чтобы избавиться от отрицательных  степеней в значениях C(H+) и C(ОН–). Отрицательный  десятичный логарифм концентрации водородных ионов называется водородным показателем  и обозначается pH: pH = – lg C(H+).

Шкала кислотности  идет от pH = 0 (крайне высокая кислотность) через pH = 7 (нейтральная среда) до pH = 14 (крайне высокая щелочность). Показатель кислотности pH различных веществ, встречающихся в повседневной жизни .

Изменение значения pH на единицу соответствует  изменению концентрации ионов водорода в 10 раз.

Чистая  дождевая вода имеет слабокислый  показатель водорода, так как в  ней присутствуют катионы щелочных элементов (Na+, K+) и анионы, такие как HCO , CO , Cl– и др. В дождевой воде практически нет щелочноземельных элементов (Ca+2, Mg+2), поэтому она мягкая (требуется большое количество этой воды, чтобы смыть мыло или шампунь).

Таким образом, в заключение данного параграфа, мы непосредственно можем сделать  следующий вывод, о том, что согласно учению о кислотности, широко распространенный термин «кислотные дожди» обозначает осадки с pH меньше 5,7.

Виной таким  изменениям — оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемые  в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. В воздушной  среде на частицах сульфатов и  нитратов конденсируются молекулы воды, образуются облачные капельки, которые  при определенных погодных условиях становятся частью дождевых капель или  снежинок. Если концентрация сульфатов  и нитратов в атмосфере велика, то дождь или снег получается значительно  закисленным .

 

2. Влияние кислотных дождей на экосистемы и

людей

 

Выпадение кислотных осадков на современном  этапе биосферы представляет собой достаточно насущную проблему и оказывает достаточно негативное воздействие на биосферу.

Причем  негативное влияние кислотных дождей наблюдается в экосистемах многих стран.

Особенно  негативное воздействие от выпадения  «кислотных дождей» ощутила на себе Скандинавия.

В 70-х  годах 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 подвергнутыми 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.

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.

Суммируя  всё перечисленное можно выделить основные последствия выпадения кислотных осадков.

- Повреждение статуй, зданий 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.

- Повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия.