Кислотные дожди
Осадки, вызванные загрязнением окружающей среды, являются глобальной экологической проблемой. Частота их появления с каждым годом возрастает, что беспокоит не только научное сообщество, но и общественность. Ядовитые осадки негативно влияют на организм человека, флору и фауну планеты. Прогулявшись под кислотным дождем можно столкнуться с сердечными и легочными патологиями.
Общие сведения
Кислотными называют не только дожди, но и прочие виды осадков (град, снег, туман), в составе которых присутствуют кислоты. То есть для таких осадков характерен пониженный водородный показатель, характеризующий уровень ионов водорода в жидкости. Чем выше концентрация водородных ионов, тем кислее жидкость.
Нормальная дождевая вода не должна иметь pH ниже 5,6. Если значение ниже, то говорят о кислой воде. Основными компонентами кислотных дождей являются серные и азотные оксиды, хлористый водород и некоторые органические соединения. Особо токсичным, приносящим наибольший вред биосфере компонентом, является диоксид серы. Для этого химического соединения характерен наибольший вес среди токсичных атмосферных веществ.
Токсичные вещества, попадая в воздух, в атмосфере контактируют с углекислотой, водой, солнечной радиацией, образуя молекулы кислот. С мельчайшими каплями воды кислоты устремляются в верхние атмосферные слои, где образуются облака, из которых на землю выпадают кислотные дожди.
Сегодня уже не редкость осадки на 2 – 3 pH ниже нормы. Проблема наиболее характерна для стран с развитой тяжелой промышленностью: Китая, США, России. Фиксировались случаи, когда на территории этих стран в результате интенсивной работы предприятий металлургии выпадали осадки, pH которых составлял всего 2 – 3 единицы. Под ударом находятся и соседние страны (Канада, Мексика, Япония, Корея), ведь отравленные облака могут перенестись ветрами куда угодно.
Причины возникновения
Кислотосодержащие осадки существовали и негативно влияли на экосистему планеты всегда, но раньше они имели исключительно природное происхождение. А сегодня основными причинами возникновения кислотных дождей являются антропогенные факторы:
- токсичные выбросы предприятий тяжелой промышленности;
- выхлопные газы транспорта;
- добыча и переработка угля, нефти, газа;
- сжигание любых видов органического топлива;
- использование азотистых удобрений;
- фреоновые выбросы из кондиционеров, холодильных установок;
- использование хлороводородных аэрозолей.
Природными факторами, вызывающими токсичные осадки, являются:
- вулканические извержения, при которых атмосфера заполняется большим количеством серы;
- гниющие животные и растительные останки, выделяющие газообразную серу;
- молнии, приводящие к появлению в атмосфере соединений азота.
Последствия
Отрицательных последствий выпадения кислотных дождей множество. Ядовитые осадки приводят к:
- нарушению экобаланса водоемов;
- окислению почвы;
- угнетению жизнеспособности растений;
- ухудшению здоровья людей;
- разрушению построек, архитектурных объектов.
Прежде всего, следует рассказать о влиянии кислотных дождей на человека. У людей, вышедших в дождливую погоду без зонта, могут обостриться симптомы аллергии или астмы, появиться злокачественные новообразования. Особенно чувствительны к атмосферным токсинам маленькие дети.
Из-за образования кислотных дождей страдают все части биосферы:
- Наиболее негативное воздействие оказывается на гидросферу, причем как прямое, так и косвенное. Под прямым влиянием подразумевается отравление и гибель рыбы из-за непосредственного попадания ядовитых веществ в водоем. Косвенное влияние означает, что токсичные осадки разрушают донные известняковые и прочие породы. Содержащиеся в породах тяжелые металлы растворяются в воде, в итоге крупные популяции рыб погибают или подвергаются мутации.
- Для плодородных почв кислотосодержащие осадки – экологическое бедствие. Окисленный грунт подвергается коррозии, становится непригодным для хозяйственного использования.
- Значительным последствием кислотных дождей является угнетение растительности. Хлористые и азотистые виды кислотных дождей нарушают обменные реакции между почвой и корневой системой, в результате развитие корней замедляется, повышается чувствительность растений к температурным колебаниям и атакам насекомых-вредителей. Ядовитые дождевые капли оставляют на листьях ожоги. Бывали случаи, когда пораженные деревья полностью сбрасывали листву.
Опасность кислотных осадков также заключается в негативном воздействии на архитектурные объекты. Кислоты постепенно разъедают камень, бетон и прочие материалы, составляющие основу строительных конструкций.
Это может привести к обрушению отдельных частей зданий. Выпадением кислотных дождей обусловлено постепенное разрушение памятников архитектуры, статуй, уличных скульптур.
Методы борьбы
Решением проблемы кислотных дождей бессмысленно заниматься на локальном уровне. Это задача глобального характера, с ней можно справиться только общими усилиями всех развитых стран.
Главный метод борьбы с экологической проблемой – сокращение токсичных выбросов с предприятий. Пока процесс обратный – количество выбросов с каждым годом возрастает. Промышленные предприятия – основной источник вредных поступлений в атмосферу – следует оборудовать фильтрационными установками и очистительными сооружениями. Ученые всего мира работают над созданием систем очистки для повышения экологической безопасности промышленных предприятий.
Рассуждая на тему того, как бороться с кислотными дождями, следует учитывать еще один загрязняющий фактор – транспорт. От автомобилей, конечно, никто не откажется. Но сегодня автомобильный рынок предлагает экологически безопасную продукцию – электромобили и гибриды. Многим известна продукция компании Tesla, работающая на аккумуляторных батареях.
Визуально кислотосодержащие осадки не отличаются от нормальных, поэтому людям, выходящим в дождливую погоду на улицу, следует соблюдать меры предосторожности: надевать дождевик, брать с собой зонт. Следует остерегаться попадания дождевых капель на открытые участки тела. После дождя, находясь в помещении, не стоит сразу открывать окна и форточки, иначе со свежим воздухом можно вдохнуть токсичные летучие вещества.
Сегодня действуют международные и национальные проекты, направленные на защиту окружающей среды, предполагающие оснащение предприятий очистными установками. Для защиты водоемов от воздействия вредоносных осадков используют известкование.
Источник
Способы защиты от кислотных дождей
1.3. Способы защиты от кислотных дождей.
Наиболее эффективным способом защиты следует считать значительное сокращение выбросов двуокиси серы и окиси азота. Этого можно достичь несколькими методами, в том числе путем сокращения использования энергии и создания электростанций, не использующих минеральное топливо. Другие возможности уменьшения выброса загрязнений в атмосферу – удаление серы из топлива с помощью фильтров и регулирование процессов горения.
Лучше всего было бы использовать топливо с низким содержанием серы. Однако таких видов топлива очень мало. Удаление серы из мазута и угля – процесс очень сложный и дорогой, а в результате удается освободить всего 30-50% серы.
Количество оксида азота, который образуется при горении, зависит от температуры горения. Выявлено, что чем меньше температура горения, тем меньше возникает оксида азота, к тому же количество NO зависит от времени нахождения топлива в зоне горения и от избытка воздуха. Таким образом, соответствующим изменением технологии можно сократить количество выбрасываемого загрязняющего вещества.
2. Дождевая вода – показатель загрязнения атмосферы.
В ходе работы были исследованы 3 образца воды. Сбор каждого из них проводился в районе дома №36 по улице Евсевьева г. Саранска (частная застройка) следующим образом: на расстоянии от земли примерно 1 метр устанавливалась ёмкость, над которой ничего не было (деревья, крыши домов и т. д.). Затем собранную воду переливали в чистую посуду, отмечая дату сбора и направление ветра.
2.1. Определение рН среды.
pH определялся с помощью прибора «Ионометр универсальный ЭВ-74».
| Дата сбора дождевой воды | рН | Направление ветра |
| 3. 10. 2004 | 7 | западное |
| 5. 10. 2004 | 6.3 | северо-западное |
| 24.10.2004 | 6.6 | северо-западное |
2.2.Качественный анализ дождевой воды.
Для проведения качественных реакций на различные ионы отбирали некоторое количество исследуемой дождевой воды, и, создавая нужные условия, добавляли необходимый реактив.
При добавлении к данному образцу раствора ВаСl2 в среде HCl наблюдали небольшое помутнение раствора, что свидетельствует о малом содержании в исследуемом растворе сульфат-ионов.
Наличие ионов NO3- определялось добавлением дифениламина (C6H5NHC6H5) в присутствии серной кислоты. Раствор приобрел синий цвет, что говорит о присутствии нитрат-ионов.
Для определения хлорид-ионов в исследуемом образце воды добавляли раствор AgNO3 в среде азотной кислоты. Раствор слабо помутнел. Это показывает, что ионы хлора содержаться в малом количестве.
Для определения ионов ртути (Hg2+) добавляли раствор SnCl2. Наблюдали выпадение белого осадка, что говорит о содержании ионов ртути в воде.
На хром (VI) была проведена качественная реакция с тиосульфатом аммония ((NH4)2S2O3) в сернокислой среде. После растворения тиосульфата аммония был добавлен дифенилкарбазид, раствор приобрел красно-коричневый цвет, что свидетельствует о присутствии хромат-ионов.
Для определения ионов железа (III) добавляли раствор тиоцианата аммония (NH4CNS) в сернокислой среде. Раствор приобрел слабое кроваво-красное окрашивание, что свидетельствует о присутствии в исследуемом образце воды ионов Fe3+.
Результаты качественного анализа для всех трех образцов совпали.
2.3. Сравнение результатов анализа с данными ГОСТа.
В ходе сравнения результатов с данными ГОСТа для питьевой воды были сделаны следующие заключения. pH соответствует норме (по ГОСТу – 6-9), содержание SO42-, NO3-, Cl- и ионов железа также допустимо. Но недопустимым является содержание ионов Hg2+ и ионов Cr6+. Ртуть поражает нервную систему, поэтому она причислена к нейротропным ядам. Кроме того, этот опасный металл накапливается в костях. Люди с хронической интоксикацией ртути страдают эмоциональной неустойчивостью, неврастенией, вегето-сосудистой дистонией, неадекватным поведением, страшными головными болями и ломотой в костях, 50% из них беззубые. Как утверждают медики, такие больные выздоровлению не подлежат. У женщин велика опасность выкидышей, преждевременных родов, появления слабоумных детей.
Токсическое действие хрома на человека во всех случаях приводит к ухудшению показателей обмена веществ. Соединения хрома вызывают местное раздражение кожи и слизистых, приводящих к их изъязвлению, а при вдыхании аэрозолей — к прободению хрящевой части носовой перегородки, поражению органов дыхания вплоть до развития пневмосклероза. Общетоксическое действие соединений хрома сказывается в поражении печени, почек, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы. Независимо от пути введения соединений хрома в организм, в первую очередь поражаются почки — сначала канальцевый аппарат, затем сосудистая сеть с преимущественным поражением клубочков. Все соединения хрома, попадая в организм человека, изменяют активность ферментов и угнетают тканевое дыхание. Аллергическое действие этих соединений проявляется приступами, сходными с бронхиальной астмой, и развитием кожной сенсибилизации, являющейся причиной «хромовых экзем». Имеются данные, свидетельствующие о более высокой заболеваемости и смертности от рака органов дыхания и пищеварения среди работающих на хромовых производствах.
Причиной появления ионов ртути в дождевой воде скорее всего является то, что на территории Саранского Электролампового завода (СЭЛЗ) находится ртутный цех (цех № 8), который расположен в черте города. Не исключено, что и другие заводы производят выбросы ртути.
Хромирование различных деталей производится на многих заводах нашего города (в том числе и на СЭЛЗе), отсюда можно сделать вывод, что и это является причиной попадания ионов хрома в дождевую воду.
Также нельзя упускать из вида тот факт, что при сборе осадков направление ветра было либо западным, либо северо-западным и пары ртути могли быть принесены из других городов.
В ходе проведенной исследовательской работы были рассмотрены факторы окружающей среды, отрицательно влияющие на организм человека, в частности влияние кислотных дождей. Были проведены эксперименты по определению рН дождевой воды (результаты которых соответствуют стандарту), а также по определению различных ионов (содержание ионов ртути и хрома свидетельствует о некоторой степени загрязненности дождевой воды). Итогом работы стали расширенные знания о факторах окружающей среды, отрицательно влияющих на организм человека, в частности о кислотных дождях (исследуемые дожди таковыми не оказались), выявление недопустимого содержания ионов ртути в исследуемой дождевой воде, собранной в районе дома №36 по улице Евсевьева города Саранска. Возможная причина небольшого содержания различных ионов – расположение данного дома в непромышленной части города. Присутствие ионов ртути — расположенный в черте города ртутный цех СЭЛЗа, хрома – нахождение в черте города заводов, использующих хром в своем производстве.
1.Хорват Л., Кислотный дождь. М.: Стройиздат, 1990.
2.Барков С. А., Ронжина Н. М., Качественный анализ. М.: Высшая школа, 1962.
3.Шапиро С. А., Шапиро М. А., Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 1963.
4. Неймарк А.М. Основы химического анализа. М.: Просвещение, 1
Источник
