Как выглядит кислотный дождь в реальной жизни

Обновлено: 05.07.2024

К сожалению, визуально отличить кислотный дождь от дождя с нормальным уровнем pH не представляется возможным. Но если вы житель крупного города с большим количеством автотранспорта и промышленных предприятий, то будьте уверены, что дождь, туман или снег, который наблюдается в вашем городе, скорее всего, насыщен токсичными кислотами. Но даже если вы счастливый обитатель сельской местности, а до ближайшего города сотни километров, то и тут не стоит рассчитывать на безопасность осадков, и вот почему.

Для начала стоит разобраться, что же такое кислотные осадки и как они образуются. Увы, это не преувеличенная опасность, растиражированная СМИ ради привлечения внимания, а реальная проблема практически всех современных стран мира. Нормальный показатель кислотности осадков равен 5,6-5,7, в то время как кислотные дожди и туманы имеют уровень pH 2,5-5. Все дело в серной (H₂SO₄) и азотной (HNO₃) кислотах, которые содержатся в составе таких осадков. Кислоты в свою очередь образуются в результате химической реакции оксидов серы и оксидов азота с водой. Названные выше оксиды — это обязательная составляющая любого атмосферного воздуха в крупных городах, так как они являются компонентами выбросов промышленных предприятий и автомобильного транспорта.

Но кислотные осадки наблюдаются не только в крупных городах по всему миру, но и в отдаленных регионах. Образующиеся над городами токсичные вещества переносятся вместе с воздушными массами на большие расстояния. Конечно, их концентрация со временем уменьшается, так как происходит рассеивание загрязняющих частиц, но они в конечном итоге попадают на землю вместе с осадками. Из-за трансграничного переноса воздушных масс страдают соседние страны, что нередко служит причиной взаимных претензий и конфликтов. Так, например, скандинавские страны, такие как Швеция и Норвегия являются заложниками своего географического положения, так как именно к ним вместе с доминирующими западными ветрами попадает значительное количество оксидов азота и серы, которые производятся на территории Великобритании , Франции и Германии . В странах Северной Европы часто выпадают кислотные осадки, благодарить за которые стоит соседей из Западной Европы. Похожая ситуация наблюдается в Европейской части России , где, по подсчетам специалистов, около 40% выпадающей с осадками серы поступает из Польши , Украины , Германии и других стран Европы. Канада также страдает от кислотных осадков, причиной возникновения которых являются воздушные массы из соседних США . Вот по этой причине даже аграрные страны, не вносящие большой вклад в загрязнение атмосферы, могут пострадать от кислотных осадков, причиной которой будут их близкие и отдаленные соседи.

Чаще всего кислотные дожди наблюдаются после длительного периода жаркой и сухой погоды. То есть типичные летние грозы и ливни, которые приходят на смену палящему солнцу и длительному периоду ясной погоды, как раз и содержат высокое количество агрессивных кислот. Чем же опасны эти дожди, и неужели незначительная разница в уровне pH имеет такое значение? К сожалению, да. Единичный случай, конечно, не способен кардинальным образом изменить экологическую обстановку, но регулярное выпадение и накопительный эффект дают о себе знать. В первую очередь страдает растительность и водные объекты. Обогащение водоемов кислотами ведет к изменению физико-химических параметров воды, сказывается на ухудшении ее качества и пригодности для обитания водной флоры и фауны. Любая растительность, в том числе леса и посевы сельскохозяйственных культур, также страдают от контакта с насыщенными кислотой осадками, что приводит к деградации естественных насаждений и потере урожайности. Кроме того, от токсичных осадков страдает и сама городская среда. Разрушение памятников архитектуры, коррозия элементов современных зданий, повреждения автомобилей — вот лишь неполный перечень проблем, вызванный ими. Но, конечно, итоговый негативный эффект от таких осадков — это ухудшение здоровья людей. Ну а на приведенной ниже карте можно наблюдать, в каких регионах России чаще всего выпадают осадки с повышенным содержанием серы, в том числе и серной кислоты.

Центральный федеральный округ , Санкт-Петербург и Ленинградская область , Южный Урал, Норильский регион — лидеры по количеству кислотных осадков в стране

Стоит отметить, что кислотные дожди могут образоваться и в результате естественных причин, без непосредственного участия человека. Так, например, такие осадки наблюдаются после извержения вулканов, когда воздух насыщен соединениями серы. Но вклад природных источников существенно ниже, чем антропогенная деятельность человека.

Чем опасен кислотный дождь?

Методы борьбы

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.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ

Кислотный дождь образуется, когда в составе атмосферы преобладают такие вещества, как оксид серы и различные оксиды азота . Причины появления таких газов могут быть самые разные, в основном это происходит в результате автомобильных выбросов, деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций.

Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся : в углях и в руде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы (сернистый ангидрид), оксид серы (серный ангидрид), сероводород — (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота .Вступая в реакцию с водой атмосферы (часто под воздействием солнечного излучения, так называемые «фотохимические реакции»), они превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Причины выпадения кислотных осадков

Считается нормой, когда в атмосферных осадках присутствует слабая угольная кислота. Это признается естественным состоянием. Дело в том, что в воздухе всегда есть углекислый газ, и данная кислота образуется при его взаимодействии с влагой. Аномальные осадки образуются аналогично. Но при этом влага взаимодействует с другими летучими соединениями. В результате облака насыщаются серной или азотной кислотой. При этом, чем сильнее воздух загрязнен соединениями серы или просто серой, или соединениями азота, тем выше концентрация кислоты в осадках.

В числе причин, обусловливающих аномальные осадки, выделяют такие:

При вулканических извержениях происходят выбросы в атмосферу пепла и различных газов. Это и оксиды серы, и сульфаты, и сероводородные вещества.
При разложении органических остатков, как животных, так и растений, в атмосферу попадают соединения серы и азота.
Разряд молнии также обеспечивает естественное загрязнение атмосферы. Признается, что ежегодно за счет молний объем сформированных кислот достигает восьми миллионов тонн.

Вероятно, следует уточнить, что в названых выше случаях образующиеся кислотные дожди имеют естественное происхождение. Вред природе они могут нанести в том случае, когда речь идет о слишком больших загрязнениях. Утверждается, что такое произошло на земле более 250 миллионов лет назад. Это было связано с аномально высоким уровнем вулканической деятельности. Результатом кислотных дождей стало вымирание 95% всех живых организмов.

В настоящее время загрязнение атмосферы, в основном, происходит не из-за природных факторов, а из-за человеческой деятельности. Научным сообществом признается, что антропогенное воздействие в этом отношении сейчас составляет от 89 до 92%. Загрязнение атмосферы при этом происходит из-за:

выбросов предприятий, функционирующих в машиностроение и металлургии, работы тепловых электростанции;
при сжигании каменного угля, нефтепродуктов, газа, дров;
за счет выделения метана, которое происходит на полях, где выращиваются злаковые культуры;
из-за использования удобрений, содержащих азот, а также при обработке посевов пестицидами;
при добыче полезных ископаемых, особенно открытым способом;
фреонами, попадающими в атмосферу из неисправных холодильников;
при использовании аэрозолей, в составе которых имеется хлороводород.

Меры борьбы с кислотными осадками

Разработкой мер, направленных на предупреждение вреда от кислотных дождей, занимаются в Соединенных Штатах , в России , в Китае . Причина – в этих странах находится большое количество предприятий, добывающих каменный уголь. Много и металлургических предприятий.

Борьба с экологическими проблемами в локальных масштабах невозможна. Нужен комплексный подход по сокращению вредных выбросов, кислотообразующих веществ в атмосферу, воду и почвы, который возможен лишь при межгосударственном сотрудничестве. Применение альтернативных источников энергии без использования угля, нефти и газа также приводит к сокращению кислотных осадков. Поможет также использование низкосернистого угля или его очистка от серы. Такие работы ведутся.

Конструкторы разрабатывают высокопроизводительные воздушные фильтры и очистные системы. Однако в короткие сроки решить такие проблемы нельзя. Негативные последствия от загрязнения атмосферы с последующим выпадением кислотных дождей продолжают возрастать ежегодно, за образование кислотных дождей ответственны многие крупные промышленные предприятия.

Поскольку проблема не решена, и ее решение – дело будущего, желательно принятия мер личной безопасности. Если появляется информация о возможном выпадении кислотных осадков, желательно не выходить из помещений. В случае, когда такое невозможно, следует обязательно пользоваться зонтом. Можно обезопасить себя и используя такую одежду, как длинный плащ и непромокаемая обувь.

Без соответствующего анализа невозможно определить, присутствует ли в дожде, снеге, тумане кислота. Поэтому, если получено предупреждение об угрозе осадков с кислотой, следует особо тщательно закрывать двери и окна жилых домов и производственных помещений. В таких случаях всегда присутствую летучие соединения, способные оказывать вредное воздействие и тогда, когда человек не находится под дождем или снегом.

Кислотные дожди – причины возникновения и последствия, пути решения проблемы

В последние годы многим людям приходится сталкиваться или хотя бы слышать о таком явлении, как кислотный дождь. Такое атмосферное явления происходит из-за загрязнения атмосферы и воды различными техногенными загрязнениями. Первый зафиксированный кислотный дождь выпал в 1872 году.

Последствия: чем опасны кислотные дожди

Кислотные дожди способны нанести вред целым регионам. Время полного разложения токсичных соединений, попавших в почву или воду, доходит до 15-и лет. Какой вред растениям наносят кислотные дожди? Оказавшись в грунте, эти вещества разрушают все то, что необходимо растениям. При этом происходит высвобождение солей таких металлов, как свинец, алюминий и ртуть. На такой почве растения просто не могут существовать. Если в дожде присутствует высококонцентрированная кислота, погибают взрослые растения и семена. Одновременно часть ядовитых соединений отравляет и воздух.

Глобальные проблемы

Под воздействием кислотных дождей появляются такие глобальные экологические проблемы:

Изменяется структура воды. Повышается ее жесткость, воду насыщают токсины и кислоты. Кислотные дожди наиболее опасны для растительного и животного мира. результате животные и растения погибают. Случается, что после таких дождей содержание в воде тяжелых металлов оказывается выше предельно-допустимых норм в 8 раз.
Из-за того, что листья и корневая система растений повреждается, растения погибают. Следствие – гибель травоядных, что вынуждает хищных животных переходить на другие территории. То есть, нарушаются пищевые цепочки.
Загрязненный верхний слой почвы из-за ветров продолжает загрязнять воздух. Ветер переносит ядовитую пыль на значительные расстояния, отравляя природу и там.

Влияние на человека

Кислотные дожди отрицательно влияют и на человека. Взаимодействуя с рядом строительных материалов, они освобождают из них поликарбонаты. Разрушение достигает такого уровня, что эти вещества, а также влага воздуха начинают окислять металлы, имеющиеся в сооружениях. Из-за этого постройки довольно быстро разрушаются. Из-за кислотных дождей погибает сельскохозяйственный скот, страдают посевы и обитатели водоемов в рыбных хозяйствах.

Под воздействие кислотных дождей у людей развиваются такие заболевания, как: бронхит, воспаление легких, трахеит, бронхиальная астма. В ряде случаев люди даже получают химические ожоги.

К сожалению, этим дело не ограничивается. Мясные изделия, рыба, продукты, изготовленные из растений, оказываются насыщенными ртутью, свинцом, серой, мышьяком, селеном наносят вред здоровью человека. Сохраняются в продуктах животного происхождения и кислоты, и соли, из-за которых происходят пищевые отравления. При этом страдают печень, поджелудочная железа, почки, кровеносная и нервная системы.

Экономические последствия

Кислотные дожди наносят значительный вред и экономике. Для компенсации вреда, нанесенного сельскому хозяйству, лесу, водным объектам требуются значительные затраты. Поскольку страдают и посевные площади, потери урожая достигают больших значений.

Следствием может стать голод, особенно, если речь идет о слабо развитых регионах.

Так как из-за химических ожогов, болезней, вызванных попавшими в организм вредными соединениями, появляется необходимость в оказании медицинской помощи в значительных объемах, возрастают затраты на медицинские препараты и работу медперсонала. Стоимость компенсации последствий только при реализации такой программы достигает десятков миллиардов долларов.

Территории, подверженные кислотным осадкам

В прошлом веке, особенно в его последние десятилетия, это явление уже не являлось чем-то очень необычным. Где образуются кислотные дожди? Такие дожди (а в это понятие также входят и кислотные град, и такой же снег) с относительной регулярностью выпадают и в Европе, и в России , и в США .

Экологами разработана карта, на которой подробно обозначена каждая территория, подвергающаяся таким опасным явлениям.

На территории большинства субъектов Российской Федерации выпадение серы и нитратного азота от собственных источников не превышает 25 процентов от их суммарных выпадений. Вклад собственных источников по сере превышает этот порог в Мурманской (70%), Свердловской (64%), Челябинской (50%), Тульской и Рязанской (по 40%) областях и в Красноярском крае (43%).

На Европейской территории России только 34 процента выпадений серы имеет российское происхождение. Из оставшейся части 39 процента поступает от европейских стран, а 27% из других источников. При этом наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды вносят соседние страны: Украина , Польша , Германия , Белоруссия и Эстония .

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:

гниющие животные и растительные останки, выделяющие газообразную серу; , 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.

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.

Как образуются кислотные дожди —

Механизм образования кислотных осадков можно просто объяснить химическими формулами. Значительную роль в образовании кислотных осадков играют выбросы вредных веществ, происходящих при работе добывающих и перерабатывающих предприятий. В этих выбросах встречается до 65% серы и ее соединений. Они растворяются во влаге.

Серные дожди

При попадании в атмосферу диоксида серы происходит реакция, называемая фотохимическим окислением с образованием серного ангидрида. Следующая реакция – его взаимодействие с водяным паром, в результате чего образуется сернистая кислота. Но процесс на этом не останавливается. Взаимодействие это соединения с водой продолжается, и эта кислота превращается в серную.

Азотные дожди

Половина кислотных дождей является азотными. В этом случае формирование дождевой влаги происходит за счет азотосодержащих соединений. Растворяясь в паре, они становятся азотистой или азотной кислотой. Когда такой дождь выпадает на землю, химическая реакция продолжается в почве. При этом происходит образование нитратов и нитритов.

Соляные дожди

Случается, что под воздействием соединений, содержащих хлор, формируются соляные дожди. Этот газ оказывается в воздухе одновременно с метаном. Такое происходит при выбросах ряда промышленных предприятий и при горении мусора.

Кроме названых веществ в атмосферу попадают и соединения, являющиеся в высокой степени токсичными. Виновниками также являются промышленные предприятия. Свою долю вносят и испарения, происходящие при разложении бытовых отходов.

Что такое кислотные дожди?

Кислотный дождь – это осадки, в которых вода имеет низкий уровень рН. Таким показателем отображается концентрация водорода.

Нормальным показателем считается 5,6. Если с водой взаимодействуют газы, то показатель снижается до 1–4. Это становится причиной гибели микроорганизмов. Погибают и клетки более сложных организмов.

Признается, что кислотные дожди – это глобальная экологическая проблема. Идут они все чаще. Это не может не вызывать беспокойства и у научного сообщества, и у общественности. Выпадение ядовитых осадков отрицательно отражается на растительном и животном мире все земли.

Страдают от этого и люди. Порой достаточно просто побыть под кислотным дождем и получить легочное или сердечное заболевание.

Как уже было сказано, кислоты могут присутствовать не только в дожде, но и в снеге, в граде. Мало того, они могут находиться даже в тумане. При этом, чем выше концентрация во влаге каких-либо примесей, тем больший вред она наносит.

Чаще всего для выявления кислоты в атмосферной влаге требуются лабораторные анализы. Но порой об этом говорит появляющееся у человека чувство жжения при дыхании и даже на коже. Во многих случаях при таких осадках присутствует кисловатый запах. Признаком загрязнения является и изменившийся цвет воды. Если в таких условиях находиться на открытом пространстве, то все может закончится даже кислотными ожогами.

Кислотный дождь представляет собой разбавленную кислоту. Из-за этого воздух и почва (прежде всего, плодородный слой) насыщаются токсинами. Из-за кислоты погибают животные и растения, разрушаются минералы, пищевые продукты становятся просто ядовитыми.

Возрождение пострадавшей территории происходит в течение длительного времени. Кислота, проникая в почву, постепенно опускается в глубину, заражая грунтовые воды.

ИСТОРИЯ ТЕРМИНА

Впервые странное явление в городе Манчестер обнаружил английский ученый Роберт Смит в 1872 году. Заинтересовал его не проходящий викторианский смог, нависший над городом. В те времена ученые не поверили в теорию, основанную на существовании кислотных дождей. Но сегодня никто уже не сомневается, что кислотные осадки являются причиной гибели лесов, урожаев и растительности, разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

Как ни странно, вода обычного дождя не является абсолютно нейтральным раствором. За ей слабую кислoтность отвечают природные вещества атмосферы, как углекислый газ, вступающий в реакцию с дождевой водой. В результате чего образуется угольная кислота. Нормой кислотности является 5-6, 5-7 , но в реальности показатель кислотности может варьироваться в зависимости от местности. По большей части это зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере на той или иной территории.

В 1883 году шведский ученый Сванте Август Аррениус ввел в обращение два термина — кислота и основание . Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода. Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы. Водородный показатель является показателем степени концентрации ионов водорода в растворе и его используют в том числе и в качестве показателя кислотности воды.

Читайте также: