(Назад)
(Cкачать работу) (Назад) (Cкачать работу)
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
34
Содержание.Стр.
Введение…………………………………………………………………………...3
Определение темы исследования…………………………………………4 Проблемное описание изучаемой системы………………………………6 Выделение блоков модели…………………………………………………7
Поступление в атмосферу соединений серы…………………………8
Виды соединений серы…………………………………………..8 Источники соединений серы……………………………………8
Поступление в атмосферу соединений азота……………………….11
Виды соединений азота………………………………………...11 Источники соединений азота…………………………………..12
Химические превращения соединений серы и азота в атмосфере...14
Химические превращения соединений серы…………………14 Химические превращения соединений азота…………………16
Кислотная седиментация……………………………………………..17
Вымывание кислотных веществ из атмосферы………………17 Сухие осадки……………………………………………………18
Влияние кислотных осадков на природу и человека……………….19
Косвенные воздействия………………………………………...19 Непосредственные (прямые) воздействия…………………….22 Прямые воздействия на человека……………………………...24
Мероприятия по снижению негативного воздействия кислотных
дождей……………………………………………………………………..26
Описание взаимосвязей между блоками системы……………………...29
Заключение…………………………………………………………………...30
Список использованной литературы……………………………………….31 Введение. Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.
Среди весьма серьезных проблем экологического плана наибольшее беспокойство вызывает нарастающее загрязнение воздушного бассейна Земли примесями, имеющими антропогенную природу. Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосферы, в том числе человека. В период промышленной и научно-технической революции увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей антропогенного происхождения. По ориентировочным данным ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенопроизводных и других соединений. Основными источниками атмосферных загрязнений являются энергетические установки, в которых используется минеральное топливо, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, авиационный и автомобильный транспорт.
Определение темы исследования.
Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОx) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы. 1
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + h3O —> h3CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.
Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.
Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и еще во многих странах земного шара.
Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.2
Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца еще не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы...в совокупности приводят к деградации лесов.2. Проблемное описание изучаемой системы.
Имитационная модель возникновения кислотных дождей в атмосфере описывает различные источники выбросов соединений серы и азота в атмосферу, химические реакции, в результате которых в атмосфере образуются серная и азотная кислоты и влияние кислотных осадков на природные экосистемы и человека. Также рассматривается ряд мероприятий по снижению образования кислотных дождей в атмосфере.
На входе модели рассматриваются различные источники поступления окислов серы и азоты. Эти источники могут иметь как природное так и антропогенное происхождение. Вклад антропогенных источников в образование кислотных дождей во много раз превышает вклад природных источников. Поэтому необходимо применение мер по снижению именно антропогенных выбросов окислов серы и азота в атмосферу.
На выходе модели рассматриваются негативные явления, которые возникают в природных экосистемах при воздействии на них кислотных осадков.
Выделение блоков модели.
На основе изучения процесса возникновения кислотных дождей в атмосфере были выделены следующие блоки модели:
Естественные источникиЕстественные источники
Процессы разрушения биосферы Вулканическая деятельность
соединений серы.NOxПочвенная эмиссия оксидов азота.
Грозовые
referat.co
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
I. Понятие кислотности
II. Механизмобразования и выпадения кислотных осадков
III. Влияние кислотныхдождей на экосистемы и людей
Заключение
Список используемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальностьизучения данной темы непосредственно связана с все более ухудшающейся экологическойситуацией, как в нашей стране, так и непосредственно во всем мире.
Подчеркиваяданное обстоятельство, необходимо отметить, что несколько лет назад выражения «кислотные осадки» и«кислотные дожди» были известны лишь исключительно ученым, посвященным вопределенных, специализированных областях экологии и химии атмосферы. Запоследние несколько лет эти выражения стали повседневными, вызывающимибеспокойство словами во многих странах во всем мире [2, с. 3].
Кислотныеосадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного развития, можетвызвать в результате существенные экономические и социальные издержки.
Окислениепочв и вод – это комплекс причин, исходных условий и следующих один за другимпроцессов в химической и биологической системах, которые мы обобщенно называемнашей окружающей средой [2, с. 3].
Частьпроцессов окисления является природной, но данные изменения кислотности всистемах почвы и воды, ни по скорости, ни по общему охвату, не могут бытьсравнены с окислением, ставшим результатом собственной деятельности человека впромышленной и энергетической областях, а также в определенной частисовременного использования земли.
Предметисследования – процесс образования и выпадения кислотных осадков.
Объектисследования – кислотные осадки.
Исходяиз всего вышеизложенного, целью данной работы является необходимостьохарактеризовать сущность понятия «кислотный дождь», а также описать влияниеэтого явления на экосистемы и людей.
Достижениеданной цели предполагает решение ряда следующих актуальных задач:
1. Определитьпонятие «кислотность».
2. Охарактеризоватьмеханизм образования и выпадения кислотных осадков.
3. Выделить основныеособенности влияния кислотных дождей на экосистему и людей.
Впроцессе написания данной работы нами были использованы следующие методы:
1.Анализ источников и используемой литературы.
2.Сравнительный метод.
Даннаяработа была написана с использованием учебной и монографической литературы.
1 Понятие кислотности
Чтобыболее полно охарактеризовать понятие «кислотный дождь», на наш взгляд,необходимо определиться с терминологией. На необходимо отметить, что, несмотряна «постиндустриальное» звучание, этому термину уже более ста лет.
Впервыеон был употреблен в 1872 году англичанином Ангусом Смитом, изучавшим эффектысмога в Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и к теориикислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же в их существовании нетникаких сомнений [7, с. 70].
Всилу этого, нам необходимо рассмотреть само понятие «кислотность».
Термин«кислотность водного раствора» — это химический термин. Кислотность водногораствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н+ ихарактеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора C(H+) (моль/лили г/л). Щелочность водного раствора определяется присутствием гидроксильныхионов ОН– и характеризуется их концентрацией C(ОН–) [7, с. 70].
Какпоказывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентрацийводородных и гидроксильных ионов – величина постоянная, равная C(H+)·C(OH–) =10–14, другими словами, кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличениекислотности приводит к снижению щелочности, и наоборот.
Растворявляется нейтральным, если концентрации водородных и гидроксильных ионоводинаковы и равны (каждая) 10–7 моль/л. Такое состояние характерно дляхимически чистой воды.
Изсказанного следует, что для кислых сред выполняется условие:
10–7< C(H+) ≤ 100, а для щелочных сред: 10–14 ≤ C(H+) < 10–7.
В1909 г. Сорензеном было предложено применять вместо подлинных значений C(H+) иC(ОН–) их отрицательные логарифмы, чтобы избавиться от отрицательных степеней взначениях C(H+) и C(ОН–). Отрицательный десятичный логарифм концентрацииводородных ионов называется водородным показателем и обозначается pH: pH = – lgC(H+).
Шкалакислотности идет от pH = 0 (крайне высокая кислотность) через pH = 7(нейтральная среда) до pH = 14 (крайне высокая щелочность). Показателькислотности pH различных веществ, встречающихся в повседневной жизни [7, с.70].
Изменениезначения pH на единицу соответствует изменению концентрации ионов водорода в 10раз.
Чистаядождевая вода имеет слабокислый показатель водорода, так как в ней присутствуюткатионы щелочных элементов (Na+, K+) и анионы, такие как HCO />, CO />, Cl– и др. В дождевойводе практически нет щелочноземельных элементов (Ca+2, Mg+2), поэтому онамягкая (требуется большое количество этой воды, чтобы смыть мыло или шампунь).
Такимобразом, в заключение данного параграфа, мы непосредственно можем сделатьследующий вывод, о том, что согласно учению о кислотности, широкораспространенный термин «кислотные дожди» обозначает осадки с pH меньше 5,7.
Винойтаким изменениям — оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемыев атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. Ввоздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды,образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условиях становятсячастью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов и нитратов ватмосфере велика, то дождь или снег получается значительно закисленным [1, с.198].
II. Механизмобразования и выпадения кислотных осадков
Поряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредныхэффектов, атмосферным загрязнителем номер один считают диоксид серы [1, с. 129]
Диоксидсеры, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих кобразованию кислот. Частично диоксид серы в результате фотохимическогоокисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО3, который реагируетс водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты: 2SО2 + О2 = 2SО3,SО3 + Н2О=Н2SО4. Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухеобразует кислотный полигидрат SО2 o nН2О, который часто называют сернистойкислотой и изображают условной формулой Н2SО3: SО2 + Н2О=Н2SО3. Сернистаякислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной: 2Н2S03 + 02=2Н2S04.
Аэрозолисерной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы истановятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). При сжиганиитоплива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном присжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву ирастения, делая кислотными росы. Аэрозоли серной и сернистой кислот составляютоколо 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной иазотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водянымпаром атмосферы: 2NО2 + Н2О=НNО3 + НNО2.
Существуютеще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингоматмосферы [1, с. 129].
Находящийсяв атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов;фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора)при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу:антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечноймерзлоте вследствие потепления климата) образует хлоро-водород, хорошорастворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты:
СL.+ СН4 =СH.3 + НС1, Сh4. + С12= СН3С1 + СL.
Поступлениев атмосферу больших количеств SO2 и окислов азота приводит к заметномуснижению рН атмосферных осадков. Это происходит из-за вторичных реакций ватмосфере, приводящих к образованию сильных кислот – серной и азотной. В этихреакциях участвуют кислород и пары воды, а также частицы техногенной пыли вкачестве катализаторов:
2SO2 + О2 + 2Н2О ¾® 2h3SO4;
4NO2 + 2Н2O + О2 ¾®4HNO3.
Ватмосфере оказывается и ряд промежуточных продуктов указанных реакций.Растворение кислот в атмосферной влаге приводит к выпадению «кислотных дождей».
ПоказательрН осадков в ряде случаев снижается на 2 – 2,5 единицы, то есть, вместо,нормальных 5,6 – 5,7 до 3,2 – 3,7 [1, с. 130].
Следуетнапомнить, что рН – это отрицательный логарифм концентрации водородных ионов,и, следовательно, вода с рН = 3,7 в сто раз «кислее» воды с рН = 5,7. Впромышленных районах и в зонах атмосферного заноса окислов серы и азота рНдождевой воды колеблется от 3 до 5 [1, с. 130].
Впервыекислотные дожди были отмечены в Западной Европе, в частности в Скандинавии, иСеверной Америке в 1950-х гг. Сейчас эта проблема существует во всеминдустриальном мире, и приобрела особое значение в связи с возросшимитехногенными выбросами оксидов серы и азота. За несколько десятилетий размахэтого бедствия стал настолько широк, а отрицательные последствия столь велики,что в 1982 г. В Стокгольме состоялась специальная международная конференция покислотным дождям, в которой приняли участие представители 20 стран и рядамеждународных организаций [6, с. 53].
Досих пор острота этой проблемы сохраняется, она постоянно в центре вниманиянациональных правительств и международных природоохранных организаций. Всреднем кислотность осадков, выпадающих в основном в виде дождей в ЗападнойЕвропе и Северной Америке на площади почти 10 млн. км2, составляет5-4,5, а туманы здесь нередко имеют рН, равный 3-2,5. В последние годыкислотные дожди стали наблюдаться в промышленных районах Азии, ЛатинскойАмерики и Африки. Например, в Восточном Трансваале (ЮАР), где вырабатывается4/5 электроэнергии страны, на 1 км2 выпадает около 60 т серы в год ввиде кислотных осадков [5, с. 49].
Втропических районах, где промышленность практически неразвита, кислотные осадкивызваны поступлением в атмосферу оксидов азота за счет сжигания биомассы. ВРоссии наиболее высокие уровни выпадений окисленной серы и оксидов азота (до750 кг/км2 в год) на значительных по площади ареалах (несколько тыс.км2) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны – вСеверо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском и другихрайонах; на локальных ареалах (площадью до 1 тыс. км2) – в ближнемследе металлургических предприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов ипромышленных центров (Москва, Санкт-Петербург, Омск, Норильск, Красноярск,Иркутск и др.), насыщенных энергетическими установками и автотранспортом.Минимальные значения рН осадков в этих местах достигают 3,1-3,4 [5, с. 49].
Специфическаяособенность кислотных дождей – их трансграничный характер, обусловленныйпереносом кислотообразующих выбросов воздушными течениями на большие расстояния– сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени способствует принятаянекогда «политика высоких труб» как эффективное средство против загрязненияприземного воздуха.
Почтивсе страны одновременно являются «экспортерами» своих и «импортерами» чужихвыбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды Россиисоединениями серы вносят Украина, Польша, Германия.
Всвою очередь, из России больше всего окисленной серы направляется в страныСкандинавии. Соотношения здесь такие: с Украиной – 1:17, с Польшей – 1:32, сНорвегией – 7:1 [5, с. 50].
Экспортируется«мокрая» часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадает внепосредственной близости от источника выброса или на незначительном удаленииот него. Обмен кислотообразующими и другими загрязняющими атмосферу выбросамихарактерен для всех стран Западной Европы и Северной Америки. Великобритания,Германия, Франция больше направляют окисленной серы к соседям, чем получают отних. Норвегия, Швеция, Финляндия больше получают окисленной серы от своихсоседей, чем выпускают через собственные границы (до 70% кислотных дождей вэтих странах – результат «экспорта» из Великобритании и Германии).Трансграничный перенос кислотных осадков – одна из причин конфликтныхвзаимоотношений США и Канады.
3. Влияние кислотных дождей наэкосистемы и людей
Выпадениекислотных осадков на современном этапе биосферы представляет собой достаточнонасущную проблему и оказывает достаточно негативное воздействие на биосферу.
Причемнегативное влияние кислотных дождей наблюдается в экосистемах многих стран.
Особеннонегативное воздействие от выпадения «кислотных дождей» ощутила на себеСкандинавия.
В70-х годах в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать рыба, снег вгорах окрасился в серый цвет, листва с деревьев раньше времени устлала землю.Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германиипострадало 30%, а местами 50% лесов [3, с. 67]. И все это происходит вдали отгородов и промышленных центров. Выяснилось, что причина всех этих бед —кислотные дожди.
ПоказательрН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этихизменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буфернымивозможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты исохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы небеспредельны.
Вводоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшиеколичества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, чтоведет к снижению кислотности воды. Использование фосфата дешевле, чем извести,кроме того, фосфат оказывает меньшее воздействие на химию воды.
Земляи растения, конечно, тоже страдают от кислотных дождей: снижаетсяпродуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняетсясостав почвенных микроорганизмов.
Огромныйвред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинностьна больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, которыйтоксичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкостиветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чемлистья, 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 опадаетлиства, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновленияхвойных и лиственных лесов не происходит.
Всебольший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам:повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках,растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезнями паразитам, падает урожайность.
Специалистыамериканского университета штата Северная Каролина изучили воздействие,оказываемое кислотными дождями на растения в период их максимальнойвосприимчивости к факторам внешней среды. Под влиянием кислотных дождейнепосредственно после опыления в початках кукурузы формировалось меньше зерен,чем при орошении чистой водой. Причем чем больше в дождевой воде содержалоськислоты, тем меньше зерен образовывалось в початках. Вместе с тем выяснилось,что кислотные дожди, прошедшие до опыления, не оказывали заметного влияния наформирование зерен.
Проведеныисследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видовсельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадияхроста. Наиболее подвергнутыми вредоносному воздействию оказались листьятоматов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименеевосприимчивыми — озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер [3, с. 67].
Кислотныедожди 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).
Сменатемператур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Историческиепамятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаютсяпрямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру индийскойархитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне — Тауэру и Вестминстерскомуаббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна тают, как леденцы. Чернымиотложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.
Более100 тыс. ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Контербери, Кёльне,Эрфурте, Праге, Берне, в других городах Европы могут быть полностью утрачены вближайшие 15— 20 лет.
Изучивновые данные о кислотности осадков, выпадающих в различных регионах ЗападнойЕвропы, и о воздействии их на здания и сооружения, сотрудники Дублинскогоуниверситета (Ирландия) выявили, что самое катастрофическое положение сложилосьв центре Манчестера (Великобритания), где за 20 месяцев кислотные осадкирастворили более 120 г на 1 м2 камня (песчаника, мрамора или известняка).
Городпострадал очень сильно, хотя общее количество осадков в наблюдаемый отрезоквремени там было крайне низким. Очевидно, слишком высока была степень ихкислотности.
ЗаМанчестером следует Липхун (графство Гэмпшир в Великобритании) и Антверпен (Бельгия),где каждый камень под открытым небом потерял 100 г с 1 м2. Дажетакие известные загрязненностью атмосферы города, как Афины, Копенгаген иАмстердам, подверглись кислотному разрушению в значительно меньшей степени.
Страдаютот кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненнуютоксическими металлами — ртутью, свинцом, кадмием.
Спасатьприроду от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы ватмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так какименно серная кислота и ее соли на 70—80% обусловливают кислотность дождей,выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.
Наблюденияза химическим составом и кислотностью осадков в России ведут 131 станция,отбирающие на химический анализ суммарные пробы, и 108 пунктов, на которых воперативном порядке измеряют только величину рН. Пробы осадков на содержаниеот 11 до 20 компонентов анализируются в пяти кустовых лабораториях [1, с. 132].
Системаконтроля загрязнения снежного покрова на территории России осуществляется на625 пунктах, обследующих площадь в 15 млн. км2. Пробы забирают наналичие ионов сульфата, нитрата аммония, тяжелых металлов, определяют значениерН [1, с. 132].
Природныеосадки имеют разную кислотность, но в среднем рН=5,6. Кислотные осадки с рН< 5,6 представляют серьезную угрозу, особенно если величина рН падает ниже5,1.
Ниженами перечисляются основные последствия выпадения кислотных осадков.
— Повреждениестатуй, зданий и отделки автомобилей.
— Гибельрыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и реках.
— Понижениеспособности к воспроизводству лососей и форели при рН < 5,5.
— Гибельи понижение продуктивности многих видов фитопланктона, когда рН<6 — 8.
— Разрывазотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7.
— Ослаблениеили гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах,из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других питательных веществ.
— Повреждениекорней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донныхосадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия.
— Ослаблениедеревьев и усиление их подверженности болезням, насекомым, засухам, грибам имхам, которые процветают в кислой среде.
— Замедлениероста культурных растений, таких, как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат,морковь, капуста-брокколи и хлопок.
— Ростпопуляции 81агола, простейшего, вызывающего серьезную кишечную инфекцию,которая поражает скалолазов и альпинистов, пьющих воду из, казалось бы, чистыхгорных ручьев.
— Возникновениеи обострение многих болезней дыхательной системы человека, преждевременнаягибель людей.
Кислотныеосадки иллюстрируют пороговый эффект. Большинство почв, озер и рек содержатщелочные химические вещества, которые могут взаимодействовать с некоторымколичеством кислот, нейтрализуя их. Однако регулярное многолетнее воздействиекислот истощает большинство из этих сдерживающих закисление веществ. Затем какбы внезапно начинается массовая гибель деревьев и рыб в озерах и реках. Когдаэто происходит, какие-либо меры по предотвращению серьезного ущербапредпринимать уже поздно. Опоздание составляет 10 — 20 лет.
Кислотныеосадки уже являются серьезной проблемой в Северной и Центральной Европе, насеверо-востоке Соединенных Штатов, на юго-востоке Канады, в некоторых районахКитая, Бразилии и Нигерии. Все большую угрозу они начинают представлять впромышленных регионах Азии, Латинской Америки и Африки и в некоторых местах назападе Соединенных Штатов (главным образом из-за сухих осадков). Выпадают кислотныеосадки и в ряде тропических районов, где промышленность практически не развита,главным образом из-за выделения оксидов азота при сжигании биомассы. Большаячасть кислотообразующих веществ, произведенных в одной стране, переноситсяпреобладающими приземными ветрами на территорию другой. Более трех четвертейкислотных осадков в Норвегии, Швейцарии, Австрии, Швеции, Нидерландах иФинляндии приносится в эти страны ветром из промышленных районов Западной иВосточной Европы.
Свышеполовины кислотных осадков в густонаселенных районах юго-восточной Канады ивостока Соединенных Штатов обусловлены выбросами крайне сконцентрированныхпредприятий угольной и нефтяной энергетики и промышленных предприятий в семиштатах Центра и верхнего Среднего Запада – Огайо, Индианы, Пенсильвании,Иллинойса, Миссури, Западной Виргинии и Теннеси. Степень кислотности осадковнад большей частью Востока Северной Америки составляет 4,0-4,2.
Этов 30-40 раз больше, чем кислотность нормальных осадков, которые выпадали в этихместах несколько десятилетий назад. Штатами, которые выбрасывают наибольшееколичество кислотообразующих веществ, являются Калифорния, Индиана, Огайо иТехас.
Около75% кислотных осадков, выпадающих в Канаде, приносится ветрами из СоединенныхШтатов, и только 15% кислотных осадков, выпадающих в северо-восточных штатах,обусловлено выбросами на территории самой Канады [1, с. 133].
Такойбольшой положительный баланс переноса кислотных осадков между СоединеннымиШтатами и Канадой привел к обострению отношений между двумя странами.
Канадскиеученые и чиновники и многие ученые США критиковали правительство США занедостаточно оперативные действия по уменьшению вредных выбросов промышленныхпредприятий и электростанций по крайней мере на 50%. По оценкам Министерстваокружающей среды провинции Онтарио, кислотные осадки угрожают 48 тыс. канадскихозер с их индустрией спортивного рыболовства (1,1 млрд. долларов в год) итуризма (10 млрд. долларов в год). Канадцы также обеспокоены тем, что кислотныеосадки вредят лесному хозяйству и связанным с ним отраслям, которые дают работукаждому десятому жителю страны и приносят 14 млрд. долларов в год [1, с. 133].
Пооценке Национальной академии наук, ущерб от кислотных осадков в СоединенныхШтатах уже составляет, по крайней мере, 6 млрд. в год и будет резко возрастать,если не предпринять немедленных действий. Стоимость сокращения объема этихзагрязнителей составит от 1,2 млрд. до 20 млрд. долларов в зависимости отстепени очистки и технологии, которая будет использована.
Внекоторых областях почвы содержат известняк и другие щелочные вещества, которыемогут нейтрализовать кислоты. Однако кислые почвы в других районах практическине способны к нейтрализации кислот. Кроме того, повторное воздействие на любыепочвы кислотных осадков может в принципе истощить содержащиеся в них вещества,нейтрализующие кислоты. Кислотный речной сток может погубить многие формы жизнив озерах и реках. Так же как и почвы, некоторые озера и реки особенночувствительны к воздействию кислоты из-за низкого содержания щелочей (особенноиона бикарбоната), которые могли бы способствовать нейтрализации поступающих вних кислот.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Такимобразом, подводя итог всему вышесказанному, необходимо сделать ряд следующихвыводов.
Несмотряна «постиндустриальное» звучание, термину «кислотные дожди» уже более ста лет.Впервые он был употреблен в 1872 году англичанином Ангусом Смитом, изучавшимэффекты смога в Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и ктеории кислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же в их существованиинет никаких сомнений.
Современнаяхимия измеряет кислотность растворов в единицах рН. Значение отдельной такойединицы, равное 7, считается нейтральным, более высокие соответствуют щелочнойсреде, более низкие — кислой. Изменение значения рН на один пункт соответствуетизменению кислотности в десять раз.
Расхожеевыражение «кислотные дожди» обозначает осадки с показателем рН меньше, чем 5,7.
Винойтаким изменениям — оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемыев атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. Ввоздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды,образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условияхстановятся частью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов инитратов в атмосфере велика, то дождь или снег получается значительнозакисленным.
Косвеннымсвидетельством кислотности осадков может быть измерение рН в озерах и водоемах— их аномальная кислотность уже устойчиво сказывается на флоре и фауне.Доказано, что в сотнях озер Скандинавии по этой причине пропала рыба. Крометого, «кислая вода» способствует лучшей растворимости в ней таких опасныхметаллов, как алюминий, кадмий, ртуть, свинец, из почв и донных отложений, аэто ведет к болезням людей, пьющих эту воду.
Растенияна суше также страдают от кислотных дождей, хотя эта проблема менее изучена.Размеры ущерба, причиненного ими, не поддаются точным измерениям, но дажелокальные исследования дают цифру с девятью нулями.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Акимова, Т. А.,Кузьмин А. П., Хаскин В. В., Экология. Природа – Человек – Техника: Учебник длявузов.- М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2001.- 343с.
2. Вронский, В. А.Кислотные дожди: экологический аспект//Биология в школе.- 2006.- №3.- с. 3-6
3. Исаев, А. А.Экологическая климатология.- 2-е изд. испр. и доп.- М.: Научный мир, 2003.-470с.
4. Найдыш, В. М.Концепции современного естествознания: Учебник.- Издание 2-е перераб. и доп.-М.: Альфа –М; Инфра –М, 2004.- 622с.
5. Николайкин, Н.И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. экология.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.:Дрофа, 2004.- 624с.
6. Новиков, Ю. В.Экология, окружающая среда, человек: Учебное пособие.- М.: Гранд: Фаир — пресс,2000.- 316с.
7. Откуда берутся «кислотныедожди»//Вокруг света.- 2005.- №6.- с. 70
www.ronl.ru
Санкт-Петербургский экономико-технологический колледж питания
Реферат по дисциплине безопасность жизнедеятельности на тему:
"Кислотные дожди"
Выполнила: студентка
гр. 1ТМ-44 Жарова А. В.
Проверила:
преподаватель БЖД
Плотникова Г. Н.
План реферата
Введение
Суть явления
Последствия воздействия кислотных дождей на среду и здоровье человека
Выводы
Использованная литература
Введение
Под популярным названием "кислотные дожди" кроется сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых - рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера.
Кислотные дожди особенно характерны для стран Западной и Северной Европы, США, Канады, промышленных районов Российской Федерации, Украины и др.
Впервые термин "кислотный дождь" был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности.
Суть явления
Кислотный дождь — все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота)
Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ(СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + h3O <=> h3CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности.
Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота. В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина — кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (H+). Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Водородный показатель (рН) является показателем степени концентрации ионов водорода (H+) в растворе и его используют в том числе и в качестве показателя кислотности воды.
Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую (pH около 6) реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода (СО2). Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (IV) S2 и различными оксидами азота (NхОy). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и тепловых электростанций.
Соединения серы (сульфиды, самородная сера и другие) содержатся в углях и рудах (особенно много сульфидов в бурых углях), при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы (IV) SO2 (сернистый ангидрид), оксид серы (VI) SO3 (серный ангидрид), сероводород — h3S (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).
Проблема кислотных дождей возникла в Западной Европе и Северной Америке в конце 50-х годов. В последнее десятилетие она приобрела глобальное значение главным образом в связи с возросшими выбросами окислов серы и азота, а также аммиака и летучих органических соединений (ЛОС). По данным ЕЭК, двуокись (трехокись) серы поступает из теплоэлектростанций и других стационарных источников при сжигании ископаемого топлива (88%), при переработке сульфидных руд (5%), нефтепродуктов, производстве серной кислоты и др. (7%). Для окислов азота среди стационарных источников топливно-энергетический дает 85% выбросов, производство цемента, извести, стекла, металлургические процессы, сжигание мусора и др. - 12%. Азотные загрязнения поступают из нестационарных источников и – аммиак - от животноводческих предприятий и удобрений. Основные источники ЛОС-химические производства, промышленные и бытовые растворители, нефтехранилища, бензоколонок и т.д.
Последствия воздействия кислотных дождей на среду и здоровье человека
Последствия кислотных дождей ученые до настоящего времени еще не установили до конца. Одно только известно, что если раньше, какие-то два-три десятилетия назад, люди могли спокойно собирать дождевую воду и умываться ей для придания коже лица молодости, то сейчас об этом не может идти и речи. Потому как последствия кислотных дождей могут оказать губительное воздействие на кожу лица и здоровье в целом.
Любые осадки, которые выпали на землю, каким бы чистыми они не выглядели, на самом деле содержат в себе мельчайшие частицы пыли, различные патогенные микроорганизмы, споры грибов, пыльцу самых разных растений практически со всего света, примеси тяжелых металлов, которые попадают в атмосферу и другие воздушные слои вместе с отходами многочисленных фабрик и заводов. Все это в весенний, летний и осенний периоды выливается потоком на головы земных обитателей, и не каждый из них имеет хоть малейшее представление о том, какие могут быть последствия кислотных дождей.
Ни для кого не является секретом тот факт, что кислотные дожди негативным образом сказываются на состоянии всей окружающей среды. В водоемах с течением времени повышается концентрация ионов тяжелых металлов с высоким уровнем токсичности, к примеру, свинца и кадмия. В связи с этим экологи и представители здравоохранения настоятельно рекомендуют, чтобы избежать или хотя бы минимизировать последствия кислотных дождей, как можно реже купаться или вообще не купаться в водоемах с очень низкой либо очень высокой кислотностью, поскольку это отрицательно отразится на здоровье человека.
Например, чтобы последствия кислотных дождей не отразились на здоровье, не стоит в дождь выходить на улицу без соответствующего инвентаря — зонта либо плаща-дождевика. Если игнорировать этот совет, то все примеси, которые присутствуют в якобы чистой дождевой воде, тянут за собой большое количество проблем. Достигая максимального уровня концентрации в организме, большинство таких элементов начинают свое пагубное действие, провоцируя тяжелые интоксикации, а в некоторых случаях даже мутации, которые проявятся на последующих поколениях. Ионы тяжелых металлов замусоривают каналы печени и почек, а постепенное скопление токсинов приводит к общему отравлению всего организма.
Довольно серьезные последствия кислотных дождей для организма и здоровья можно наблюдать при отравлении марганцем, который также может находиться в дождевой воде в громадных количествах. Признаки подобной интоксикации характерны для большого количества заболеваний, и обычно человек не сразу обращает внимание на это. Марганец может закупоривать канальцы нервных клеток, что провоцирует сильную утомляемость, уменьшение работоспособности, сонливость, внезапную слабость, головокружения, тошноту. Еще одним опасным металлом кислотного дождя можно назвать алюминий, который, скапливаясь в течение нескольких лет, может явиться причиной всевозможных заболеваний неврологического характера.
Остальные роковые примеси не менее опасны, многие из них могут вызывать злокачественные опухоли, поэтому необходимо при кислотном дожде воздержаться от прогулки и ни в коем случае не нужно применять эту воду. Последствия кислотных дождей после прогулки можно снизить, если принять теплый душ с мылом или гелем, тщательно вымыть голову шампунем, а после душа выпеть горячий чай с молоком, либо просто теплое молоко. Также рекомендуется принимать различные абсорбенты, которые помогут нейтрализовать и вывести из организма все ненужные примеси.
Но кроме вреда кислотные дожди имеют и полезное действие.
Кислоты, содержащиеся в облаках над океаном, могут разрушать относительно крупные частицы пыли, содержащие железо, на чрезвычайно мелкие и хорошо растворимые наночастицы, которые легко усваиваются планктоном, полагают авторы исследования, опубликованного в журнале Environmental Science and Technology.
Это открытие интересно и с практической точки зрения, как одна из возможностей увеличения биопродуктивности поверхностных вод океана за счет удобрений, для фиксации атмосферного углекислого газа и борьбы с глобальным изменением климата.
Считается, что недостаток железа в той форме, в какой его усваивают микроорганизмы, сильно снижает способность планктона перерабатывать атмосферный углекислый газ в ходе фотосинтеза, и противостоять таким образом глобальному потеплению климата.
Так как облака, содержащие капельки воды с высокой кислотностью, формируются в большей степени в результате промышленных выбросов, ученые полагают, что многие индустриальные страны и в частности Китай, производя много парниковых выбросов, одновременно, в некоторой степени, снижают этот негативный климатический эффект за счет "удобрения" океана.
Для того, чтобы прийти к таким выводам ученые провели эксперименты по получению искусственных облаков в лаборатории. К ним они добавляли частицы пыли, которые поднимаются в атмосферу во время песчаных бурь в Сахаре. Таким образом исследователи смогли отследить все химические процессы протекающие в подобных системах. Свои лабораторные эксперименты авторы публикации подтвердили полевыми наблюдениями.
Выводы
Как мы убедились, кислотные дожди – очень опасное явление, которое приносит вред окружающей среде, а также живым и неживым организмам. Но оказывается, что кислотные дожди могут приносить и пользу (например, разрушать частицы пыли и железа в воздухе над океаном). Чаще всего в кислотных дождях содержится опасная серная кислота и менее опасная азотная. Эти кислоты сжигают и разъедают всё. В кислотный дождь лучше всего по возможности не выходить наружу. Последствия кислотных дождей поистине разрушающие, они наносят немалый ущерб памятникам культуры, домам, а также сельскому хозяйству. Эти последствия нелегко подавляются. Но всё же выпадение кислотных осадков можно предотвратить – например, использовать более чистое, и менее отходное производство, утилизировать отходы без вреда природе. Ведь если мы будем хорошо относиться к природе, то и она отплатит нам тем же. Ведь кислотные дожди, катаклизмы, аномалии – всё это результат человеческой деятельности. Давайте вместе защищать природу!
Использованная литература
1. Интернет-Энциклопедия "Википедия" http://ru.wikipedia.org/wiki/Кислотный_дождь
2. Информационный медицинский портал "Полисорб" http://www.polisorb.ru/ru/Potrebiteljam/Zdorovy_obrob_zhizni_profilaktika_/Problemy_ekologii_/PosledstvPos_kislotnyh_dozhde
3. Он-Лайн Библиотека XServer http://www.xserver.ru/user/gprhv/3.shtml
4. Аналитический портал химической промышленности "Новые Химические Технологии" http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=6037
www.neuch.ru
