Кислотний дощ: причини, наслідки, способи боротьби

Зміст

  • Причини утворення кислотних дощів
  • Як утворюються кислотні опади?
  • Вплив на людей та екосистеми

У нормі водневий показник (рН) атмосферних опадів, що випадають у твердому або рідкому стані, становить 5,6–5,7. Будучи слабокислим розчином, така вода не завдає шкоди навколишньому середовищу.

Інша справа – опади з підвищеною кислотністю. Їх освіта свідчить про високий рівень забруднення атмосфери і води поруч оксидів. Вони вважаються аномальними.

Вперше поняття «кислотні дощі» ввів шотландський хімік Роберт Ангус Сміт у 1872 році. Зараз цим терміном прийнято позначати будь-які кислі опади, будь то дощ, сніг або град.

Причини утворення кислотних дощів

У складі нормальних опадів, крім води, є вугільна кислота. Вона є результатом взаємодії Н2О з вуглекислим газом. Поширені компоненти кислотних опадів – слабкі розчини азотної та сірчаної кислоти. Зміна складу в бік зниження рН відбувається внаслідок взаємодії атмосферної вологи з оксидами азоту і сірки. Рідше окислення опадів відбувається під впливом фторводорода або хлору. У першому випадку в складі дощової води присутня плавикова кислота, у другому – соляна.

  • Природним джерелом забруднення атмосфери сполуками сірки є вулкани в період активності. Під час виверження виділяється в основному оксид сірки, в менших кількостях сірководень, сульфати.
  • Сіро — і азотовмісні речовини потрапляють в атмосферу при гнитті рослинних залишків та трупів тварин.
  • Факторами природного забруднення повітря азотними сполуками є блискавки грозові розряди. На них припадає 8 млн тонн кислотоутворюючих викидів на рік.

Кислотні дощі природного походження – постійне явище на Венері, так як планета оповита хмарами з сірчаної кислоти. Сліди отруйного туману, що роз’їдає скелі біля кратера Гусєва, виявлені на Марсі. Природні кислотні дощі кардинально змінювали зовнішній вигляд і доісторичної Землі. Так, 252 млн років тому вони стали причиною вимирання 95% біологічних видів планети. У сучасному ж світі головний винуватець екологічних катастроф – людина, а не природа.

Основні антропогенні фактори, які спричиняють утворення кислотних дощів:

  • викиди підприємств металургії, машинобудування та енергетики;
  • виділення метану при вирощуванні рису;
  • вихлопи автотранспорту;
  • використання спреїв, що містять хлороводород;
  • спалювання органічного палива (мазуту, вугілля, газу, дров);
  • вугільна, газова і нафтова видобуток;
  • добриво ґрунтів азотовмісними препаратами;
  • витік фреону з кондиціонерів і холодильників.

Як утворюються кислотні опади?

В 65 випадках з 100 у складі кислотних дощів присутні аерозолі сірчаної і сірчистої кислот. Який механізм формування таких опадів? Разом з промисловими викидами в повітря потрапляє діоксид сірки. Там в ході фотохімічного окислення він частково трансформується в сірчаний ангідрид, який, у свою чергу, вступивши в реакцію з парами води, перетворюється у дрібні частинки сірчаної кислоти. З решти (більшої) частини діоксиду сірки утворюється сірчиста кислота. Поступово окислюючись від вологи, вона стає сірчаної.

У 30% випадків кислотні дощі є азотними. Опади, у складі яких переважають аерозолі азотистої і азотної кислоти, утворюються за таким же принципом, що і сірчані. Потрапили в атмосферу оксиди азоту реагують із дощовою водою. Утворилися в результаті кислоти зрошують грунт, де розпадаються на нітрати і нітрити.

Соляні кислотні дощі – рідкість. Наприклад, в США їх частка від загального числа аномальних опадів становить 5%. Джерело для формування таких дощів – хлор. Він потрапляє в повітря при спалюванні відходів чи з викидами хімічних підприємств. В атмосфері він взаємодіє з метаном. Одержаний в результаті хлорводород, реагуючи з водою, перетворюється в соляну кислоту. Кислотний дощ з плавиковою кислотою у складі утворюється при розчиненні у воді фторводорода – речовини, що виділяється підприємствами скляної і алюмінієвої промисловості.

Вплив на людей та екосистеми

Кислотні дощі вперше були зафіксовані вченими в середині минулого століття в Північній Америці і Скандинавії. В кінці 70-х років в містечку Уилинг (США) протягом трьох днів було мрячило вологою, що була на смак, як сік лимона. Вимірювання рН показали: кислотність місцевих опадів перевищує норму в 5 тисяч разів.

За версією Книги рекордів Гіннеса, самий кислий дощів випало в 1982 році на американо-канадській межі – в районі Великих озер. Показник рН опадів становив 2,83. Кислотні дощі стали справжнім лихом для Китаю. 80% рідких опадів, що випадають в Піднебесній, мають знижений рівень рН. У 2006 році в країні було зафіксовано рекордно кислі дощі.

Чим небезпечне таке явище для екосистем? Кислотний дощ негативно впливає, насамперед, на озера і річки. Для флори і фауни водойм є ідеальної нейтральне середовище. Ні лужна, ні кисла вода не сприяють біорізноманіття. Про те, наскільки небезпечні кислотні опади для життя у водоймах, добре відоме жителям озерних країв Шотландії, Канади, США, Скандинавії. Наслідками дощів там стали:

  • втрата рибних ресурсів;
  • скорочення популяції птахів і тварин, що мешкають поблизу;
  • інтоксикація води;
  • вилуговування важких металів.

Закислення ґрунтів опадами призводить до вимивання поживних речовин і вивільнення іонів токсичних металів. Як результат, руйнується коренева система рослин, а в камбии накопичуються отрути. Кислотний дощ, пошкоджуючи хвойні голки і листову поверхню, порушує процес фотосинтезу. Він сприяє ослабленню і сповільнення росту рослин, викликає їх всихання і загибель, провокує хвороби у тварин. Вологе повітря з частинками сірки і сульфатів небезпечний для людей, які страждають дихальними і серцево-судинними захворюваннями. Він може викликати загострення астми, набряк легень, підвищує смертність від бронхітів.

Кисла дощова вода руйнує туф, мармур, крейда і вапняк. З скла і мінеральних будматеріалів вона вилуговує як карбонати, так і силікати. Ще швидше опади знищують метал: залізо покривається іржею, на поверхні бронзи утворюється патина. Проект по захисту старовинних будівель і скульптур від кислотних дощів діє в Афінах, Венеції, Римі. На межі зникнення опинився «Великий Будда» в китайському Лэшане.

Вперше кислотні дощі, як негативний екологічний фактор, стали предметом обговорення світового співтовариства в 1972 році. Стокгольмська конференція, учасниками якої були представники 20 держав, запустила процес розробки глобального природоохоронного проекту. Наступним важливим кроком у боротьбі з кислотними опадами стало підписання Кіотського протоколу (1997), що рекомендує обмежити викиди в атмосферу.

Зараз у більшості країн світу діють національні екологічні проекти, що передбачають розробку правової бази для захисту навколишнього середовища, впровадження очисних споруд на підприємствах (установка повітряних, електронних, електричних фільтрів). Для нормалізації кислотності водойм застосовують метод вапнування.