Кислотные дожди: причины, последствия и пути решения

Методы профилактики

Технические решения

Многие угольные электростанции используют десульфуризацию дымовых газов (FGD) для удаления серосодержащих газов из дымовых газов. Для типичной угольной электростанции FGD удаляет 95% или более SO 2 из дымовых газов. Примером ДДГ является обычно используемый мокрый скруббер. Мокрый скруббер — это в основном реакционная колонна, оснащенная вентилятором, который отводит горячие дымовые газы из электростанции в колонну. Известь или известняк в виде суспензии также вводят в колонну для смешивания с дымовыми газами и соединения с присутствующим диоксидом серы. Карбонат кальция из известняка производит сульфат кальция с нейтральным pH, который физически удаляется из скруббера. То есть скруббер превращает серные загрязнения в промышленные сульфаты.

В некоторых регионах сульфаты продаются химическим компаниям в виде гипса, когда чистота сульфата кальция высока. В других случаях они размещаются на свалках . Последствия кислотного дождя могут длиться в течение нескольких поколений, поскольку последствия изменения уровня pH могут стимулировать постоянное вымывание нежелательных химикатов в источники чистой воды, убивая уязвимые виды насекомых и рыб и блокируя усилия по восстановлению естественной жизни.

Сжигание в псевдоожиженном слое также снижает количество серы, выделяемой при производстве электроэнергии.

Контроль выбросов транспортных средств снижает выбросы оксидов азота от транспортных средств.

Международные договоры

Были согласованы международные договоры о переносе атмосферных загрязнителей на большие расстояния, например Хельсинкский протокол 1985 года о сокращении выбросов серы в соответствии с Конвенцией о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния . Канада и США подписали Соглашение о качестве воздуха в 1991 году. Большинство европейских стран и Канада подписали соглашения.

Торговля выбросами

Основная статья: Торговля выбросами

См. Также: Программа кислотных дождей

В этой нормативной схеме каждому действующему загрязняющему предприятию предоставляется или может быть приобретено на открытом рынке квота на выбросы для каждой единицы установленного загрязняющего вещества, которое оно выбрасывает. Затем операторы могут установить оборудование для борьбы с загрязнением и продать часть своих разрешений на выбросы, которые им больше не нужны для их собственных операций, тем самым возмещая часть капитальных затрат на свои инвестиции в такое оборудование. Намерение состоит в том, чтобы дать операторам экономические стимулы для установки средств контроля загрязнения.

Первый рынок торговли квотами на выбросы был создан в Соединенных Штатах после принятия поправок к Закону о чистом воздухе 1990 года . Общая цель Программы кислотных дождей, установленной Законом, заключается в достижении значительных преимуществ для окружающей среды и здоровья населения за счет сокращения выбросов диоксида серы (SO 2 ) и оксидов азота (NO x ), основных причин кислотных дождей. Для достижения этой цели с наименьшими затратами для общества в программе используются как нормативные, так и рыночные подходы к контролю за загрязнением воздуха.

Что такое кислотность

Кислотность измеряется по шкале рН. Шкала рН работает от нуля (самый кислый показатель) до 14 (самый щелочной). Вещество, которое не является ни щелочным или кислотным, называется «нейтральным», и имеет показатель кислоты рН 7.

Предотвращение кислотных дождей — вопрос, сильно волнующий ученых. Они требуют уменьшить количество диоксида серы, который выходит из угольных электростанций. Они предлагают различные методы, эффективность которых может помочь человечеству справиться с этой проблемой. Активисты ищут любые пути решения, чтобы спасти нашу планету, избавиться от вредных осадков и предотвратить дальнейшие загрязнения.

Воздействие кислотных осадков на человека и экологию

Осадки, загрязненные кислотными веществами, очень опасны для всей экосистемы – флоры, фауны и человека. Такие дожди способны спровоцировать серьезные экологические проблемы, требующие комплексного подхода к их решению.

Влияние кислотных осадков на окружающую среду

При попадании кислотных осадков в грунт уничтожаются питательные вещества, необходимые для нормального роста растений. Они вытягивают на поверхность грунта опасные для человека металлы (свинец, алюминий), которые ранее находились в неактивном состоянии. При длительном воздействии на грунт данного фактора, он становится непригодным для выращивания сельскохозяйственных культур. А для восстановления его свойств требуется не один год и кропотливая работа специалистов.

Такое же негативное влияние осадков с повышенной кислотностью оказывается и на состояние водоемов. Они становятся непригодными для жизни рыб и роста водорослей, поскольку нарушается баланс их естественной среды обитания.

Также высокая кислотность осадков приводит к загрязнению воздуха. Воздушные массы наполняются огромным количеством токсичных частиц, которые вдыхаются человеком и остаются на поверхности зданий. Они разрушают лакокрасочные покрытия, облицовочные материалы, металлические конструкции. В результате нарушается внешний вид зданий, памятников, автомобилей и всего, что находится на открытом воздухе.

Ущерб, который нанесли кислотные дожди памятникам архитектуры

Последствия кислотных дождей

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Формы осадков

Кислотные осадки существуют в двух формах

• влажная
• сухая

Каждая из них по-разному влияет на поверхность земли. И каждая из них состоит из разнообразных химических элементов. Считается, что сухие формы осадков вредят больше, так как они распространяются на огромные расстояния, часто пересекая не только границы городов, но и государств.

Влажные осадки

Когда погода влажная, кислоты выпадают на землю в виде дождя, мокрого снега, или тумана. Климат подстраивается, обусловленный необходимостью реагировать. Кислоты удаляются из атмосферы и депонируют на земной поверхности. Когда кислота достигает земли, она оказывает негативное влияние на большое количество видов животных, растений и водных организмов. Вода попадает в реки и каналы, которые смешиваются с морской водой, тем самым влияя и на морскую среду обитания.

Сухие осадки

Это смесь кислых газов и частиц. Около половины кислотности в атмосфере падает обратно на землю за счет сухого осаждения. Если ветер дует в местах, где погода сухая, кислотные загрязнители превращаются в пыль или дым, и выпадают на землю в виде сухих частиц. Эти вещества оказывают негативное влияние на автомобили, дома, деревья и здания. Почти 50% кислых загрязняющих веществ из атмосферы попадают обратно за счет сухих осадков. Эти кислые загрязняющие вещества могут быть смыты с поверхности земли ливнями. Тогда уровень кислотности водных ресурсов повышается еще больше.

Если влажные осадки рано или поздно испаряются назад в атмосферу, то, в лесах сухие осадки закупоривают поры листьев деревьев.

Последствия выпадения кислотных осадков

Кислотные дожди приводят к глобальным экологическим проблемам, которые затрагивают каждого человека:

Влияние кислотных дождей на окружающую среду

• изменяется экосистема водоемов, что приводит к гибели рыб и водорослей;
• воду из загрязненных водоемов невозможно использовать из-за повышенной концентрации в ее составе токсинов;
• повреждение листвы и корней деревьев, что приводит к их гибели;
• грунт, где постоянно отмечают повышенную кислотность осадков, становится непригодным для роста каких-либо растений.

Кислотные дожди негативным образом сказываются не только на состоянии флоры и фауны, но и на жизнедеятельности человека. Гибель скота, промысловых видов рыбы и урожая негативно влияет на экономическую ситуацию в стране. А порча имущества (облицовки зданий, объектов, представляющих архитектурную или историческую память) приводит к дополнительным расходам на их восстановление.

Вред кислотных дождей на здоровье человека

Подобные осадки крайне негативно сказываются и на здоровье населения. Люди, имеющие хронические заболевания дыхательной системы, попавшие в зону поражения кислотными дождями, почувствуют ухудшение самочувствия.

Очень опасны для людей растения, рыба, животные, находящиеся на территории, где постоянно наблюдают такие осадки. Регулярно употребляя подобную пищу, в организм проникают соединения ртути, свинца, алюминия. Вещества, находящиеся в кислотных дождях, вызывают у человека серьезные патологии. Они нарушают работу сердечно-сосудистой, нервной системы, печени, почек, вызывают интоксикацию, генетические мутации.

Кислотные дожди. Что это такое?

Аномальные осадки с повышенным уровнем кислотности могут приобретать различную форму:

• дождь;
• туман;
• снегопад;
• град.

В большинстве случаев отличить выпадение кислоты от дождевой влаги невозможно без проведения лабораторных анализов. Но если возникнет чувство жжения, в воздухе будет присутствовать кислый запах или вода будет иметь другой оттенок, необходимо немедленно найти укрытие и не выходить на открытое пространство. В противном случае можно получить ожоги и травмы.

Спровоцировать развитие экологической проблемы способно большое загрязнение атмосферы вредными выбросами химического и промышленного производства. Осадки с кислой дождевой водой способны нанести химические ожоги при попадании на незащищенные слизистые оболочки и кожные покровы.

В зонах поражения аномальными осадками жизнь восстанавливается медленно. После выпадения дождевой влаги, содержащей неорганические кислоты, отравлена вода и грунт. Поэтому полная фильтрация зараженной токсинами местности невозможна.

После дождя, снега или града в воздухе скапливаются летучие ядовитые газы, которые категорически запрещено вдыхать. Помимо ожогов слизистой, они могут стать причиной развития гнойно-воспалительных процессов, респираторных заболеваний хронической формы и поражения инфекцией.

Последствия интоксикации негативно отражаются на функционировании нервной и сердечно-сосудистой систем.

Как предупредить возникновение кислотных дождей?

Предупредить снег или дождь невозможно. Чтобы решить проблему кислотных осадков, надо устранить причины их возникновения. Снижение выбросов оксидов азота и серы в атмосферу можно добиться несколькими способами:

• освоением альтернативных источников получения энергии;
• уменьшение содержания серы в ископаемых энергоносителях.

Использование альтернативных источников энергии

Альтернативные источники энергии намного меньше загрязняют воздух. С уменьшением вредных выхлопов сократится и вероятность выпадения кислотного дождя. Использовать их можно в энергетике и тяжелой промышленности. Уже сейчас вместо нефти, газа и угля с успехом используют:

1. Солнечную энергию, которая вырабатывается в кремниевых полупроводниковых батареях с помощью физических и химических реакций.
2. Ветрогенераторы для получения электричества.
3. Замену ТЭЦ и АЭС на гидроэлекростанции. Электроэнергия вырабатывается с помощью силы воды.

Гидротермальная энергетика предполагает применение внутреннего тепла Земли в качестве топлива. Биотопливо может стать хорошей заменой бензину и газу. Оно образуется в процессе переработки отходов деревообработки и сельского хозяйства.

Снижение содержания серы в различных видах топлива

Одна из причин выпадения кислотных осадков – сера, которая высвобождается при сжигании угля и нефтепродуктов. Чтобы свести к минимуму отрицательное влияние на окружающую среду, нужно использовать топливо с ее низким содержанием. Но его запасы ограничены. Выходом может стать снижение содержания серы искусственно.

Этот метод представляет собой сложный технологический процесс. Современные способы позволяют убрать до 50% серы от ее первоначального уровня. Это ничтожно мало. Кроме того, метод требует значительных финансовых затрат, поэтому широкого применения он не нашел.

Снижение выбросов оксидов азота

Оксид азота еще одно вещество, которое резко увеличивает риск выпадения кислотных осадков. Оно образуется в результате реакции с кислородом в процессе горения топлива.

Количество ядовитого оксида зависит от температуры горения. Чем она выше, тем больше оксида. Время нахождения топлива в печи и объем воздуха тоже влияют на массу конечного продукта горения. Для уменьшения азотных выхлопов необходимы технологии, которые бы дали возможность ускорить горение при минимальных температурах.

Советуем почитать: Как правильно утилизировать стиральную машину?

Известкование

Известкование это внесение в почву или воды щелочи. Чаще всего для этого используют карбонат кальция. Цель – нейтрализовать кислую среду. Попадая в воду известь быстро растворяется. Образовавшееся щелочное соединение почти мгновенно восстанавливает уровень pH в водоеме или почве.

Эта мера популярна в странах Скандинавского полуострова. Там известь разбрасывают с вертолетов. Чтобы водородный показатель приблизился к норме, на 1 кубометр нужно 5 кг карбоната натрия.

Известкование снижает содержание тяжелых металлов. Ртуть, кадмий, свинец, соединяясь с щелочью, дают труднорастворимые осадки. Но как только среда вновь становится кислой, осадки растворяются.

Способ хорош для водоемов со стоячей водой. В реках с быстрым течением он малоэффективен.

Очистка угля

При сгорании угля, выделяется сера. Чтобы уменьшить выделение вредного вещества топливо предварительно очищают. Существующими методами можно удалить до 30% серы.

Так как сера в угле содержится в форме пирита, система очистки ориентирована на его фильтрование. Делают это вручную. В настоящее время ученые разрабатывают эффективные методы, которые позволят освободить каменный уголь от примесей пирита на 95%. Общее содержание серы, по предварительным оценкам, удастся снизить на 65%.

Применение малосернистых углей

Уголь – главный источник топлива для мелких котельных. С точки зрения экологии, они наносят больший вред, чем крупные станции. Выходом может стать применение малосернистых углей (с содержанием серы до 1%). В таких котельных применяют различные виды топлива. Их объединяет то, что после сгорания они оставляют мало золы. Содержание опасных летучих веществ в них так же невысоко. Оно редко достигает 10%.

Воздействие кислотных осадков на природу

Образовавшиеся опасные осадки влияют на природу. В первую очередь страдают пресные водоемы и растительные насаждения. Часто влияние кислотных дождей получается не прямым, а косвенным. Опасны не сами осадки с повышенной кислотностью, а протекающие в биосфере под их воздействием окислительно-восстановительные процессы.

Многие реакции протекают не локально, а на расстоянии, в сотнях километров от источника образования. Поэтому предотвратить распространение и влияние кислотных дождей невозможно. Из-за деятельности экономически развитых стран ущерб наносится всем регионам планеты.

Гибель сельскохозяйственных растений

Токсичные осадки загрязняют сельскохозяйственные площади. Исследования доказали, что кислотные дожди наносят вред растениям по всей планете. Нарушаются растительные покровные ткани, клеточный обмен веществ, что заканчивается гибелью.

Негативное влияние кислотных дождей на леса

Резкое падение урожайности привело к проведению опытов по степени восприимчивости выращиваемых культур к почвенной кислотности. Даже гибридные сорта томатов, фасоли, сои, хлопчатника, подсолнечника оказались неустойчивы, их рост и развитие замедлялись, и они погибали.

Сокращение лесных массивов

Леса сильно подвержены осадкам, которые обладают повышенной кислотностью. Продуктивность почв падает, питательных веществ для поступления взрослым растениям не хватает. Почвенные микроорганизмы погибают или меняется их состав.

Лесные площади на протяжении многих километров поражены суховершинностью. После закисления почв происходит быстрое высвобождение и распространения алюминия, который губителен для корней.

Лиственная масса угнетается, ветви оказываются хрупкими. Из-за не частой смены хвои деревья хвойных пород поражаются сильнее: кроны становятся редкими, хвоинки желтеют.

Источники кислотных дождей

Закисление поверхностных вод

Основными закислителями водоемов значатся серные и азотистые соединения. Осадки кислотной природы, влияющие на быстрое закисление водных масс, приводят к снижению видового разнообразия животных. Первыми на начальное изменение кислотности реагируют микроорганизмы.

Концентрация фитопланктона резко снижается и он замещается на грибки. Органика не перерабатывается и водоем засоряется. У поверхностных вод способность нейтрализации кислот очень низкая. Жизнь водных организмов нарушается и они погибают.

Кислотные дожди способствуют разрушению каменной кладки, а также сооружений и памятников.

Кроме губительного действия на живую природу, осадки поражают архитектурные строения. Под сернокислотными дождями прочный мрамор замещается на гипс. Это хрупкий и мягкий материал, который из-за климатических колебаний (мороз, жара, ветер) быстро разрушается. Тысячелетние памятники культуры, дошедшие до нас в неизменном виде, интенсивно разрушаются.

Вред кислотных дождей для людей

Накопление кислотных осадков в экосистеме многих стран представляет не локальное осложнение, а серьезную экологическую проблему глобального характера. Вдыхание смога, влажного воздуха с опасными соединениями вредит общему состоянию здоровья людей.

После выпадения кислотных дождей первой страдает дыхательная система. Мелкодисперсные частицы проникают в альвеолы, что со временем вызывает рак легких. Количество регистрируемых случаев бронхиальной астмы, начиная с раннего возраста, увеличивается. Осложнения болезни приводит к преждевременной смертности.

Туман в Лондоне 1952 года привел к летальному исходу более 4000 человек.

Пищеварение в не меньшей степени подвержено последствиям высокой кислотности в биосфере. Выпас животных на закисленных почвах, ловля рыбы и водозабор в токсичных водоемах приводит к употреблению мяса и воды с содержанием ионов тяжелых металлов. В итоге появляются интоксикации, патологии почек, печени невыясненной этиологии.

Причины, приводящие к появлению кислотных осадков

Основной причиной кислотных дождей считаются NO2 и SO2 (двуокиси азота, серы), накапливающиеся в воздушной оболочке планеты.

В результате химических реакций, эти элементы превращаются в кислоты, выпадающие с ливнями или снегом на землю. Провоцирующие опасные дожди ангидриды попадают в воздух благодаря естественным и антропогенным факторам.

Естественные факторы

Кислотные дожди могут образовываться под влиянием природных процессов, происходящих на Земле. Под влиянием естественных факторов в атмосфере аккумулируется 10-12% производных азота и от четверти до трети (колеблется в разные сезоны) всех серосодержащих соединений на планете.

Вулканическая деятельность

При извержении вулканов в тропосферу, а при мощных извержениях и в стратосферу, попадают производные серы.

Ежегодный выброс серосодержащих соединений составляет около 2 000 000 тонн.

Распад азотсодержащих соединений

Из-за гниения растений, животных и лесных пожаров происходит распад биомассы. В результате за год в воздух поступает около 12 000 000 т оксидов азота. Пожары носят как естественный характер, так и являются результатом поджогов.

Деятельность микроорганизмов

Каждый год почвенные бактерии высвобождают из NO3 до 8 000 000 т оксидов азота. Треть эмиссии S в атмосферу приходится на деятельность микроорганизмов, продуцирующих сероводород путём восстановления сульфатов и разложения органики. Бактерии класса Desulfovibrio, обитающие на болотах, плохо дренированных участках, в топях высвобождают H2 S (сероводород), поставляя его в тропосферу.

Грозовые разряды

Во время вспышек молнии в воздухе из-за экстремально повышенной температуры азот с кислородом переходят в плазменное состояние, образуя оксиды азота. Каждый год из-за грозы в атмосферу попадает до 8 млн. т оксида азота.

Прочие природные причины

В эту группу входят:

• распад соединений азота в стратосфере и вынос получившейся смеси оксидов NO2 и NO в приземные слои;
• деятельность океанов. В результате испарения воды, высвобождаются связанные частицы серы из морской соли. Жизненные процессы микроорганизмов поставляют в атмосферу 2,5-12 млн. т оксидов азота ежегодно. Водоросли продуцируют диметилсульфиды.
• окисление аммиака (NH3) в атмосфере;

Выбросы остальных источников слишком незначительны, чтобы оказывать ощутимое влияние на изменение реакции осадков.

Антропогенные факторы

Кислотные дожди чаще всего выпадают из-за загрязнений, связанных с жизнедеятельностью человека. В итоге антропогенных выбросов в воздух попадает более 60-65% (65-75 млн. т) производных серы, 37-50% (57 млн. тонн) азотсодержащих соединений и 100% летучих органических соединений (ЛОС).

Выбросы промышленных предприятий

Нефтеперерабатывающие, металлургические и производящие серную кислоту предприятия опережают остальные производства по выбросам сернистых соединений. Причиной ежегодного поступления 1 млн. тонн азота в атмосферу Земного шара также являются промышленные предприятия.

Выхлопы транспортных средств

Чем опасны автомобильные выхлопы. Они поставляют в тропосферу до 35-40% оксидов азота. При сгорании дизельного топлива, бензина в приземном слое образуются вредные вторичные загрязнители (озон, серная кислота, формальдегид и пероксиацетилнитрат). Их присутствие может вызвать кислотные дожди.

Энергетические предприятия

Энергетические предприятия лидируют по количеству выбросов SO2. От сжигания угля на электростанциях и заводах в атмосферу поступает 70% соединений серы. Во время горения часть вещества переходит в сернистый газ, часть оседает в твёрдом виде в золе.

При высокотемпературном (t0 выше 10000C) сгорании нефти, угля, газа происходит реакция между кислородом и содержащимся в топливе азотом, образуя диоксид NO2 и тетраоксид диазота N2O4.

Удобрения и пестициды, используемые в сельском хозяйстве

Избыточное использование в сельском хозяйстве пестицидов и азотсодержащих удобрений выглядит оправданным, улучшая рост культур, но на самом деле приводит к накоплению вредных веществ в почве, часть из которых поступает в воздух.

Другие факторы, зависящие от деятельности человека

Кислотные дожди выпадают из-за следующих антропогенных факторов.

• Использование аэрозолей, в состав которых входит хлор.
• Загрязнение атмосферы фреонами, в результате утечки из неисправных холодильников.
• Выделение метана при выращивании злаковых культур.
• Бытовые и промышленные растворители, химическая промышленность, бензозаправки являются источниками ЛОС.

Причины образования кислотных осадков

В химической структуре естественных осадков в норме помимо воды присутствует угольная кислота. Неорганическое соединений образуется в результате реакций водяных молекул с углекислым газом в атмосфере. Появление аномальных осадков происходит по аналогичной схеме, только вместо окиси углерода в воздухе присутствуют другие летучие соединения и производные металлов. В структуре кислотных дождей присутствуют растворы серной или азотной кислоты различной концентрации.

Выделяют следующие причины возникновения аномального выпадения осадков:

1. Воздух насыщается производными серы после вулканического извержения. Во время выброса пепла и летучих газов в атмосферу выделяется большое количество оксидов серы, сульфатов и сероводородных веществ.
2. В процессе органического разложения животных и растений в воздухе скапливаются серосодержащие и азотистые вещества.
3. К источникам естественного загрязнения воздуха также относят разряды молнии во время грозы. В пасмурную погоду в воздушной оболочке Земли ежегодно формируется до 8 млн т кислотных веществ.

Кислотные ливни естественного происхождения нередко становились причиной вымирания живых организмов более 250 млн лет назад, когда погибло до 95% от общего количества биосферы. В реалиях современного мира создает катастрофу не природа, а деятельность человека. Поэтому на долю антропогенных факторов приходится до 89-92% загрязнений экосферы:

• выбросы машиностроительных и металлургических заводов, энергостанций;
• сжигание горючих полезных ископаемых и органического топлива: угля, дров, природного газа;
• выделение метана при выращиваний злаковых культур;
• выхлопные газы автомобилей;
• удобрение почвы азотными соединениями, опрыскивание продуктов растительного происхождения пестицидами;
• добыча полезных ископаемых;
• утечка фреона из холодильников;
• использование содержащих хлороводород аэрозолей.

Как образуются кислотные осадки?

Несмотря на большое количество природных выбросов ядовитых соединений, человек – главный виновник экологических бедствий. Существенную роль в возникновении КД играет добывающая и перерабатывающая промышленность. В 65% случаев в структуре осадков обнаруживается присутствие производных серы. Механизм образования аномальной экологической проблемы заключается в растворении ядовитых газов в дождевой влаге.

В атмосферу выбрасываются тонны токсичных соединений и ядовитых газов. В воздухе скапливается диоксид серы, который в процессе фотохимического окисления преобразовывается в серный ангидрид. Данное химическое соединение вступает в реакцию с водяными парами. Продуктом их взаимодействия выступает серная кислота. Из оставшихся частиц серного диоксида формируются молекулы сернистой кислоты, которая после длительного взаимодействия с водой становится серной.

½ кислотных ливней относится к азотным. Дождевая влага формируется из летучих соединений азотсодержащих веществ, которые при растворении в водяном паре трансформируются в азотистую и азотную кислоту. Такие осадки выпадают и формируются по аналогичному принципу, что и серные осадки. После выпадения разбавленные кислоты попадают в грунт, где распадаются на нитраты и нитриты.

В редких случаях наблюдаются соляные дожди, которые формируются из летучих хлорсодержащих соединений. Хлор попадает в атмосферную среду вместе с метаном в процессе сжигания мусорных отходов или после выброса промышленных предприятий.

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%).

Фото: Кислотные дожди на карте мира, vigivanie.com. Рыжим цветом отмечены территории, где выпадают кислотные дожди; фиолетовым – территории с загрязненным воздухом, что может привести к кислотным осадкам; бежевым – районы с потенциальными проблемами, где повышена чувствительность почв.

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.

Кислотные дожди в России, geographyofrussia.com

Кислотность

Обычный дождь имеет рН около 5,6 так это слегка кислый, и это благодаря сочетанию диоксида углерода с водой в воздухе в форме углекислоты. Эта кислотность естественна на Земле, по мере того как алкалические минералы как кальций, магний и калий действуют, что возмещают кислотность. Углекислота на самом деле важна для Земли, поскольку она поддерживает исконную породу и выделяет бикарбонаты в почву и воду, которые могут дополнительно нейтрализовать более сильные кислотные сочетания.

Кислотный дождь, однако, имеет рН около 4,2. Это означает, что это примерно в 25 раз кислотнее обычного дождя из-за логарифмической природы шкалы pH.

Эта более высокая кислотность может быть вредна для окружающей среды.

Кислотные дожди оказывают большое разрушительное воздействие на растительность, озера, рыбу, здания и другие сооружения. Они могут также причинить заболевания дыхательных путей людей, особенно тех которые имеют проблемы по этому вопросу. Когда озера и другие водоемы становятся слишком кислыми, обычно менее рН 5,6, начинают страдать растения и водные организмы. Способность размножения рыбы колеблется, при этом гибель их широко распространены среди молодых особей. Амфибии и беспозвоночные страдают аналогичным образом, а это означает, что в кислых озерах очень мало животных.

Наиболее заметное воздействие дают угольные электростанции, которые выделяют большое количество NOx и SO₂  и приводящие к загрязнению атмосферного воздуха.

 С тех пор когда были установлены причины кислотных дождей и это стало предметом озабоченности, были введены различные правила и ограничения в отношении загрязняющих веществ. Для их устранения эти электростанции должны использовать устройства контроля за загрязнением воздуха. После того, как кислотный дождь падает на Землю, эффекты зависят от типа породы и почвы, с которой он сталкивается. Известняк способен нейтрализовать кислотное содержание дождя, в то время как коренные породы, состоящие из гранита, кварца и гнейса, не способны.

Накопление кислого снега на горах также является отрицательным следствием, тем более, что большое количество такого содержания может выделяться сразу весной в горном стоке. Этот химический шок разрушителен для жизни растений ниже по течению. Известно, что многие высокогорные озера теряют свою рыбную популяцию по причине повышенной кислотности.

Определение

«Кислотный дождь» — популярный термин, обозначающий осаждение смеси влажных (дождь, снег, мокрый снег, туман, облачная вода и роса) и сухих (подкисляющие частицы и газы) кислотных компонентов. Дистиллированная вода после удаления диоксида углерода имеет нейтральный pH 7. Жидкости с pH менее 7 являются кислыми, а жидкости с pH более 7 — щелочными. «Чистый» или незагрязненный дождь имеет кислый pH, но обычно не ниже 5,7, потому что углекислый газ и вода в воздухе взаимодействуют вместе с образованием угольной кислоты , слабой кислоты в соответствии со следующей реакцией:

H ₂ O(л) + CO ₂(г) ⇌ H ₂ CO ₃( водн. )

Углекислота может ионизироваться в воде, образуя низкие концентрации ионов карбоната и гидроксония :

H ₂ O(л) + Н ₂ СO ₃(водный) ⇌ HCO ₃— (водн.) + H ₃ O+ (водн.)

Незагрязненный дождь может также содержать другие химические вещества, влияющие на его pH (уровень кислотности). Типичным примером является азотная кислота, образующаяся в результате электрического разряда в атмосфере, такого как молния . Кислотное осаждение как экологическая проблема (обсуждается далее в статье) может включать дополнительные кислоты, кроме H ₂ C.O ₃.