Актуальность проблемы изучения кислотных дождей.

-2-
Содержание.
Содержание............................................................................................. 2
Введение. .................................................................................................. 3
Обзор литературы. .................................................................................. 4
Актуальность проблемы изучения кислотных дождей. ..................... 4
Кислотные дожди. ................................................................................... 4
Биоразнообразие. .................................................................................... 6
Кислота с неба. ........................................................................................ 6
Глобальный цикл серы и антропогенные воздействия. ...................... 8
Цикл серы и кислотность атмосферы. .................................................. 9
Цикл серы и климат. ............................................................................. 10
Основные загрязнители воздуха.......................................................... 11
Цели, задачи и методы исследования. ................................................ 14
Методы исследования........................................................................... 14
Результаты исследований и их обсуждение ....................................... 15
Выводы ................................................................................................... 16
Список использованной литературы .................................................. 18
-3-
Введение.
Термин “кислотный дождь” английский
метеоролог Роберт Смит
“отчеканил” ещё лет сто назад. Метеоролог заметил, что дождь в его родном
промышленном Манчестере не только грязный, но ещё и разъедает камень и
чугун.
Дождь всегда представляет собой слабую кислоту: ведь содержащийся в
воздухе углекислый газ реагирует с водой, образуя слабую угольную
кислоту. Но с развитием промышленности, транспорта кислотность дождя
резко повысилась.
В Англии в 1952 году непроглядный туман – печально знаменитый
“гороховый суп ” – окутал улицы и площади Лондона. Четыре тысячи
жизней унёс он с собой! Частицы смога сильно раздражали бронхи. Лёгкие
забивала слизь, тяжёлый кашель и следующий за ним сердечный приступ
стали уделом множества жителей английской столицы.
Причина этого заключалась в том, что, по оценке учёных, туман был
кислее лимонного сока. Вскоре британское правительство запретило сжигать
в городах топливо, которое образует много дыма, потому что такой дым
содержит оксиды серы и азота, которые при взаимодействии с кислотами и
водой образуют едкие серную и азотную кислоту.
Среди источников кислотообразующих оксидов сейчас значатся
тепловые
электростанции,
автомобильный
транспорт
и
сельскохозяйственная техника.
Кислотные дожди виноваты в исчезновении рыбы во многих реках и
озёрах, так как рыба не выдерживает кислой воды. Такие дожди вымывают
из почвы питательные вещества, без которых растениям грозит голодная
смерть. Оксид серы, кроме того, прямо повреждает зелень.
Теперь, когда люди поняли и оценили вред кислотных дождей, в
развитых странах на тепловых электростанциях устанавливают уловители,
которые не пускают загрязнения в воздух. Обязательной частью
автомобильного двигателя в некоторых странах стал прибор, который умеет
удалять из выхлопа машины оксиды азота.
Нами было проведено исследование атмосферных осадков,
выпадающих в Цивильском районе, с целью выявления их кислотности. Для
выявления кислотности осадков была применена общепринятая методика –
определение рН универсальным индикатором. Полученный материал был
подвергнут статистической обработке.
-4-
Обзор литературы.
Актуальность проблемы изучения кислотных дождей.
От концентрации вредных примесей в дождевой воде и времени
воздействия на организм зависит реакция на кислотные дожди. Они могут
вызвать разные реакции – от покраснения кожи, зуда, до выпадения волос,
нарушения биохимических процессов.
Кислотные дожди могут также изменить химический состав почвы,
снизить урожайность и даже привести к полному бесплодию земли, повилять
на состояние лесов.
Отличить кислотный дождь можно даже на вкус – он и будет кислый.
Как же в такой ситуации обезопасить себя? Что нужно знать каждому,
кто попадает под дождь? Что является причиной кислотных дождей и как
избежать этого? А можно ли избежать выпадения кислотных осадков?
Ответы на эти и другие вопросы можно получить в оригинальной
экспериментальной работе по изучению возникновения и
влияния
кислотных дождей, и в Цивильском районе в частности.
Данная работа актуальна для нас тем, что, проживая в Цивильском
районе, мы должны знать, какие осадки выпадают, имеют ли они кислотный
характер. Работая над данным проектом, мы получили большой опыт
написания научно-исследовательских работ.
Полученный нами экспериментальный материал может быть
использован учениками и учителями школы на уроках химии, биологии и
географии.
Осадки – это неотъемлемая часть нашего климата, поэтому все граждане
нашей страны должны обладать информацией об экологическом состоянии
атмосферных осадков, о степени загрязнении их кислотами и опасности
таких осадков для самого человека.
Кислотные дожди.
Нейтральный раствор характеризуется величиной рН 7,0. Более низкие
значения указывают на кислую реакцию, а более высокие – на щелочную.
«Чистый» дождь обычно имеет слегка кислую реакцию, поскольку
содержащийся в воздухе диоксид углерода вступает в химическую реакцию с
дождевой водой, образуя слабую угольную кислоту. Теоретически такой
«чистый», слабо-кислотный дождь должен иметь рН 5,6, что соответствует
равновесию между СО2 воды и СО2 атмосферы. Однако из-за постоянного
присутствия в атмосфере различных веществ дождь никогда не бывает
абсолютно «чистым», и его рН варьирует от 4,9 до 6,5, со средним значением
ок. 5,0 для зоны умеренных лесов. «Кислотным» считают дождь, рН которого
ниже 5,0. Загрязнение атмосферы большим количеством оксидов серы и
азота может увеличить кислотность осадков до рН 4,0, что выходит за
пределы значений, переносимых большинством организмов.
-5-
Соединения серы, попадающие в атмосферу, могут вступать в реакцию
с парами воды, образуя разбавленную серную кислоту. По крайней мере,
половина общего количества соединений серы в атмосфере имеет
естественное происхождение; это может быть диоксид серы,
высвобождающийся при извержении вулканов, или диметилсульфид,
выделяемый некоторыми микроскопическими планктонными водорослями.
Остальное же приходится на диоксид серы, поступающий в атмосферу при
сжигании угля, используемого в промышленности, а также для обогрева
домов и приготовления пищи.
В формировании кислотных дождей участвуют также оксиды азота,
которые образуются при сжигании топлива, в результате жизнедеятельности
некоторых почвенных микробов, а также при грозовых разрядах (из
содержащегося в атмосфере свободного азота). За счет электрических
разрядов образуется менее 10% от общего количества азотсодержащих
соединений (связанного азота). Оксиды азота, подобно оксидам серы,
растворяются в дождевой воде, образуя разбавленную азотную кислоту.
Даже очень слабая (в тысячу раз менее кислая, чем апельсиновый сок)
угольная кислота «чистого» дождя способна оказывать заметный эффект:
действуя в течение столетий, она разъедает мраморные статуи и бетонные
сооружения. Последствия настоящих «кислотных» дождей бывают гораздо
более серьезными. Помимо коррозии, вызванной выпадающими с дождями
разбавленными кислотами (серной и азотной), кислые вещества,
накапливаясь в почве, могут выводить из нее биогенные (необходимые для
питания растений) элементы, повреждать и даже уничтожать леса, а также
приводить к необратимым нарушениям химического баланса экосистем.
Из-за этих разрушительных последствий именно кислотные дожди
считают основной причиной очень сильного закисления озер и прудов (в
некоторых из них рН понижается до 3,0, что сопоставимо с уксусом),
приводящего к гибели рыб и многих водных растений.
Однако, как показали исследования, закисление большинства водоемов
в восточной части Северной Америки связано не столько с кислотными
дождями, сколько с естественной кислотностью почв. (Кислотные дожди
выпадают в основном на востоке США; на западе страны они
нейтрализуются пылью щелочных почв этого региона.) В Новой Англии,
например, вклад кислотных дождей в закисление водоемов оценивался в
16%, тогда как вклад кислотности почв – в 80%.
Предполагается, что богатая в прошлом жизнь ныне сильно
закисленных озер была временным явлением, связанным со сведением на
окружающих территориях лесов и выжиганием растительности (при этом не
только удалялось много скопившегося на поверхности почвы кислого
органического вещества растительного происхождения, но и происходила
нейтрализация кислот пеплом, имеющим щелочную реакцию). Когда в
окрестностях этих озер снова выросли леса, возобновилось закисление и
почв, и озер.
-6-
Биоразнообразие.
Термин «биоразнообразие» обозначает богатство видов, обитающих на
определенной территории в определенный период времени. Уменьшение
биоразнообразия, т.е. сокращение числа видов, образующих фрагменты
экологической сети, есть одно из проявлений деградации природной среды.
Представим себе, что в умеренных широтах озерцо, окруженное
небольшим болотом, подверглось воздействию очень кислых осадков; это
может привести к гибели, скажем, 25% видов планктона. Уменьшение
количества планктона подорвет пищевую базу двух из пяти видов лягушек
(поскольку головастики питаются водорослями и другими мелкими
организмами) и одного из трех видов рыб, обитавших в этом озере. В итоге
сложная пищевая сеть этого небольшого озера и связанного с ним болота
потеряет внезапно несколько важных своих компонентов. Произошедшие
перемены затронут далее и другие компоненты экосистемы; в частности, они
скажутся на птицах, прилетающих на этот водоем кормиться, и на мелких
млекопитающих, охотящихся здесь на птиц или водных животных.
Разнообразие птиц, посещающих данное место, уменьшится,
соответственно менее разнообразным станет и набор семян растений,
заносимых сюда птицами на лапках или с пометом. Исчезновение таких
млекопитающих, как выдра или енот, открывает возможности для
проникновения на их место других видов, например серой крысы, которая
легко вторгается в сложную пищевую сеть. Крысы, будучи гораздо менее
разборчивы в питании, используют широкий набор пищевых объектов и
способны очень быстро увеличивать свою численность. Крупная популяция
крыс будет способствовать дальнейшему сокращению биоразнообразия,
вытесняя конкурирующие виды.
Кислота с неба.
Погода августа перевыполнила «план» по дождям во многих регионах
страны. В столице, к примеру, лишь за первую половину августа выпало
почти 90 миллиметров осадков – вдвое больше месячной нормы.
Продолжение дождей обещают нам и в сентябре.
Дождик – это не просто вода. Химический состав обыкновенного
дождя может значительно отличаться в зависимости от того, где именно
сформировались дождевые облака и над каким местом пролились.
– В среднем в Москве каждый пятый-третий дождь можно отнести к
категории кислотных, – считает профессор МГУ, научный консультант НИИ
экологии города Владимир Башкин. – Но это не рекорд. Например, в Китае
приблизительно 85% дождей содержат кислоты. Но далеко не все вредные
вещества в московских дождях – наши собственные. Существует так
называемое циркумполярное распределение ветров. Это вращение
воздушных масс вокруг полюсов с запада на восток. Поэтому, например,
производные азота или серы, выброшенные в атмосферу в Америке, так или
-7-
иначе окажутся в Москве. Именно такие оксиды при встрече с водой и
кислородом и образуют кислоты. Это своего рода «подарок» нам из западных
стран.
– Прежде существовала практика списания государственных долгов за
загрязнение атмосферы других стран, – продолжает ученый. – Но в свое
время Россия подписала международную конвенцию об отказе от такой
схемы, так как слишком многим она была бы невыгодна.
На наше счастье, в атмосфере города всегда присутствуют и
нейтрализующие кислоты вещества. И все же столичные медики
рекомендуют не попадать под дождь. Если вы забыли зонтик дома, то, попав
под дождь, постарайтесь найти какое-нибудь укрытие или хотя бы спрятать
от осадков голову.
– От концентрации вредных примесей в дождевой воде и времени
воздействия на организм зависит реакция на кислотные дожди, – говорит
врач московской «скорой» Наталья Андрющенко. – Они могут вызвать
разные реакции – немедленную и отсроченную. К немедленным относятся
покраснение кожи, зуд, а к отдаленным – выпадение волос, нарушение
биохимических процессов.
Кислотные дожди могут также изменить химический состав почвы,
снизить урожайность и даже привести к полному бесплодию земли, повилять
на состояние лесов.
– Отличить кислотный дождь можно даже на вкус – он и будет кислый,
– рассказал «Известиям» заместитель руководителя Росгидромета Александр
Фролов. – Для слежения за перемещениями кислотных туч в Европе созданы
два специальных метеорологических центра: «Запад» находится в Осло, а
«Восток» – в Москве. Они отслеживают, сколько в какой стране
выбрасывается вредных веществ, и где они потом выпадают в виде дождей.
Главное – чтобы они выпадали регулярно. Режим осадков зависит от
ландшафта местности, от количества лесов. А сейчас леса вырубают, идет
процесс опустынивания. Ни к чему хорошему это не приведет.
В больших городах режим выпадения осадков также значительно
сдвигается из-за хозяйственной деятельности. Это становится одной из
причин частых засух и долгих периодов дождей. Подобные перепады в
настроении погоды не дают нам покоя в последние годы.
Правда, теперь люди умеют вызывать дожди сами, когда это нужно.
Безопасен ли этот способ «управления погодой», не вреден ли он для
здоровья?
– Реагенты, сбрасываемые с самолетов в центр облака, безвредны, –
разъясняет Виктор Петров, заместитель директора Агентства атмосферных
технологий. – Применяются жидкий азот, углекислота, лед. Эти вещества не
представляют абсолютно никакого вреда для человека и окружающей среды.
В России создана своя технология использования реагентов. На Западе чаще
используют «засев» облака снизу. А у нас реагенты чаще доставляются
непосредственно в зону, где это необходимо. Такой метод экономически
выгоднее.
-8-
От продолжительных дождей в Грузии пострадал Дом-музей
Владимира Маяковского, ущерб оценивается в два с лишним миллиона
долларов. В Иркутской области уровень реки Лена в районе Усть-Кута растет
с каждым днем. Некоторые районы Саратова и Владимира залило до первых
этажей жилых домов. На чемпионате России по прыжкам в высоту
спортсменка Анна Чичерова, которой прочили чемпионский титул, заняла
лишь второе место, отказавшись продолжать соревнования из-за плохой
погоды.
Глобальный цикл серы и антропогенные воздействия.
При сравнении глобального цикла серы, каким он считался до какихлибо основных антропогенных воздействий, с тем циклом, который
существовал в середине 1980-х годов, обнаруживаются некоторые
интересные очевидные изменения в размерах ряда внутри резервуарных
потоков. Однако существуют и другие потоки, для которых не найдено
признаков изменений или они малы.
Нет свидетельств о значительном изменении:
 вулканической эмиссии серы (в виде SO2) за последние 150 лет для
вулканов суши и моря;
 в потоках море-воздух сульфатов морских солей (морские брызги),
или летучей серы, или эмиссии серных газов с суши.
Эти потоки газов являются основными компонентами в круговороте
серы. Общие эмиссии из морских и сухопутных источников составляют
около 70% количества серы, поступающей в атмосферу при сжигании
ископаемых топлив. Главная составляющая морской эмиссии летучей серы –
диметилсульфид, который продуцируется фитопланктоном и морскими
водорослями вместе с небольшими количествами карбонилсульфида OCS,
сероуглерода СS2 и сероводорода Н2S. Растения суши продуцируют сходный
набор газов, но сероводород играет главную роль.
Цикл серы:
1. Считается, что эоловые (почвенные) эмиссии серосодержащих
частиц почвенной пыли увеличились примерно в 2 раза, с 10 до 20
Тг серыгод-1. это – результат вызванных человеком изменений в
методах животноводства и сельского хозяйства (выпас, вспашка,
мелиорация).
2. Основное значительное воздействие на систему – прямой привнос
серы в виде сернистого газа SО2 в атмосферу при сжигании
ископаемых топлив, плавке металлов и другой промышленной
деятельности. Подобные эмиссии возросли в 20 раз за последние
120 лет. В настоящее время в большинстве промышленно развитых
стран существуют попытки ограничить эмиссию, например, путем
сжигания обедненных серой топлив и удалении сернистого газа из
дыма электростанций. Наоборот, эмиссия серы в развивающихся
-9-
странах мира, скорее всего, возрастет в будущем, поскольку эти
страны развивают индустрию, но не имеют средств для снижения
количества серы, выбрасываемого а атмосферу.
3. Поток серы, выпадающий из атмосферы в океаны и на поверхность
суши, увеличилась на 25% и 163% соответственно. Несмотря на то,
что этот приток практически не влияет на химизм морской воды в
результате ее буферных свойств и большого количества
содержащегося в ней сульфат-иона, он может иметь огромное
влияние на слабо забуференные почвы и пресные воды.
4. Количество серы, поступающей в океаны с речным стоком,
увеличился более чем в 2 раза в результате человеческой
деятельности. Это отчасти вызвано обогащенными серой сточными
водами и сельскохозяйственными удобрениями, поступающими в
русла и грунтовые воды, а оттуда в море. Другой важный фактор –
сера, выпадающая в поверхностные воды из атмосферы.
5. Баланс потоков серы между «континентальной» и «морской»
частями атмосферы. В ненарушенном цикле присутствует
небольшой суммарный поток серы из континентальной в морскую
атмосферу (10 Тг серыгод-1). В настоящее время этот суммарный
поток изменился и суммарный поток серы в воздухе, направленном
к морю, в 6 раз выше (61 Тг серыгод-1) по сравнению с
ненарушенным состоянием.
Человеческая деятельность существенно изменила круговорот серы
между атмосферой, океаном и поверхностью суши.
Цикл серы и кислотность атмосферы.
Если бы углекислый газ был единственным компонентом,
контролирующий кислотность дождей, то рН дождевой воды составлял
приблизительно 5,6. однако рН дождевых осадков ниже, что указывает на
другие источники кислотности. Большая часть кислотности приходит от
цикла серы. Два главных процесса, приводящие к увеличению кислотности
от серы:
1. сжигание ископаемых топлив с образованием сернистого газа
SО2;
2. продуцирование морскими организмами диметилсульфида,
который затем дегазируется в атмосферу сквозь поверхность
раздела море-воздух.
В атмосфере диметилсульфид окисляется свободными радикалами ОНи NO3-. Продукты окисления - SО2 и СН4 – сульфоновая кислота
СН3SО3Н. Этот SО2 неотличим от SО2, поступающего при сжигании
ископаемых топлив.
- 10 -
Сернистый газ в атмосфере находится в виде газа и растворенным в
капельках дождя и облаков. Внутри капелек SО2 может окисляться с
образованием серной кислоты Н2SО4.
ДМС = ОН-/ NO3- МСК,
Где МСК (сульфоновая кислота) – точный индикатор кислотности
атмосферы, т.к. может образоваться только из ДМС (диметилсульфида).
Распределение в воздухе соединений серы не гомогенно. Для
удаленных, особенно морских областей, ведущим является механизм ДМС SО2- SО42-, тогда как вблизи городских, индустриализованных земель
преобладают антропогенные источники SО2- SО42-.
Цикл серы и климат.
Сульфат-ион
SО42-,
образующийся
при
окислении
как
диметилсульфида, так и антропогенного сернистого газа, - не единственный
источник атмосферных аэрозолей. Другой источник – переносимая ветром
почвенная пыль и дым, образующийся при сжигании биомассы и при
производственных процессах.
Значение аэрозолей в регулировании климата можно разделить на два
типа: прямое и косвенное. При прямом влиянии частицы поглощают и
рассеивают обратно в космос энергию, поступающую от солнца. Это
приводит к охлаждению атмосферы, поскольку солнечное изучение, которое
при отсутствии аэрозолей нагрело бы воздух, теперь частично поглощается
частицами или отражается вверх от атмосферы.
Прямое влияние аэрозолей на усиление радиации в целом меньше, чем
от парниковых газов, но ни в коем случае не несущественно. Знак их вклада
противоположен действию парниковых газов, и т.о., влияние от увеличения
количества аэрозолей заключается в снижении до некоторой степени эффекта
потепления от углекислого газа и ему подобных газов.
Пространственное
распределение
радиации,
связанной
с
антропогенными аэрозолями, очень неоднородно по сравнению с таковыми
парниковых газов. Причина – разное время пребывания в атмосфере (обычно
несколько дней) сульфат-ионов и других частиц по сравнению с главными
парниковыми газами.
Косвенное влияние аэрозолей на климат – частицы ведут себя как ядра,
на которых образуются капельки облаков. В областях, удаленных от суши,
числовая плотность частиц SО42- является важным определяющим фактором
объема и типа облаков. В отличии от этого, над сушей в общем присутствуют
множество частиц перевеваемой почвенной пыли, на которых могут
образоваться облака, и эффект от остальных источников снижается,
поскольку отражают солнечную радиацию обратно в космос и их
потенциальная связь с климатом ясна. Влияние аэрозолей, вероятно,
ощущается больше всего над океанами вдали от суши и в покрытых снегом
Антарктиды, поскольку здесь влияние частиц почвенного происхождения
- 11 -
самое слабое. В таких областях основным источником аэрозолей служит
механизм образования частиц SО42- из ДМС.
Таким образом, морской фитопланктон служит не только основным
источником кислотности, но также создает основной источник ядер
конденсации облаков и поэтому играет важную роль в управлении
облачностью и, следовательно, климатом.
Основные загрязнители воздуха
Одна из причин, по которой загрязненность воздуха вызывает
всеобщее
беспокойство
это
токсичные
частицы
и
пыль,
попадающие в организм при вдыхании и способные вызывать
различные заболевания.
Взвешенные в воздухе частицы обычно подразделяют на две
категории: мелкодисперсные и крупнодисперсные.
Мелкодисперсные аэрозольные частицы состоят из таких веществ,
как соединения углерода, свинца, серы и азота, попадающих в
атмосферу в результате человеческой деятельности.
Крупнодисперсные частицы состоят из природных веществ, которые
образуются
вследствие
естественной
эрозии
и
в
процессе
различных
работ
по
дроблению
камня.
К
наиболее
распространенным
крупнодисперсным
частицам
относятся
гипс,
известняк, мрамор, карбонат кальция (мел), кремний и карбид
кремния (карбид, используемый при сварочных работах).
Первичные мелкодисперсные примеси - сажа, летучая зола,
частицы металлов и пары - попадают в атмосферу в результате
физических или химических процессов.
Вторичные мелкодисперсные примеси образуются вследствие
реакций между различными газами в атмосфере. Вторичные примеси
составляют от шестидесяти до восьмидесяти процентов всех
мелкодисперсных
частиц,
регистрируемых
в
городах.
Человеческий нос естественным образом отфильтровывает крупные
частицы пыли, но не защищает от мелкодисперсных частиц, и
такие вещества, как серная кислота, мышьяк, бериллий или
никель,
могут
попасть
в
легкие.
Некоторые
вещества
(бенз[а]пирены,
бензантрацен-супертоксикант,
соединения
металлов), попадающие в организм при вдыхании, обладают
канцерогенными свойствами.
Одно
исследование
показало,
что
соли
серной
кислоты,
выбрасываемые
в
атмосферу
автотранспортом,
а
также
при
сжигании нефти и угля, стали причиной двадцати одной тысячи
преждевременных
смертей
в
регионе,
где
проводилось
это
исследование. Специалисты считают, что эти вещества обостряют
респираторные
заболевания
астму,
хронические
бронхиты,
- 12 -
эмфизему легких - и вызывают прерывистое дыхание и раздражение
слизистой оболочки глаз.
Оксиды азота (NOx), главным образом образующиеся вследствие
вторичных
реакций
соединений
азота,
также
связывают
с
респираторными и седечно-сосудистыми заболеваниями.
As (мышьяк). Источники поступления в атмосферу: угольные и
нефтяные печи, стекольное производство. Вызывает разрушение
вегетативной
нервной
системы,
паралич
кровеносной
системы,
нарушение
обмена
веществ.
Воздействие
на
протяжении
продолжительного времени может привести к раку легких и кожи.
С6Н6
(бензол).
Источники
поступления
в
атмосферу:
нефтеперерабатывающие
заводы,
автомобильные
выхлопы.
Воздействие
на протяжении
продолжительного времени
может
вызвать лейкемию.
Сl2(хлор). Источники поступления в атмосферу: химическое
производство. Вызывает раздражение слизистых тканей.
СО (угарный газ). Источники поступления в атмосферу:
автомобильный
транспорт,
сжигание
угля
и
нефти,
сталеплавильное
производство.
Вызывает
удушье,
поражает
сердечно-сосудистую
систему,
нарушает
работу
кровеносной
системы.
НхСy (углеводороды). Источники поступления в атмосферу - пары
несгоревшего бензина. На солнечном свету вступает в реакцию с
оксидами азота и образует фотохимический смог.
НСНО (формальдегид). Источники поступления в атмосферу:
автомобильный
транспорт,
химическое
производство.
Раздражает
слизистые оболочки глаз и носа.
НСl (хлористый водород). Источники поступления в атмосферу:
мусоросжигающие
заводы,
химическое
производство.
Раздражает
слизистые оболочки глаз и легкие.
HF (фтористый водород). Источники поступления в атмосферу:
заводы по производству минеральных удобрений, сталеплавильное
производство. Раздражает кожу, глаза, слизистые оболочки.
HNO3 (азотная кислота). Источник: реакции диоксида азота (NO2)
в атмосфере. В высоких концентрациях приводит к возникновению
кислотных дождей. Вызывает респираторные заболевания.
HONO (азотистая кислота). Поступает в атмосферу в результате
реакций между диоксидом азота (NO2) и парами воды. Вызывает
респираторные заболевания.
Н2S
(сероводород).
Источники
поступления
в
атмосферу:
нефтеперерабатывающие
заводы,
очистные
сооружения,
целлюлозно-бумажное производство. Вызывает тошноту, раздражает
глаза.
- 13 -
H2SO4 (серная кислота). Источник поступления в атмосферу:
образуется на солнечном свету при реакции диоксида серы и
гидроксил ионов(-OH). Вызывает респираторные заболевания.
Mn
(марганец).
Источники
поступления
в
атмосферу:
металлургическое
производство,
электростанции.
Воздействие
на
протяжении долгого времени может вызвать болезнь Паркинсона.
NO (оксид азота). Источники поступления в атмосферу:
автотранспорт, сжигание угля и нефти. Легко переходит в
диоксид
азота (NO2).
NO2 (диоксид азота). Источник поступления в атмосферу:
образуется на солнечном свету из NO. При этом в тропосфере
образуется озон, который в нижних слоях атмосферы является
загрязнителем. При попадании в верхние слои атмосферы стратосферу - диоксид азота разрушает озоновый слой земли.
Диоксид
азота
вызывает
бронхит,
понижает
сопротивляемость
организма к респираторным заболеваниям.
О3 (озон). Источники поступления в атмосферу: образуется на
солнечном свету при реакции оксидов азота и углеводородов.
Раздражает слизистые глаз, обостряет астму.
ПАН (гидронитрат пероксиацетила). Источники поступления в
атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции оксидов
азота и углеводородов. Раздражает слизистые глаз, обостряет
астму.
SiF4 (тетрофторид кремния). Источники поступления в атмосферу:
химическое производство. Раздражает легкие.
SO2 (диоксид серы). Источники поступления в атмосферу:
сжигание нефти и угля, сталеплавильное производство. Диоксид
серы
является
причиной
кислотных
дождей.
Понижает
сопротивляемость
к
респираторным
заболеваниям,
раздражает
слизистые глаз.
- 14 -
Цели, задачи и методы исследования.
На основе приведенного выше обзора литературы нами была
поставлена цель – изучить причины возникновения и влияние кислотных
осадков.
Исходя из цели, нами были поставлены следующие задачи:
1.
Изучить причины, вызывающие выпадение кислотных дождей.
2.
Рассмотреть воздействие кислотности на биоразнообразие
природной среды Цивильского района и мира в целом.
3.
Определить характер воздействия кислотных дождей на
организм человека.
4.
Изучить влияние кислотных осадков на климат.
5.
Выявить уровень кислотности осадков Цивильского района.
Методы исследования
Исследования проводились в период с октября по декабрь 2004 года.
Пробы осадков в виде дождя и снега были взяты в следующих населенных
пунктах Цивильского района: д. Нюрши, д. Таушкасы, п. Опытный, г.
Цивильск, д. Михайловка, п. Кирпичный, д. Тувси, п. Конары, д. СиньялКотяки, д. Яндуши. Определялась кислотность осадков с помощью
универсальной индикаторной бумаги. Полученные данные были
подвергнуты статистической обработке.
- 15 -
Результаты исследований и их обсуждение
Средние значения рН осадков представлены в виде таблицы
Значение рН в
населенных
пунктах
Нюрши
Таушкасы
Опытный
(автотрасса)
Опытный
(Агрохимцентр)
Цивильск
Михайловка
Кирпичный
Яндуши
Синьял-Котяки
Тувси
Конары
Среднее значение
Максимальное
значение
Минимальное
значение
Осадки в виде дождя
октябрь
ноябрь
5,5
5,5
5
5,5
5,
5
Осадки в виде снега
декаб октяб
рь
рь






ноябрь
декабрь
5
5,5
5
5
5,5
5
Сред
нее
значе
ние
5,25
5,38
5
5,5
5,5
6
6
5,5
5,5
4,5
5,5
5
4,5
6
5,27
4,5
5
5
5,5
5,5
5
5,5
5,18
















5,5
5
5
5
5
5,5
5,5
5,27
5,5
4,5
4,5
5,5
5,5
4
6,5
5,23
6
5,5


6
6,5
4,5
4,5


5
4
5,75
5,25
5
4,75
5,38
5,25
4,75
5,88
Из 10 исследуемых объектов наибольшее значение кислотности
осадков наблюдалось в д. Тувси (рН=4,785). Особо высокая кислотность в
данном населенном пункте наблюдалась в декабре (рН=4), которая немного
превышает предельные нормы кислотности осадков. Повышенная
кислотность снега также замечена нами в д. Михайловка и п. Кирпичный.
Наименьшая кислотность осадков выявлена в п. Конары (рН=5,88) и
максимальное значение рН также выявлено в декабре. В октябре кислотных
дождей зафиксировано не было. Среднее значение рН в этом месяце
составило 5,18. Дожди ноября обладали наивысшей кислотностью, значение
рН равно 5,18. Осадки в виде снега того же месяца не имели повышенного
значения кислотности (рН=5,27). В целом же кислотность осадков, выпавших
в течение последних 3-х месяцев практически не превышает норму (рН=4,96,5).
- 16 -
Выводы
В результате проведенной нами работ по исследованию кислотных
осадков были сделаны следующие выводы:
1. «Чистый» дождь обычно имеет слегка кислую реакцию, поскольку
содержащийся в воздухе диоксид углерода вступает в химическую
реакцию с дождевой водой, образуя слабую угольную кислоту.
«Кислотным» считают дождь, рН которого ниже 5,0.
Большая часть кислотности приходит от цикла серы. Два главных
процесса, приводящие к увеличению кислотности от серы:
а) сжигание ископаемых топлив с образованием сернистого газа SО2;
б) продуцирование морскими организмами диметилсульфида.
Соединения серы, попадающие в атмосферу, вступают в реакцию с парами
воды, образуя разбавленную серную кислоту.
В формировании кислотных дождей участвуют также оксиды азота,
которые образуются при сжигании топлива, в результате жизнедеятельности
некоторых почвенных микробов, а также при грозовых разрядах (из
содержащегося в атмосфере свободного азота). Оксиды азота, подобно
оксидам серы, растворяются в дождевой воде, образуя разбавленную азотную
кислоту.
Среди источников кислотообразующих оксидов сейчас значатся тепловые
электростанции, автомобильный транспорт и сельскохозяйственная техника.
2. Кислотные дожди виноваты в исчезновении рыбы во многих реках и
озёрах, так как рыба не выдерживает кислой воды. Помимо коррозии,
вызванной выпадающими с дождями разбавленными кислотами (серной
и азотной), кислые вещества, накапливаясь в почве, могут выводить из
нее биогенные (необходимые для питания растений) элементы,
повреждать и даже уничтожать леса, а также приводить к необратимым
нарушениям химического баланса экосистем.
Из-за этих разрушительных последствий именно кислотные дожди
считают основной причиной очень сильного закисления озер и прудов (в
некоторых из них рН понижается до 3,0, что сопоставимо с уксусом),
приводящего к гибели рыб и многих водных растений.
Теперь, когда люди поняли и оценили вред кислотных дождей, в
развитых странах на тепловых электростанциях устанавливают уловители,
которые не пускают загрязнения в воздух. Обязательной частью
автомобильного двигателя в некоторых странах стал прибор, который умеет
удалять из выхлопа машины оксиды азота.
3. От концентрации вредных примесей в дождевой воде и времени
воздействия на организм зависит реакция на кислотные дожди. Они
могут вызвать разные реакции – немедленную и отсроченную. К
немедленным относятся покраснение кожи, зуд, а к отдаленным –
выпадение волос, нарушение биохимических процессов.
- 17 -
4. В больших городах режим выпадения осадков значительно сдвигается изза хозяйственной деятельности. Это становится одной из причин частых
засух и долгих периодов дождей. Подобные перепады в настроении
погоды не дают покоя в последние годы.
Вклад газов, вызывающих кислотные дожди противоположен
действию парниковых газов, т. е. снижается до некоторой степени эффект
потепления от углекислого газа и ему подобных газов.
Морской фитопланктон служит не только основным источником
кислотности, но также создает основной источник ядер конденсации облаков
и поэтому играет важную роль в управлении облачностью и, следовательно,
климатом.
5. Наибольшее значение кислотности осадков наблюдалось в д. Тувси
(рН=4,785). Особо высокая кислотность в данном населенном пункте
наблюдалась в декабре (рН=4), которая немного превышает предельные
нормы кислотности осадков. Наименьшая кислотность осадков выявлена
в п. Конары (рН=5,88) и максимальное значение рН также выявлено в
декабре. В целом же кислотность осадков, выпавших в течение
последних 3-х месяцев практически не превышает норму (рН=4,9-6,5).
- 18 -
Список использованной литературы
1. Андруз Дж. И др. Введение в химию окружающей
среды. М.: Мир, 1999
2. Небел Б. Наука об окружающей среде: как устроен
мир. В 2 т. Т.1. М.: Мир, 1993
3. Пиментел Дж., Конрод Дж. Возможности химии
сегодня и завтра. М.: Мир,1992
4. Колтун М. М. Земля
5. Химия и современность / Под ред. Ю. Д. Третьякова.
М.: Просвещение, 1985