3. Вплив кислотних дощів на екосистеми і людей
Випадання кислотних опадів на сучасному етапі біосфери являє собою досить нагальну проблему і робить досить негативний вплив на біосферу.
Причому негативний вплив кислотних дощів спостерігається в екосистемах багатьох країн.
Особливо негативний вплив від випадання «кислотних дощів» відчула на собі Скандинавія.
У 70-х роках в річках і озерах скандинавських країн стала зникати риба, сніг в горах забарвиться в сірий колір, листя з дерев завчасно встелена землю. Дуже скоро ті ж явища помітили в США, Канаді, Західній Європі. У Німеччині постраждало 30%, а місцями 50% лісів [3, с. 67]. І все це відбувається далеко від міст і промислових центрів. З'ясувалося, що причина всіх цих бід - кислотні дощі.
Показник рН змінюється в різних водоймах, але в непорушеною природному середовищу діапазон цих змін суворо обмежений. Природні води і грунту мають буферними можливостями, вони здатні нейтралізувати певну частину кислоти і зберегти середу. Однак очевидно, що буферні здібності природи не безмежні.
У водойми, що постраждали від кислотних дощів, нове життя можуть вдихнути невеликі кількості фосфатних добрив; вони допомагають планктону засвоювати нітрати, що веде до зниження кислотності води. Використання фосфату дешевше, ніж вапна, крім того, фосфат чинить менший вплив на хімію води.
Земля і рослини, звичайно, теж страждають від кислотних дощів: знижується продуктивність грунтів, скорочується надходження поживних речовин, міняється склад грунтових мікроорганізмів.
Величезної шкоди завдають кислотні дощі лісам. Ліси висихають, розвивається суховершинность на великих площах. Кислота збільшує рухливість в грунтах алюмінію, який токсичний для дрібних коренів, і це призводить до пригнічення листя і хвої, крихкості гілок. Особливо страждають хвойні дерева, тому що хвоя змінюється рідше, ніж листя, і тому накопичує більше шкідливих речовин за один і той же період. Хвойні дерева жовтіють, у них зріджуються крони, пошкоджуються дрібні коріння. Але і у листяних дерев змінюється забарвлення листя, передчасно опадає листя, гине частина крони, пошкоджується кора. Природного поновлення хвойних і листяних лісів не відбувається.
Все більшої шкоди кислотні дощі завдають сільськогосподарським культурам: пошкоджуються покривні тканини рослин, змінюється обмін речовин в клітинах, рослини сповільнюють ріст і розвиток, зменшується їх опірність до хвороб і паразитів, падає врожайність.
Фахівці американського університету штату Північна Кароліна вивчили вплив, який чиниться кислотними дощами на рослини в період їх максимальної сприйнятливості до факторів зовнішнього середовища. Під впливом кислотних дощів безпосередньо після запилення в качанах кукурудзи формувалося менше зерен, ніж при зрошенні чистою водою. Причому чим більше в дощовій воді містилося кислоти, тим менше зерен утворювалося в качанах. Разом з тим з'ясувалося, що кислотні дощі, що пройшли до запилення, не чинили помітного впливу на формування зерен.
Проведено дослідження ступеня сприйнятливості до кислотних дощів 18 видів сільськогосподарських культур і 11 видів декоративних рослин на ранніх стадіях росту. Найбільш підданими шкідливому впливу виявилися листя томатів, сої, квасолі, тютюну, баклажанів, соняшнику і бавовнику. Найменш сприйнятливими - озима пшениця, кукурудза, салат, люцерна і конюшина [3, с. 67].
Кислотні дощі не тільки вбивають живу природу, а й руйнують пам'ятники архітектури. Міцний, твердий мармур, суміш оксидів кальцію (СаО і СО2), реагує з розчином сірчаної кислоти і перетворюється в гіпс (СаSО4).
Зміна температур, потоки дощу і вітер руйнують цей м'який матеріал. Історичні пам'ятки Греції та Риму, простоявши тисячоліття, останніми роками руйнуються прямо на очах. Така ж доля загрожує і Тадж-Махалу - шедевру індійської архітектури періоду Великих Моголів, в Лондоні - Тауеру і Вестмінстерського абатства. На соборі Св. Павла в Римі шар портлендського вапняку роз'їдені на 2,5 см. У Голландії статуї на соборі Св. Іоанна тануть, як льодяники. Чорними відкладеннями поїдені королівський палац на площі Дам в Амстердамі.
Понад 100 тис. Найцінніших вітражів, що прикрашають собори в скинії, Контербері, Кельні, Ерфурті, Празі, Берні, в інших містах Європи можуть бути повністю втрачені в найближчі 15- 20 років.
Вивчивши нові дані про кислотність опадів, що випадають в різних регіонах Західної Європи, і про вплив їх на будівлі та споруди, співробітники Дублінського університету (Ірландія) виявили, що саме катастрофічне становище склалося в центрі Манчестера (Великобританія), де за 20 місяців кислотні опади розчинили більше 120 г на 1 м 2 каменю (пісковику, мармуру або вапняку).
Місто постраждало дуже сильно, хоча загальна кількість опадів в спостережуваний відрізок часу там було вкрай низьким. Очевидно, занадто висока була ступінь їх кислотності.
За Манчестером слід Ліпхун (графство Гемпшир в Вели-кобрітанія) і Антверпен (Бельгія), де кожен камінь під відкритим небом втратив 100 г з 1 м 2. Навіть такі відомі забрудненістю атмосфери міста, як Афіни, Копенгаген і Амстердам, піддалися кислотному руйнування в значно меншому ступені.
Страждають від кислотних дощів і люди, вимушені споживати питну воду, забруднену токсичними металами - ртуттю, свинцем, кадмієм.
Рятувати природу від закислення необхідно. Для цього доведеться різко знизити викиди в атмосферу оксидів сірки і азоту, але в першу чергу сірчистого газу, так як саме сірчана кислота і її солі на 70-80% обумовлюють кислотність дощів, що випадають на великих відстанях від місця промислового викиду.
Система контролю забруднення сніжного покриву на території Росії здійснюється на 625 пунктах, обстежують площу в 15 млн. Км 2. Проби забирають на наявність іонів сульфату, нітрату амонію, важких металів, визначають значення рН [1, с. 132].
Природні опади мають різну кислотність, але в середньому рН = 5,6. Кислотні опади з рН <5,6 представляют серьезную угрозу, особенно если величина рН падает ниже 5,1.
Нижче нами перераховуються основні наслідки випадання кислотних опадів.
- Пошкодження статуй, будівель та оздоблення автомобілів.
- Загибель риб, водоростей і мікроорганізмів в озерах і річках.
- Зниження здатності до відтворення лососів і форелі при рН <5,5.
- Загибель і зниження продуктивності багатьох видів фітопланктону, коли рН<6 — 8.
- Розрив азотного циклу в озерах, коли величина рН коливається від 5,4 до 5,7.
- Ослаблення або загибель дерев, особливо хвойних порід, які ростуть на великих висотах, через вимивання з грунту кальцію, натрію та інших поживних речовин.
- Пошкодження коренів дерев і загибель багатьох видів риб через вивільнення з грунтів і донних опадів іонів алюмінію, свинцю, ртуті та кадмію.
- Ослаблення дерев і посилення їх схильності хвороб, комах, засух, грибам і мохів, які процвітають в кислому середовищі.
- Уповільнення зростання культурних рослин, таких, як помідори, соя, квасоля, тютюн, шпинат, морква, капуста-брокколі і бавовна.
- Зростання популяції 81агола, найпростішого, що викликає серйозну кишкову інфекцію, яка вражає скелелазів і альпіністів, які п'ють воду з, здавалося б, чистих гірських струмків.
- Виникнення і загострення багатьох хвороб дихальної системи людини, передчасна загибель людей.
Кислотні опади ілюструють пороговий ефект. Більшість грунтів, озер і річок містять лужні хімічні речовини, які можуть взаємодіяти з деякою кількістю кислот, нейтралізуючи їх. Однак регулярне багаторічна вплив кислот виснажує більшість з цих стримуючих закислення речовин. Потім як би раптово починається масова загибель дерев і риб в озерах і річках. Коли це відбувається, будь-які заходи щодо запобігання серйозного збитку робити вже пізно. Запізнення становить 10 - 20 років.
Кислотні опади вже є серйозною проблемою в Північній і Центральній Європі, на північному сході Сполучених Штатів, на південному сході Канади, в деяких районах Китаю, Бразилії та Нігерії. Все більшу загрозу вони починають представляти в промислових регіонах Азії, Латинської Америки і Африки і в деяких місцях на заході Сполучених Штатів (головним чином через сухих опадів). Випадають кислотні опади і в ряді тропічних районів, де промисловість практично не розвинена, головним чином через виділення оксидів азоту при спалюванні біомаси. Велика частина кислотообразующих речовин, вироблених в одній країні, переноситься переважаючими приземними вітрами на територію іншої. Понад три чверті кислотних опадів в Норвегії, Швейцарії, Австрії, Швеції, Нідерландах і Фінляндії приноситься в ці країни вітром з промислових районів Західної та Східної Європи.
Понад половину кислотних опадів в густонаселених районах південно-східної Канади і сходу Сполучених Штатів обумовлені викидами вкрай сконцентрованих підприємств вугільної та нафтової енергетики і промислових підприємств в семи штатах Центру і верхнього Середнього Заходу - Огайо, Індіани, Пенсільванії, Іллінойсу, Міссурі, Західній Вірджинії та Теннесі . Ступінь кислотності опадів над більшою частиною Вос-струму Північної Америки становить 4,0-4,2.
Це в 30-40 разів більше, ніж кислотність нормальних опадів, які випадали в цих місцях кілька десятиліть тому. Штатами, які викидають наиболь-шиї кількість кислотообразующих речовин, є Каліфорнія, Індіана, Огайо і Техас.
Близько 75% кислотних опадів, що випадають в Канаді, приноситься вітрами зі Сполучених Штатів, і тільки 15% кислотних опадів, що випадають в північно-східних штатах, обумовлено викидами на території самої Канади [1, с. 133].
Такий великий позитивний баланс перенесення кислотних опадів між Сполученими Штатами і Канадою призвів до загострення відносин між двома країнами.
Канадські вчені і чиновники і багато вчених США критикували уряд США за недостатньо оперативні дії по зменшенню шкідливих викидів промислових підприємств і електростанцій принаймні на 50%. За оцінками Міністерства навколишнього середовища провінції Онтаріо, кислотні опади загрожують 48 тис. Канадських озер з їх індустрією спортивного рибальства (1,1 млрд. Доларів на рік) і туризму (10 млрд. Доларів на рік). Канадці також стурбовані тим, що кислотні опади шкодять лісовому господарству та пов'язаних з ним галузей, які дають роботу каж-дому десятому жителю країни і приносять 14 млрд. Доларів на рік [1, с. 133].
За оцінкою Національної академії наук, збиток від кислотних опадів в Сполучених Штатах вже становить, принаймні, 6 млрд. На рік і буде різко зростати, якщо не вжити негайних дій. Вартість скорочення обсягу цих забруднювачів складе від 1,2 млрд. До 20 млрд. Доларів в залежності від ступеня очищення і технології, яка буде використана.
У деяких областях грунту містять вапняк і інші лужні речовини, які можуть нейтралізувати кислоти. Однак кислі грунти в інших районах практично не здатні до нейтралізації кислот. Крім того, повторне вплив на будь-які грунти кислотних опадів може в принципі виснажити містяться в них речовини, що нейтралізують кислоти. Кислотний річковий стік може погубити багато форм життя в озерах і річках. Так само як і грунту, деякі озера і річки особливо чутливі до дії кислоти через низький вміст лугів (особливо іона бікарбонату), які могли б сприяти нейтралізації надходять в них кислот.
Таким чином, підбиваючи підсумок усього сказаного вище, необхідно зробити ряд наступних висновків.
Незважаючи на «постіндустріальне» звучання, терміну «кислотні дощі» вже більше ста років. Вперше він був використаний в 1872 році англійцем Ангусом Смітом, вивчав ефекти смогу в Манчестері, проте тодішні вчені колегу не підтримали і до теорії кислотних дощів поставилися скептично. Сьогодні ж в їх існуванні немає ніяких сумнівів.
Сучасна хімія вимірює кислотність розчинів у одиницях рН. Значення окремої такої одиниці, рівне 7, вважається нейтральним, вищі відповідають лужному середовищі, більш низькі - кислої. Зміна значення рН на один пункт відповідає зміні кислотності в десять разів.
Розхожий вислів «кислотні дощі» позначає опади з показником рН менше, ніж 5,7.
Виною таких змін - оксиди сірки і азоту, в промислових масштабах викидаються в атмосферу автомобілями, електростанціями, металургійними заводами. У повітряному середовищі на частинках сульфатів і нітратів конденсуються молекули води, утворюються хмарні крапельки, які при певних погодних умовах стають частиною дощових крапель або сніжинок. Якщо концентрація сульфатів і нітратів в атмосфері велика, то дощ або сніг виходить значно закислення.
Непрямим свідченням кислотності опадів може бути вимір рН в озерах і водоймах - їх аномальна кислотність вже стійко позначається на флору і фауну. Доведено, що в сотнях озер Скандинавії з цієї причини пропала риба. Крім того, «кисла вода» сприяє кращій розчинності в ній таких небезпечних металів, як алюміній, кадмій, ртуть, свинець, з грунтів і донних відкладень, а це веде до хвороб людей, які п'ють цю воду.
Рослини на суші також страждають від кислотних дощів, хоча ця проблема менш вивчена. Розміри збитків, завданих ними, не піддаються точним вимірам, але навіть локальні дослідження дають цифру з дев'ятьма нулями.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
в верхні шари і розпорошується над сушею. Однак слід враховувати той факт, що з сульфатів морського походження не може утворюватися сірчана кислота, тому з точки зору освіти кислотних дощів вони не мають істотного значення. Їх вплив позначається лише на регулювання утворення хмар і опадів. Антропогенні джерела емісії сірки в атмосферу: В результаті діяльності.
утворенням вугільної кислоти (H2CO3). Чистий дощ, що проходить через незабруднене повітря, є водним розчином з pH 5,6 (до моменту удару об землю). Як ми побачимо далі, основна причина випадання кислотних дощів - це діяльність людини, проте є і природні причини, починаючи з виверження вулканів і розряду блискавки і закінчуючи життєдіяльністю бактерій. Загалом, навіть якщо б.
поверхні напрямку відчувається збільшення швидкості вітру і горизонтальне рух повітря викликає турбулентність. Таким шляхом компоненти повітря досягають Землі, і найактивніші кислотні речовини легко взаємодіють з поверхнею. Вплив кислотних опадів на біосферу. Кислотні опади надають шкідливий віз-дію не тільки на окремі предмет або живі сущест-ва, а й на їх.