Реферат: Кислотные дожди

Кислотныеосадкипредставляют собой различные виды атмосферных осадков (дождь, снег, туман,роса) с кислотностью выше нормы.

/>/>

1. Понятие кислотности

 

Кислотность водного раствора определяетсяприсутствием в нем положительных водородных ионов Н+ ихарактеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора C(H+)(моль/л или г/л). Щелочность водного раствора определяется присутствиемгидроксильных ионов ОН– и характеризуется их концентрациейC(ОН–).

Какпоказывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентрацийводородных и гидроксильных ионов – величина постоянная, равная

 

C(H+)C(ОН–) = 10–14,

другимисловами, кислотность и щелочность взаимосвязанны: увеличение кислотностиприводит к снижению щелочности, и наоборот.

Растворявляется нейтральным, если концентрации водородных игидроксильных ионов одинаковы и равны (каждая) 10–7 моль/л. Такое состояниехарактерно для химически чистой воды.

Из сказанногоследует, что для кислых сред выполняется условие:

10–7< C(H+)  100,

для щелочныхсред:

10–14 C(H+) < 10–7.

На практикестепень кислотности (или щелочности) раствора выражается более удобным водороднымпоказателем рН, представляющим собой отрицательный десятичныйлогарифм молярной концентрации водородных ионов:

рН = –lgC(H+).

Например,если в растворе концентрация водородных ионов равна 10–5 моль/л, топоказатель кислотности этого раствора рН = 5. При этом изменению показателякислотности рН на единицу соответствует десятикратное изменение концентрацииводородных ионов в растворе. Так, концентрация водородных ионов в среде с рН =2 в 10, 100 и 1000 раз выше, чем в среде с рН = 3, 4 и 5 соответственно.

В кислыхрастворах рН < 7, и чем меньше, тем кислее раствор. В щелочных растворах рН> 7, и чем больше, тем выше щелочность раствора.

Шкалакислотности идет от рН = 0 (крайне высокая кислотность) через рН = 7(нейтральная среда) до рН = 14 (крайне высокая щелочность). Показателькислотности рН различных веществ, встречающихся в повседневной жизни, приведенна рис. 1.

Чистаяприродная, в частности дождевая, вода в отсутствие загрязнителей тем не менееимеет слабокислую реакцию (рН = 5,6), поскольку в ней легко растворяетсяуглекислый газ с образованием слабой угольной кислоты:

СО2+ Н2О />Н2СО3.

Дляопределения показателя кислотности используют различные рН-метры, в частностидорогостоящие электронные приборы. Простым способом определения характера средыявляется применение индикаторов – химических веществ, окраска которыхизменяется в зависимости от рН среды. Наиболее распространенные индикаторы –фенолфталеин, метилоранж, лакмус, а также естественные красители из краснойкапусты и черной смородины.

Достаточноточно показатель кислотности рН измеряется с помощью индикаторной бумаги, содержащейкислотореагирующие пигменты.

/>2. Основныеантропогенные источники кислотообразующих выбросов

Главныекислотообразующие выбросы в атмосферу – диоксид серы SO2 (cернистыйангидрид, или сернистый газ) и оксиды азота NОх (монооксид,или оксид азота NО, диоксид азота NO2 и др.).

/>

Природнымиисточниками поступления диоксида серы в атмосферу являются главным образомвулканы и лесные пожары. Естественная фоновая концентрация SО2 ватмосфере достаточно стабильна, включена в биохимический круговорот и дляэкологически благополучных территорий России равна 0,39 мкг/м3(Арктика) – 1,28 мкг/м3 (средние широты). Эти концентрациизначительно ниже принятого в мировой практике предельно допустимого значения(ПДК) по SО2, равного 15 мкг/м3.

Общееколичество диоксида серы антропогенного происхождения в атмосфере сейчасзначительно превышает ее естественное поступление и составляет в год около 100млн т (для сравнения: природные выбросы SO2 в год равны примерно 20млн т). Из них на долю США приходится 20%, на долю России – менее 10%. Диоксидсеры образуется при сжигании богатого серой горючего, такого, как уголь и мазут(содержание серы в них колеблется от 0,5 до 5–6%), на электростанциях (~40% антропогенногопоступления в атмосферу), в металлургических производствах, при переработкесодержащих серу руд, при различных химических технологических процессах иработе ряда предприятий машиностроительной отрасли промышленности (~50%).

При сжиганиикаждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде главнымобразом ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы); в 4–5 раз меньшеокисленной серы дает сжигание мазута.

Какпоказывают данные, приведенные в таблице, в России выбросы диоксида серысоставляют более 30% всех вредных промышленных выбросов. На предприятияхэнергетической отрасли промышленности, черной и цветной металлургии долявыбросов диоксида серы составляет примерно 40 и 50% соответственно (см. табл.).Меньше доля выбросов SO2 предприятиями нефтедобывающей,нефтеперерабатывающей, угольной и газовой отраслей промышленности (см. табл.) –около 8% собственных выбросов загрязняющих веществ и около 5% суммарныхвыбросов и оксида серы предприятиями России, хотя предприятия этих отраслей даютпримерно пятую часть всех техногенных выбросов загрязняющих веществ.

Анализтехногенных источников выбросов сернистого газа в атмосферу показывает, чтовыбросы производят высокоразвитые промышленные страны, и это становитсяпроблемой в первую очередь для них и их ближайших соседей.

Данныемониторинга воздушной атмосферы свидетельствуют об увеличении в последние годыдоли выбросов азотных соединений в закисление атмосферных осадков.

Содержаниюоксидов азота в атмосфере стали уделять внимание лишь после обнаруженияозоновых дыр в связи с открытием азотного цикла разрушения озона.

Природныепоступления в атмосферу оксидов азота связаны главным образом с электрическимиразрядами, при которых образуется NО, впоследcтвии – NО2.Значительная часть оксидов азота природного происхождения перерабатывается впочве микроорганизмами, т. е. включена в биохимический круговорот. Дляэкологически благополучных районов России естественная фоновая концентрацияоксидов азота равна 0,08 мкг/м3 (Арктика) – 1,23 мкг/м3(средние широты), что существенно ниже ПДК, равного 40 мкг/м3.

Оксиды азотатехногенного происхождения образуются при сгорании топлива, особенно еслитемпература превышает 1000 °С. При высоких температурах частьмолекулярного азота окисляется до оксида азота NО, который в воздухе немедленновступает в реакцию с кислородом, образуя диоксид NO2 и тетраоксиддиазота N2O4. Первоначально образующийся диоксид азотасоставляет лишь 10% выбросов всех оксидов азота в атмосферу, однако в воздухезначительная часть оксида азота превращается в диоксид – гораздо более опасноесоединение.

Привысокотемпературном сгорании органического природного топлива происходятреакции двух типов: между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в топливе(в угле содержание азота составляет в среднем около 1%, нефти и газе –0,2–0,3%), и между кислородом воздуха и азотом, также содержащимся в воздухе.

Техногенныемировые выбросы оксидов азота в атмосферу составляют в год около 70 млн т(природные выбросы оксидов азота, по некоторым оценкам, равны в год 700 млн т),примерно 30% их приходится на долю США, 25% – на долю стран Западной Европы илишь несколько процентов – на долю России (см. табл.). Суммарные антропогенныевыбросы оксидов азота в атмосферу больше. Дополнительный источник таких выбросов– сельское хозяйство, интенсивно использующее химические удобрения, в первуюочередь содержащие соединения азота. Вклад этой отрасли мирового хозяйства взагрязнение атмосферы оксидами азота учесть трудно, по некоторым данным,поступление оксидов азота в атмосферу с сельскохозяйственных полей сопоставимос промышленными выбросами.

В России (см.рис. 2) около 25% выбросов оксидов азота дает сжигание топлива на предприятияхэлектро- и теплоэнергетики, столько же – на предприятиях металлургической,машиностроительной и не связанной с процессами горения топлива химическойотраслей промышленности (например, получение азотной кислоты и взрывчатыхвеществ). Главный источник техногенных оксидов азота в атмосфере –автотранспорт и другие виды моторного транспорта (около 40%). Распределениевыбросов оксидов азота по основным отраслям промышленного производстваприведены в таблице.

Следуетотметить, что при наметившейся в 1990-е гг. в России тенденции снижениявыбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями (см. табл.) долядиоксида серы и оксидов азота в этих выбросах увеличивается.

Суммарныевыбросы всех загрязнителей в воздушную среду в 1997 г. по сравнению с 1993 г. сократились примерно на 30%, диоксида серы – примерно на 20%, оксидовазота – на 30%.

/>

Однако лишь20% этих сокращений обусловлены природоохранными мероприятиями и усилениемэкологического контроля. Основная причина – спад производства, который за этигоды составил более 50%. Расхождение между относительными показателями спадапроизводства и сокращения выбросов свидетельствует о росте отрицательноготехногенного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу произведенногопродукта. Как показывает анализ, спад производства был неравномерен в различныхотраслях хозяйства – наименьшим он оказался в самых экологически напряженныхсекторах (энергетика, металлургия и др.) и наибольшим – в отраслях, оказывающихотносительно слабое воздействие на окружающую среду (машиностроение, обороннаяотрасль промышленности и др.), при этом выбросы автотранспорта возросли, причемв крупных городах – очень значительно.

Отметим ещедва – экономических – аспекта рассматриваемой проблемы, оказывающих большоевлияние на общую экологическую ситуацию в России, в том числе и связанную скислотными осадками. К началу спада производства в России (1991) напредприятиях срок эксплуатации наличного промышленного оборудования былзапредельным, в базовых отраслях промышленности (среди них те, что даютнаибольшие кислотообразующие выбросы) средний возраст оборудования приближалсяк 30 годам. Изношенное оборудование требует больше ресурсов для эксплуатации,производит больше отходов, отличается повышенной аварийностью. Помимоотсутствия средств на капитальные затраты предприятия не имеют средств и натекущие затраты. В этих критических условиях для снижения удельных затрат напроизводимую продукцию предприятие экономит на всем и в первую очередь на охранеокружающей среды, строительстве или модернизации очистных сооружений и другихмероприятиях.

Как следуетиз ежегодных государственных докладов Госкомэкологии «О состоянии окружающейприродной среды в Российской Федерации», данных мониторинга Росгидромета, вомногих регионах даже сократившийся поток загрязнений превосходитассимиляционный потенциал соответствующих экосистем, т. е. является для нихзаведомо чрезмерным.

/>3. Механизм образования кислотных осадков

 

/>
Рис. 3 Схема образования кислотных аэрозолей и дождей

Диоксид серы,попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих кобразованию кислот.

Частичнодиоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксидсеры (серный ангидрид) SО3:

2SO2+ O2  2SO3,

которыйреагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:

SO3+ Н2O  Н2SO4.

Основнаячасть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует кислотныйполигидрат SО2•nH2O, который часто называютсернистой кислотой и изображают условной формулой Н2SО3:

SO2+ H2O  H2SO3.

Сернистаякислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной:

2Н2SО3+ О2  2Н2SO4.

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.

Аэрозолисерной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальноеприходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся привзаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NО2+ Н2О  НNО3 + НNО2.

Существуютеще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингоматмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжиганиеотходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикаловхлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу:антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечноймерзлоте вследствие потепления климата) образует хлороводород, хорошорастворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты:

Сl•+ СН4  CН•3 + НСl,

СН•3+ Сl2  CН3Cl + Сl•.

Очень опаснывыбросы фтороводорода (производство алюминия, стекольное), который хорошорастворяется в воде, что приводит к появлению в атмосфере аэрозолей плавиковойкислоты.

/> Выпадение кислотных дождей

Впервые кислотные дождибыли отмечены в Западной Европе, в частности в Скандинавии, и Северной Америкев 1950-х гг. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире иприобрела особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидовсеры и азота. За несколько десятилетий размах этого бедствия стал настолькоширок, а отрицательные последствия столь велики, что в 1982 г. в Стокгольме состоялась специальная международная конференция по кислотным дождям, в которойприняли участие представители 20 стран и ряда международных организаций. До сихпор 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, составляет 5-4,5, атуманы здесь нередко имеют рН, равный 3-2,5. В последние годы кислотные дождистали наблюдаться в промышленных районах Азии, Латинской Америки и Африки.Например, в Восточном Трансваале (ЮАР), где вырабатывается 4/5 электроэнергиистраны, на 1 км2 выпадает около 60 т серы в год в виде кислотных осадков. 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 ближнем следеметаллургических 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. 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 противзагрязнения приземного воздуха. Почти все страны одновременно являются«экспортерами» своих и «импортерами» чужих выбросов. Наибольшийвклад в трансграничное подкисление природной среды России соединениями серывносят Украина, Польша, Германия. В свою очередь, из России больше всегоокисленной серы направляется в страны Скандинавии. Соотношения здесь такие: сУкраиной — 1:17, с Польшей — 1:32, с Норвегией — 7:1. Экспортируется«мокрая» часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадаетв непосредственной 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 своих соседей,чем выпускают через собственные границы (до 70% кислотных дождей в этих странах- результат «экспорта» из Великобритании и Германии). Трансграничныйперенос кислотных осадков — одна из причин конфликтных взаимоотношений США иКанады.

/>Влияние кислотных дождей на экосистемы и людей

Кислотные дожди оказываютмногоплановое влияние на окружающую среду (рис. 4). В первую очередьотрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва ирастительность. Природные поверхностные воды обладают буферными способностямипо отношению к посторонним водородным и гидроксильным ионам, т. е. способностьюподдерживать постоянную величину рН вблизи нейтральной точки; за пределамиинтервала значений рН = 4-13 буферная способность полностью утрачивается. Главнымбуферным соединением в воде является гидрокарбонат-ион НСО~, образующийся придиссоциации угольной кислоты и способный нейтрализовать кислоты и основания:HCO-3+H+=H2CO3, HCO-3+OH-=CO2-3+H2O. Таким образом, гидрокарбонат-ион принимаетна себя более или менее значительную часть добавляемых водородных илигидроксильных ионов, благодаря чему рН раствора меняется незначительно.Особенно высокими буферными способностями обладает морская вода, рН которойсоставляет в общем от 7 до 8,5, что соответствует слабощелочной реакции.Снеговые воды, а также большинство пресных водоемов, особенно в северныхобластях земного шара, обладают слабыми буферными свойствами и имеют кислуюреакцию: 7 > рН > 4. Самый богатый животный мир присущ водам, рН которыхлежит в нейтральной или слабощелочной области. Он во много раз богаче, чемживотный мир кислых или щелочных вод. Водоемы с очень кислыми водаминеобитаемы, жизни в них нет, как нет жизни и в водоемах со значениями рН >11. Первыми жертвами кислотных дождей стали озера и реки. Сотни озер вСкандинавии, на северо-востоке США и на юго-востоке Канады, в Шотландиипревратились в кислотные водоемы. Кислотные дожди привели к резкому снижениюпродуктивности 2500 озер Швеции. В Норвегии примерно половина поверхностных водимеет повышенную кислотность, из 5000 озер в 1750 исчезла рыба. В провинцииОнтарио (Канада) пострадало 20% озер, а в провинции Квебек — до 60% озер. Приповышении кислотности воды (еще до критического порога выживания водной биоты,например для моллюсков таким порогом является рН = 6, для окуней — рН = 4,5) вней быстро нарастает содержание алюминия за счет взаимодействия гидроксидаалюминия придонных пород с кислотой: А1(ОН)3+ЗН+=А13++ЗН2О. Даже небольшаяконцентрация ионов алюминия (0,2 мг/л) смертельна для рыб. В то же времяфосфаты, обеспечивающие развитие фитопланктона и другой водной растительности,соединяясь с алюминием, становятся малодоступными этим организмам. Повышениекислотности приводит к появлению в воде высокотоксичных ионов тяжелых металлов- кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в водесоединений и не представляли угрозы живым организмам. Дефицит питательныхвеществ и интоксикация воды приводят к своеобразной «стерилизации»водоемов. Закисленная и токсичная вода разрушает скелеты рыб и раковинымоллюсков, а главное — снижает репродуктивные процессы. В свою очередь, этоприводит к сокращению популяций наземных животных и птиц, связанных с воднойбиотой трофическими цепями (цепи питания). «Мертвая вода» усиливаетдефицит пресной воды, обусловленный возрастающими масштабами хозяйственного ибытового использования и ее загрязнением. Что касается состояния рек и озерРоссии, то качество воды большинства водных объектов в течение всех последнихлет наблюдений и контроля со стороны Госкомэкологии не отвечает нормативнымтребованиям из-за сильного загрязнения промышленными сточными водами. Все(обратите на это внимание!) основные реки России и их крупные притокиоцениваются как «загрязненные» или «сильно загрязненные».При таком положении кислотные осадки мало изменяют качественные характеристикиводы. Почвенные организмы более приспособлены к пониженным значениям рНпочвенной влаги, но и они угнетаются возрастающей кислотностью, особенноазотфиксирующие бактерии и грибницы. Разрыхляющие почву дождевые черви могутжить в слабокислых почвах, в таких условиях они «нейтрализуют»почвенные кислоты с помощью выделяемой ими извести; в кислой почве дождевыечерви погибают. Среди других нарушений, происходящих в почве вследствие ееподкисления, следует отметить нарушение процессов питания растений, разрушениеих корневой системы. Почвенное подкисление считается одной из основных причинусыхания лесов умеренной зоны северного полушария, причем этот фактор долгодействующий, который может проявиться через много лет после прекращения вредныхкислотообразующих выбросов в атмосферу. Больше всего страдают елово-пихтовые идубовые леса. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит кнарушению листовой поверхности, процессов транспирации (испарение с поверхностилиста) и фотосинтеза за счет разрушения хлорофилла (это воздействие можноопределить зрительно по побурению листьев и игл). Многообразно косвенноевлияние: загрязнения выступают в роли пусковых механизмов биологических ибиохимических процессов, ослабляющих растение, нарушающих его рост, повышающихчувствительность к климатическим изменениям, делающих его менее устойчивым квредителям — грибам, бактериям, жукам и др. В то же время подкисление почвыазотокислыми дождями стимулирует развитие лесных вредителей. Наибольший уронкислотные дожди нанесли лесам Центральной Европы, в частности 35% лесовГермании (на площади более 2,5 млн га) повреждены ими. Ущерб от кислотныхдождей для европейских лесов оценивается в 118 млн м3 древесины в год (из нихоколо 35 млн м3 на европейской территории России). В меньшей степени откислотных дождей страдают сельскохозяйственные растения, поскольку подкислениепочв здесь можно контролировать агрохимикатами. Воздействию кислотообразующихгазов и кислотных осадков подвергаются органические материалы — кожа, бумага,ткани, резина, красители. Бумага, большинство тканей, кожа образованыгидрофильными веществами, которые накапливают воду между волокнами. Кислотыпостепенно гидролизуют макромолекулы (главным образом целлюлозы и белков), врезультате чего эти материалы становятся хрупкими и разрушаются. Каквосстановитель диоксид серы вызывает обесцвечивание красителей, что приводит квыцветанию тканей. Известняк, мел, мрамор, туф, содержащие карбонат кальция, разрушаютсяпод действием кислотных дождей: СаСО3 + Н2SО4= Са2++SO2-4+CO2+H2O. СаСО3 +2НNО3= Са2++2NO-3+CO2+H2O. Многие скульптуры и здания в Риме, Венеции и другихгородах, памятники зодчества, такие, как Акрополь в Афинах, Кёльнский собор идругие, за несколько последних десятилетии получили значительно большиеповреждения, чем за все предыдущее время. Под угрозой полного разрушения врезультате действия кислотных осадков находятся более 50 тыс. скульптурскального «Города Будд» под Юньанем в Китае, построенного 15 вековназад. Из бетона и других минеральных строительных материалов, а также стеклапод действием кислотных дождей выщелачиваются не только карбонаты, но исиликаты. Если рН осадков достигает значений, равных 4,5-3, то ионы алюминияначинают вымываться из кристаллической решетки. С уменьшением рН интенсивнопротекает разрушение силикатной кристаллической структуры, как, например, вполевом шпате (сырье для производства керамики, стекла, цемента): ЗКА1SI3О8 +12Н20 + 2Н+ =КА13SI3О10(ОН)2 + 6Н4SIO4 + 2К+, 2КА13SI3О10(ОН)2+18Н20+2Н+=3AL203(H2O)3+6H4SIO4+2K+. Подобным образом кислотные дожди разрушаютдревние оконные стекла церквей, соборов и дворцов. Старинное стекло из-заповышенного содержания оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов более подверженодействию кислот, чем современное. Металлы под действием кислотных дождей,туманов и рос разрушаются еще быстрее, чем строительные материалы и стекло.Корка образующегося на поверхности железных изделий гигроскопичного сульфат тажелеза(II) окисляется кислородом воздуха, при этом образуется основная сольсульфата железа(Ш), являющаяся составной частью ржавчины: 2FеSО4 + Н2О + 0,5О2=2Fе(ОН)SО4. Такой же ущерб претерпевают изделия из бронзы, на которыхобразуется так называемая патина, состоящая из карбонатов и сульфатов. Слоипыли и копоти на поверхности создают пленку, которая удерживает влагу и вкоторой постоянно растворяются кислотообразующие газы. Кислота разъедаетметалл, переводя его в виде ионов в раствор, что становится заметным приотслаивании корки налета, достигающей миллиметровой толщины. Изделие при этомтеряет свою первоначальную форму. Загрязнение воздуха кислотообразующимивыбросами оказывает вредное многообразное влияние и на организм человека.Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы, особенно опасно дляпожилых людей, страдающих сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, втяжелых случаях может возникнуть отек легких. Вредно это и для здоровых людей,поскольку 8О2 и сульфатные частицы обладают канцерогенным действием.Установлена тесная взаимосвязь между повышением смертности от бронхитов иростом концентрации диоксида серы в воздухе. Во время трагического лондонскоготумана 1952 г. более 4000 смертей было отнесено за счет повышенного содержанияво влажном воздухе диоксида серы и сульфатных частиц. Многочисленныеисследования показали увеличение числа заболеваний дыхательных путей в районах,воздух которых загрязнен диоксидом азота NО2. Попадая в дыхательные пути, онвзаимодействует с гемоглобином крови, затрудняя перенос кислорода к органам итканям, вызывает респираторные, астматические и сердечные заболевания. Вфеврале 1972 г. в Японии по этой причине заболело более 70 000 человек, длямногих из них заболевание имело летальный исход. Кислотные дожди подобнымобразом действуют и на животных, однако систематических исследований здесь непроводилось, за исключением обитателей водных экосистем

/> Мерыпо охране атмосферы от кислотообразующих выбросов

Чистота атмосферноговоздуха планеты — одно из приоритетных направлений природоохранной деятельностинациональных правительств, которая развивается в рамках программы, принятой наXIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций виюне 1997 г. Международными соглашениями установлены критические нормы выбросовдиоксида серы и оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболеечувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендацийпо осуществлению снижения этих выбросов. Основными на сегодняшний день методамиснижения загрязнения атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами,являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защитаатмосферы. Ведутся исследования по снижению загрязнений от выхлопных газовавтомобилей. Наибольшие трудности здесь вызывает именно уменьшение выбросовоксидов азота, которые помимо образования кислотных осадков ответственны запоявление фотохимических загрязнителей (фотохимический смог) и разрушениеозонового слоя в стратосфере. Для решения этой проблемы ведутся работы посозданию различных каталитических конвертеров, преобразующих оксиды азота вмолекулярный азот. Среди эффективных методов борьбы с выбросами окисленной серыв атмосферу через дымовые трубы следует отметить различные газоочистители,такие, как электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкиефильтры-скрубберы. В последних газообразные продукты сгорания пропускаютсячерез водный раствор извести, в результате образуется нерастворимый сульфаткальция Са8О4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, но являетсядорогостоящим (снижение температуры дымовых газов и понижение тяги требуетдополнительных затрат энергии на их подогрев; кроме того, возникает проблемаутилизации СаSО4) и экономически эффективен лишь при строительстве новыхкрупных предприятий. Такой же дорогостоящий метод очистки дымовых газов отоксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО (удаляется до 99% оксидовазота, превращающихся в безвредные азот и воду). Восстановление нормальнойкислотности водоемов возможно за счет известкования, при этом не толькоуменьшается кислотность воды, но и повышается ее буферная способность, т. е.сопротивляемость по отношению к будущим кислотным осадкам. Известкование можноприменять и для защиты лесов от кислотных дождей, используя распыление ссамолетов свежее молотого доломита (СаСО3 o МgСО3), который реагирует скислотами с образованием безвредных веществ: СаMg(СО3)2 + 2Н2SО3 = СаSО3 +MgSО3 + 2СО2 + 2Н2О, СаMg(С03)2 + 4НNО3 = Са(NО3)2 + Мg(NО3)2 + 2СО2 + 2Н2О.Для защиты памятников культуры и ценных архитектурных сооружений используютпокрытия из высокомолекулярных соединений — силиконов или производных эфировкремниевой кислоты; для защиты металлических изделий — покрытие их лаком,масляной краской или легирование сталей, образующих устойчивую к кислотамоксидную пленку. Все перечисленные меры представляют собой реализацию метода«контроля на выходе» — снижение концентрации загрязнителей на стадииих попадания в атмосферу. Более эффективен с экологической точки зрения метод«контроля на входе», предусматривающий очистку топлива отпотенциальных загрязнителей, использование экологически более чистых источниковэнергии и создание так называемых безотходных технологий, т. е. технологическихпроцессов, сопоставимых с природными циклами в биосфере. Содержание серы ввыбросах можно уменьшить, используя низкосернистый уголь, а также путемфизической или химической его промывки. Первая позволяет очистить уголь отнеорганических примесей серы, таких, как сульфиды металлов. С помощью второйудаляются органические соединения серы. Отметим, что физические методы очисткималорентабельны, а применение химических методов очистки из-за ряда техническихсложностей эффективно лишь на вновь строящихся электростанциях. Для средних ималых предприятий энергетики используется метод сжигания топлива в кипящемслое, при котором удаляется до 95% диоксида серы и от 50 до 75% оксидов азота.Хорошо разработана технология уменьшения содержания оксидов азота (на 50-60%)путем снижения температуры горения. Перспективна замена бензина в автомобиляхдругими видами топлива (например, смесью спиртов), применение газобаллонныхавтомобилей, использующих природный газ, и электромобилей; использование на электростанцияхв качестве топлива природного газа. Реально заменить горючие ископаемые могутвозобновимые экологически чистые энергетические ресурсы, такие, как солнечнаяэнергия, ветер, морские приливы, термальные источники недр Земли. Покавозможности таких энергопроизводств относительно ограничены, но тем не менее,например, в Дании ветровые электростанции дают около 12% энергии (столько жедают все АЭС в России