Состав кислотных дождей


Как мы знаем еще из школьного курса химии, чистая вода состоит из молекул, содержащих два атома водорода и один атом кислорода. Однако в каждый момент времени некоторые из этих молекул диссоциируют на положительно заряженные ионы водорода (то есть протоны, H+) и отрицательно заряженные гидроксид-ионы (OH); одновременно с этим какие-то соседние ионы H+ и OH соединяются с образованием молекул воды. Таким образом, даже в самой чистой воде сохраняется динамический баланс, равновесие, с присутствием определенного количества ионов водорода (протонов). Эти протоны связаны с молекулами воды, образуя ионы гидрония — три атома водорода и один атом кислорода. В чистой воде концентрация ионов гидрония составляет 10–7 молей (см. Закон Авогадро) на литр.

Для оценки количества ионов водорода в воде химики используют понятие водородного показателя pH (сокр. от англ. «power of hydrogen» — «степень водорода»). Условились считать, что pH чистой воды равен 7. Такой водородный показатель соответствует химически нейтральной среде (см. Кислоты и основания). С повышением концентрации ионов водорода pH понижается, и такие жидкости уже называются кислотами. Благодаря избыточному содержанию ионов водорода кислоты активно реагируют с другими веществами.


Термин «кислотный дождь» появился в середине XIX века, когда британские ученые заметили, что загрязнение воздуха в промышленно развитой центральной Англии привело к выпадению более кислых, чем обычно, дождей. Но только во второй половине XX века стало понятно, что кислотные дожди несут в себе угрозу окружающей среде.

Надо сказать, что обычный дождь является кислым сам по себе, даже в отсутствие заводов. Это происходит из-за того, что в процессе формирования и выпадения дождевые капли растворяют находящийся в воздухе углекислый газ и реагируют с ним с образованием угольной кислоты (H2CO3). Чистый дождь, проходящий через незагрязненный воздух, представляет собой водный раствор с pH 5,6 (к моменту удара о землю). Как мы увидим дальше, основная причина выпадения кислотных дождей — это деятельность человека, однако есть и естественные причины, начиная с извержения вулканов и разряда молнии и кончая жизнедеятельностью бактерий. В общем, даже если бы мы закрыли все фабрики и перестали ездить на машинах и грузовиках, значение pH дождя все равно было бы примерно 5,0. Поэтому сейчас принято считать дождь кислотным, если его pH ниже 5,0.


В современном промышленном мире избыточная кислотность дождя обусловлена в основном присутствием двух веществ:

Оксиды серы. Эти соединения попадают в атмосферу естественным путем при извержениях вулканов, но значительная часть атмосферных оксидов серы образуется в результате сжигания природного топлива. Уголь и нефть содержат небольшое количество серы. При сжигании этих видов топлива в атмосферу попадает сера в соединении с кислородом. Растворяясь в дождевых каплях, оксид серы образует серную кислоту.

Оксиды азота. При достаточно высокой температуре содержащийся в воздухе азот соединяется с кислородом с образованием оксида азота. В природе это может произойти во время разряда молнии, но основная часть оксидов образуется при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания (например, в автомобилях) или при сжигании угля. При растворении этих веществ в капельках воды образуется азотная кислота.

Таким образом, дожди становятся кислотными при вымывании из воздуха серных и азотных соединений. Это явление имеет несколько последствий, губительных для природы. Например, многие исторические здания в Европе построены из известняка — строительного материала, реагирующего с кислотой. С течением времени кислотные дожди буквально разъедают поверхность этих зданий. При выпадении кислотных дождей также происходит закисление почвы и ухудшаются условия существования лесов. Некоторое время думали, что массовое отмирание верхушек деревьев в лесах на востоке США и в Германии обусловлено кислотными дождями, но теперь эта точка зрения не поддерживается. (Действительно, леса гибнут, но связано это с другими причинами.) И наконец, кислотные дожди повышают кислотность рек и озер, тем самым создавая угрозу флоре и фауне.


Методы борьбы с образованием кислотных дождей направлены на улучшение технологии удаления соединений серы из воздушных выбросов промышленных предприятий и электростанций, для чего обычно используют устройство под названием скруббер. Правительства некоторых государств даже приняли законы, ограничивающие содержание загрязняющих веществ в выхлопах транспортных средств.

Источник: elementy.ru

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.

Разбавленная кислота вызывает гибель животных растений, насыщает воздух и почву токсинами, разрушает питательные соединения и природные минералы.


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.
Кислота в воздухе

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.

Химические выбросы
Кислотные ливни естественного происхождения нередко становились причиной вымирания живых организмов более 250 млн лет назад, когда погибло до 95% от общего количества биосферы.


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.

Образование кислотного дождя

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.

Состав кислотных осадков


Кислотный дождь формируется в результате взаимодействия серного и сернистого газа с молекулами воды в верхних слоях атмосферы. В состав дождевой воды может входить озон, который образуется в ходе грозы. Если в атмосфере вместо производных серы присутствуют азотистые соединения, то на землю выпадут осадки, насыщенные азотной кислотой. В редких случаях спровоцировать появление КД может высокая концентрация хлора и метана в воздушной среде.

В осадки могут попасть токсичные соединения, которые выбрасываются в атмосферу из труб промышленных предприятий или являются производными испарениями бытовых отходов.

Последствия кислотных осадков

После выпадения кислотных дождей их последствия могут привести к проблемам в экологическом и экономическом плане региона. Токсичные соединения способны храниться воде и почве в течение 5-15 лет.

При попадании в грунт яды начинают разрушать питательные вещества, необходимые для развития растений, и высвобождают на поверхность соли свинца, алюминия или ртути. Почва становится непригодной для выращивания растений. Высокая концентрация кислот в дождевой воде может привести к гибели взрослых растений и зародышевых семян. Некоторое количество ядовитых соединений остается в воздухе.

Последствия дождей

Кислотные ливни приводят к появлению следующих глобальных проблем экологического плана:


  1. Изменение структуры воды, повышение ее жесткости, насыщение кислотами и токсинами. Такой эффект вызывает гибель животных и растений, потому что жидкость становится непригодной для питья. Содержание в воде тяжелых металлов после выпадения КД превышает норму в 4-8 раз.
  2. Повреждения листвы и корневой системы приводят к вымиранию растений и травоядных животных. Отсутствие дии вынуждает хищников охотиться в другой местности, это приводит к нарушению пищевой цепи.
  3. Наблюдается сильное загрязнение почвенного слоя и воздушной оболочки. Токсины вместе с пылью могут переноситься с ветром на большие расстояния, продолжая отравлять окружающую среду.

Ожоги на листьях


Влияние кислотных осадков на человека

Кислотные осадки негативно отражаются на жизнедеятельности и здоровье человека. Химические вещества вымывают из стекол и некоторых строительных материалов поликарбонаты, провоцируют развитие ржавчины и коррозию металлов, что ускоряет процесс разрушения построек. Под воздействием кислых дождевых вод погибает скот, страдают рыбные хозяйства и сельскохозяйственные угодья.

Кислотные ливни становится причиной развития заболеваний респираторной системы:

  • бронхита;
  • воспаления легких;
  • трахеита;
  • получения химических ожогов;
  • бронхиальной астмы.

Повреждение дыхательной системы

Становится опасно принимать в пищу выловленную рыбу и мясные изделия. Наиболее токсичные соединения (ртуть, свинец, сера, мышьяк и селен) не разрушаются под воздействием термической обработки. Поэтому в продуктах животного происхождения могут сохраниться неорганические кислоты и ядовитые соли, способные вызвать пищевую интоксикацию. Отравление приводит к тяжелым нарушениям в работе печени, поджелудочной железы и почек, негативно отражается на функциональной активности нервной и кровеносной системы.

Воздействие кислотных осадков на экологию

Негативное влияние КД а окружающую среду остро проявляется на озерах и крупных реках. Для развития флоры и фауны требуется нейтральная среда. Смещение водородного показателя в кислую или щелочную сторону вызывает гибель организмов и экосистем. Закисление водоемов приводит к масштабным потерям растений и животных, утрате рыбных ресурсов, миграции некоторых видов и нарушению пищевой цепи.

Погибшая рыба

Вред кислотных дождей для почвенного слоя обусловлен вымыванием питательных соединений. Земля насыщается ионами токсичных и тяжелых металлов. Следует задумываться над вопросом, какой вред растениям наносят КД: разрешение корневой системы, расщепление лиственного покрова и нарушение автотрофного питания посредством фотосинтеза.

Из-за гибели флоры в атмосферу прекращает попадать необходимое количество кислорода, накапливается углекислый газ, что приводит к возникновению новых экологических катастроф.

Экономические последствия

Негативные последствия кислотного дождя отражаются не только в экологическом, но и в экономическом плане. Жидкие химические вещества вредят лесам и растениям, выращиваемым на сельскохозяйственных угодьях, которые после окончания экологической катастрофы требуют больших денежных затрат на восстановление. Потери урожая могут спровоцировать вспышки голода в бедных и аграрных регионах, гибель растений и животных в лесах нарушает экологический фон. Для посадки новых деревьев и выращивания животных государства также тратят крупные суммы.

Высадка растений

Кислоты наносят химические ожоги на тела людей, из-за чего возрастает потребность в бесплатной медицинской помощи и лекарственных препаратах. Для компенсации последствий от экологической проблемы необходимо потратить около 40 млрд долларов.

Источник: medru.su

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.

Химик Роберт Ангус Смит

История

Кислотные дожди и интересные факты о них известны довольно давно. Впервые о кислотных дождях упоминали еще в 1800-х годах, во времена промышленной революции. Шотландский химик Роберт Ангус Смит, был первым, который заявил об этом явлении в 1852 году. Он посвятил свою жизнь исследованию связи между кислотными дождями и атмосферными загрязнениями в Манчестере, Англия. Его работа обратила на себя внимание общественности только в 1960-е годы. Этот термин был придуман в 1972 году, когда «Нью-Йорк Таймс» опубликовали отчеты о воздействии изменения климата на рост лесов.

Кислотные осадки являются источником, как природных, так и техногенных катастроф. Но тут возникает и обратный эффект. Именно эти катастрофы, чаще всего, являются источниками образования кислотных дождей. Основная причина тут — сжигание ископаемого топлива, которое сопровождается выбросами в атмосферу диоксида серы (SO2) и оксидов азота (NOx).

Вулканический выброс

Природные источники

Природные источники проблемных осадков:

  1. Основной природный возбудитель кислотных дождей — вулканические выбросы. Вулканы выбрасывают кислотообразующие газы, которые создают аномальную кислотность. На ее фоне выпадает рекордное количество осадков. Земля страдает от таких явлений, как туман и снег. Страдает растительный покров и здоровье жителей в окрестностях вулканических образований.
  2. Гниющая растительность, лесные пожары и биологические процессы в окружающей среде и порождают кислотные дожди, образуя газы.
  3. Диметил сульфид — это типичный пример основных биологических источников серосодержащих элементов в атмосферы. Именно его выбросы реагируют с молекулами воды с помощью электрической активности. Азотная кислота становится кислотными дождями.

Автомобильные выбросы

Техногенные источники

Человеческая деятельность, приводящая к выбросам химических газов, таких как сера и азот, является основной причиной кислотных дождей. Именно мы, люди, виновны в том, что атмосфера уничтожает планету. Эта деятельность связана с источниками загрязнения воздуха. Именно последствия техногенной деятельности приводят к выбросам серы и азота с заводов, энергетических объектов и автомобилей. В частности, использование угля для производства электроэнергии является крупнейшим источником выбросов газообразных веществ, что приводит к выпадению кислотных дождей.

Автомобили и заводы также выпускают большое количество газообразных выбросов в воздух. Самое страшное, что этот процесс повторяется ежедневно, особенно в промышленно развитых районах города с большим количеством движения автомобиля. Эти газы реагируют в атмосфере с водой, кислородом и другими химическими веществами с образованием различных кислых соединений, например, серной кислоты, нитрата аммония и азотной кислоты. В результате этих экспериментов выпадает чрезвычайно высокое количество кислотных дождей.

Существующие ветры разносят эти кислотных смеси на больших площадях через границы. Они падают обратно на землю в виде кислотных дождей или других форм осадков. Достигнув земли, они распространяются по поверхности, впитываясь в почву и попадают в озера, реки и, наконец, смешиваются с морской водой.

Газы — диоксид серы (SO2) и оксидов азота (NOx) являются в основном производным, происходящим от электроэнергии за счет сжигания угля и именно они являются причиной кислотных дождей.

Гибнет рыба

Последствия выпадения кислотных дождей

Кислотный дождь оказывает существенное воздействие на окружающую среду и здоровье населения. Воздействие на водную среду очень велико. Кислотные дожди либо выпадают прямо на водные тела, либо по лесам, полям и дорогам текут в ручьи, реки и озера. В течение определенного периода времени, кислоты накапливаются в воде и снижают уровень pH. Водные растения и животные нуждаются в определенном уровне рН. Чтобы выжить он должен оставаться на отметке около 4,8. Если уровень pH падает ниже, то условия становятся враждебными для выживания водных организмов.

Кислотные дожди имеют тенденцию изменять рН и концентрацию алюминия. Это в значительной степени влияет на уровень концентрации рН в поверхностном слое воды, тем самым влияя на рыбу, а также на другие водные формы жизни. При уровне pH ниже 5, большинство икринок не вылупляются.

Ниже уровень также может убить взрослых рыб. Осадки с водосборных бассейнов, которые сбрасываются в реки и озера, сокращают биоразнообразие в реках и озерах. Вода становится более кислой. Многие виды, включая рыб, растения и различных насекомых в озерах, реках и ручьях, заболели, а некоторые даже полностью были ликвидированы из-за избытка кислотных дождей, попадающих в водные ресурсы.

Политики, ученые, экологи и исследователи бьют в колокола, пытаясь донести до людей вред кислотных дождей. В отличие от мокрых осадков, сухие сложнее измерить. При осаждении кислоты вредные организмы не поверхности земли смываются в озера и ручьи, это может вызвать неконтролируемые изменения климата.

Источник: vtorothodi.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.