Кислотний
дощ — усі види
метеорологічних опадів: дощ, сніг, град, туман, дощ зі снігом, — кислотність яких
вища від нормальної. Мірою кислотності є значення рН (водневий показник).
Нормальне pH у чистих дощах — 5,6.
У нове
тисячоріччя людство вступає в умовах екологічної кризи. В останній чверті XX
століття три глобальні екологічні проблеми: руйнування озонового шару Землі, що прогресує; потепління її
клімату та кислотні дощі — зробили цілком реальною погрозу самознищення
людства. Для успішного вирішення планетарних екологічних криз і подальшого розвитку
людської цивілізації необхідні розуміння й усвідомлення цих кризових проблем,
щоб направити свою діяльність на зміну структури суспільного і господарського
пристрою, формування екологічного світогляду, відповідального за стан будинку,
у якому ми усі живемо, — нашої планети Землі.
Показники кислотності різних речовин
Шкала
значення рН йде від 0 (украй висока кислотність), через 7 (нейтральне середовище) до 14 (лужне
середовище), причому нейтральна точка (чиста вода) має рН = 7. Дощова вода
в чистому повітрі має рН = 5,6. Чим нижче значення рН, тим вище
кислотність. Якщо кислотність води нижче 5,5, то опади вважаються кислотними.
Для
визначення показника кислотності використовують різні рН-метри, зокрема
дорогі електронні прилади. Простим способом визначення характеру середовища є
застосування індикаторів — хімічних речовин, забарвлення яких змінюється в
залежності від рН середовища. Найбільш розповсюджені індикатори — фенолфталеїн, метил-оранж, лакмус, а також природні барвники з червоної капусти і
чорної смородини.
Основні джерела кислотоутворюючих викидів
Кислотний
дощ утворюється в результаті реакції між водою і такими забруднюючими
речовинами, як діоксид сірки (SO2) і різних оксидів азоту (NOx).
Ці речовини викидаються в атмосферу автомобільним транспортом, у результаті
діяльності металургійних підприємств і електростанцій, а також при спалюванні
вугілля і деревини. Вступаючи в реакцію з водою атмосфери, вони перетворюються
в розчини кислот: сірчаної, сірчистої, азотистої й азотної. Потім, разом із
снігом чи дощем, вони випадають на землю.
Природними
джерелами надходження діоксиду сірки в атмосферу є головним чином вулкани і
лісові пожежі. Тим часом природні надходження в атмосферу оксидів азоту
зв'язані головним чином з електричними розрядами, при яких утвориться NО,
згодом — NO2. Значна частина оксидів азоту природного
походження переробляється в ґрунті мікроорганізмами, тобто включена в
біохімічний круговорот.
Діоксид
сірки, що потрапив в атмосферу, перетерплює ряд хімічних перетворень, що ведуть
до утворення кислот. Частково діоксид сірки в результаті фотохімічного
окислювання перетворюється в триоксид сірки (сірчаний ангідрид) SO3:
2SO2 + О2 → 2SO3,
який реагує з водяною парою
атмосфери, утворюючи аерозолі сірчаної кислоти:
SO3 + Н2О → H2SO4.
Основна
частина діоксиду сірки, що викидається у вологому повітрі утворить аерозоль
сірчистої кислоти і зображують умовною формулою Н2SO3:
SO2 + H2O → H2SO3.
Сірчиста
кислота у вологому повітрі поступово окисляється до сірчаної:
2H2SO3 + O2 → 2H2SO4.
Аерозолі
сірчаної і сірчистої кислот приводять до конденсації водяної пари атмосфери і
стають причиною кислотних опадів (дощі, тумани, сніг). При спалюванні палива
утворяться тверді мікрочастинки сульфатів металів (в основному при спалюванні
вугілля), легко розчинні у воді, що осаджуються на ґрунт і рослини, роблячи
кислотними роси. Аерозолі сірчаної і сірчистої кислот складають близько 2/3
кислотних опадів, інше приходиться на частку аерозолів азотної й азотистої
кислот, що утворяться при взаємодії діоксиду азоту з водяною парою атмосфери:
2NO2 + H2О → HNO3 + HNO2.
Існують
ще два види кислотних дощів, що поки не відслідковуються моніторингом
атмосфери. Хлор, що знаходиться в атмосфері, при з'єднанні з метаном (джерела
надходження метану в атмосферу: антропогенний — рисові поля, а також
результат танення гідрату метану у вічній мерзлоті внаслідок потеплення
клімату) утворить хлороводень, що добре розчиняється у воді з утворенням
аерозолей соляної кислоти:
Cl + СН4 → CH3 + HCI, СН3 + Cl2
→ СН3Cl + Cl.
Механізм утворення кислотних опадів
Джерела
кислото-створюючих викидів: теплові електростанції, автотранспорт, металургійні
і хімічні підприємства, авіація.
Об'єкти
поразки: люди, тваринний і рослинний світ, водоймища, грунт, будівлі,
пам'ятники культури, вироби з металу.
Вплив кислотних дощів на екосистеми
і людей
У
водяних екосистемах кислотні опади викликають загибель риб та інших водяних
мешканців. Підкислення води рік і озер серйозно впливає і на сухопутних тварин,
тому що багато звірів і птахів входять до складу харчових ланцюгів, що
починаються у водяних екосистемах. Разом із загибеллю озер стає очевидною і
деградація лісів. Кислоти порушують захисний восковий покрив листів, роблячи
рослини більш уразливими для комах, грибів і інших патогенних мікроорганізмів.
Під час посухи через ушкоджені листи випаровується більше вологи. Вилуджування
біогенів із ґрунту і вивільнення токсичних елементів сприяє уповільненню росту
і загибелі дерев. Можна припустити, що відбувається і з дикими видами тварин,
коли гинуть ліси. Якщо руйнується лісова екосистема, починається ерозія ґрунту,
засмічення водоймищ, повінь і погіршення запасів води стають катастрофічними.
Підкислення ґрунту азотнокислими дощами стимулює розвиток лісових шкідників. У
результаті закислення в ґрунті відбувається розчинення живильних речовин,
життєво необхідних рослинам; ці речовини виносяться дощами в ґрунтові води.
Одночасно вилуджуються з ґрунту і важкі метали, що потім засвоюються рослинами,
викликаючи в них серйозні ушкодження. Використовуючи такі рослини в їжу, людина
також одержує разом з ними підвищену дозу важких металів. Коли деградує
ґрунтова фауна, знижуються врожаї, погіршується якість сільськогосподарської
продукції, а це, як ми знаємо, спричиняє погіршення здоров'я населення. Під
дією кислот з гірських порід і мінералів вивільняється алюміній, а також ртуть
і свинець, що потім попадають у поверхневі і ґрунтові води. Алюміній здатний
викликати хворобу Альцгеймера, різновид передчасного старіння. Важкі метали, що
знаходяться в природних водах, негативно впливають на нирки, печінку,
центральну нервову систему, викликаючи різні онкологічні захворювання.
Генетичні наслідки отруєння важкими металами можуть проявитися через 20 років і
більш не тільки в тих, хто вживає брудну воду, але й у їхніх нащадків.
Забруднення повітря кислото утворюючими викидами робить різноманітний шкідливий
вплив і на організм людини. Вдихання вологого повітря, що містить діоксид
сірки, особливо небезпечно для людей похилого віку, що страждають
серцево-судинними і легеневими захворюваннями, у важких випадках може виникнути
набряк легень. Шкідливо це і для здорових людей, оскільки SO2 і сульфатні
частки мають канцерогенну дію. Установлено тісний взаємозв'язок між підвищенням
смертності від бронхітів і ростом концентрації діоксиду сірки в повітрі. Під
час трагічного лондонського туману 1952 р. більш 4000 смертей було віднесено за
рахунок підвищеного змісту у вологому повітрі діоксиду сірки і сульфатних
часток. Численні дослідження показали збільшення числа захворювань дихальних
шляхів у районах, повітря яких забруднений діоксидом азоту NО2. Потрапляючи
в дихальні шляхи, він взаємодіє з гемоглобіном крові, утрудняючи перенос кисню
до органів і тканин, викликає респіраторні, астматичні і серцеві захворювання.
У лютому 1972 р. у Японії з цієї причини занедужало більш 70 000 чоловік, для
багатьох з них захворювання мало летальний результат.
Для
боротьби з кислотними дощами необхідно направити зусилля на скорочення викидів
кислотоутворюючих речовин вугільними електростанціями. А для цього необхідно:
використання низько сірчисте вугілля чи його очищення від сірки; установка
фільтрів для очищення газоподібних продуктів; застосування альтернативних
джерел енергії. Більшість людей залишається байдужими до проблеми кислотних
дощів.
|