Кислотные осадки – это осаждение смеси из влажных (дождь, снег, мокрый снег, туман, облачная вода и роса) и сухих (подкисляющие частицы и газы) компонентов, которые являются необычно кислой, она имеет повышенный уровень ионов водорода (низкую pH).

Большая часть воды, включая питьевую, имеет нейтральную рН, которая варьируется от 6,5 и 8,5, но кислотные дожди имеют уровень рН ниже этого и колеблется в среднем от 4 до 5. Чем кислее кислотные дожди, тем ниже их рН. Кислотные дожди могут оказывать вредное воздействие на растения, водных животных и инфраструктуру. Кислотные дожди вызваны выбросами диоксида серы и оксида азота, которые вступают в реакцию с молекулами воды в атмосфере с образованием кислот.

Кислотные осадки и их влияние на окружающую среду

Было показано, что кислотные осадки оказывают неблагоприятное воздействие на леса, пресные воды, почвы, микробы, насекомых и водные формы жизни. В экосистемах постоянные кислотные дожди снижают долговечность коры деревьев, делая флору более восприимчивой к стрессовым факторам окружающей среды, таким как засуха, жара/холод и заражение вредителями. Кислотные дожди также способны наносить ущерб составу почвы, лишая ее питательных веществ, таких как кальций и магний, которые играют роль в росте растений и поддержании здоровой почвы. С точки зрения человеческой инфраструктуры, кислотные дожди также вызывают отслаивание краски, коррозию стальных конструкций, таких как мосты, и выветривание каменных зданий и статуй, а также оказывают воздействие на здоровье человека.

История возникновения

Исследование возникновения и влияния кислотных осадков началось с того, что было отмечено коррозионное воздействие загрязненного, кислого городского воздуха на известняк и мрамор. Отмечалось плохое состояние мрамора памятников и иных сооружений. Со времен промышленной революции выбросы диоксида серы и оксидов азота в атмосферу увеличились. Позже впервые нашли связь между кислотными дождями и загрязнением атмосферы и уже в 1872 году появился термин «кислотные дожди».

Химические вещества, приводящие к подкислению

Наиболее важным газом, который приводит к подкислению, является диоксид серы. Выбросы оксидов азота, которые окисляются с образованием азотной кислоты, приобретают все большее значение из-за более строгого контроля за выбросами соединений серы. В виде SO2 сера поступает от сжигания ископаемого топлива, промышленности, лесных пожаров и от вулканов.

Производство

Среди продуктов питания самые большие количества серы выбрасываются при производстве:

• Говядины
• Сыра
• Свинины
• Баранины
• Выращивания ракообразных
• Птицеводства
• Выращивание рыбы на фермах
• Яйца
• Арахиса, гороха и тофу и др.

Природные явления

Основными природными явлениями, которые вносят кислотообразующие газы в атмосферу, являются выбросы вулканов. Вулканы создают чрезвычайно большое количество кислотных дождей и тумана с кислотностью до рН 2, очищая территорию от любой растительности и часто вызывая раздражение глаз и легких жителей близлежащих поселений. Кислотообразующие газы также создаются биологическими процессами, которые происходят на суше, в водно-болотных угодьях и в океанах.

Незагрязненный дождь также может содержать другие химические вещества, которые влияют на его pH (уровень кислотности). Типичным примером является азотная кислота, образующаяся в результате электрического разряда в атмосфере, такого как молния. Кислотные осадки как экологическая проблема включает дополнительные кислоты, отличные от H₂CO₃.

Азотная кислота в дождевой воде является важным источником фиксированного азота для жизни растений, а также вырабатывается электрической активностью в атмосфере, как молния.

Кислотные отложения были обнаружены в ледниковом льду возрастом в тысячи лет в отдаленных частях земного шара.

Человеческая деятельность

В промышленно развитых районах сообщалось о случайных показаниях рН в дождевой и туманной воде значительно ниже 2,4.

Основной причиной кислотных дождей являются соединения серы и азота из антропогенных источников, таких как производство электроэнергии, животноводство, фабрики и автомобили.

Проблема кислотных дождей не только увеличилась с ростом населения и промышленности, но и получила более широкое распространение. Использование высоких дымовых труб для уменьшения местного загрязнения способствовало распространению кислотных дождей за счет выброса газов в региональную атмосферную циркуляцию. Рассеивание из этих более высоких штабелей приводит к тому, что загрязняющие вещества переносятся дальше, вызывая широкомасштабный экологический ущерб.

При сгорании топлива образуются диоксид серы и оксиды азота. Они превращаются в серную кислоту и азотную кислоту.

Методы профилактики

Технические решения

Многие угольные электростанции используют десульфурацию дымовых газов (ДДГ) для удаления серосодержащих газов из дымовых газов. Для типичной угольной электростанции ДДГ удаляет 95% или более SO₂ в дымовых газах.

В некоторых районах сульфаты продаются химическим компаниям в виде гипса, когда чистота сульфата кальция высока, а в других они помещаются на свалку. Последствия кислотных дождей могут длиться в течение нескольких поколений, поскольку последствия изменения уровня pH могут стимулировать продолжающееся выщелачивание нежелательных химических веществ в нетронутые источники воды, убивая уязвимые виды насекомых и рыб и блокируя усилия по восстановлению местной жизни.

Сжигание в кипящем слое также снижает количество серы, выделяемой при производстве электроэнергии.

Контроль выбросов транспортных средств снижает выбросы оксидов азота от автотранспортных средств.

Международные договоры

Международные договоры о переносе атмосферных загрязнителей на большие расстояния уже давно согласованы западными странами. Хельсинкский протокол 1985 года о сокращении выбросов серы в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния способствовал достижению результатов конвенции. Результаты договора привели к примерно 40-процентному снижению содержания твердых частиц.

Активно принимаются обязательств по предотвращению распространения твердых частиц, ведется иностранное сотрудничество по предотвращению кислотных дождей, создана Сеть мониторинга кислотных осаждений.

Торговля квотами на выбросы

В этой схеме регулирования каждому действующему в настоящее время загрязняющему предприятию предоставляется или может быть приобретено на открытом рынке разрешение на выбросы для каждой единицы определенного загрязняющего вещества, которое оно выбрасывает. Затем операторы могут устанавливать оборудование для борьбы с загрязнением и продавать части своих квот на выбросы, которые им больше не нужны для их собственной деятельности, тем самым возмещая часть капитальных затрат на свои инвестиции в такое оборудование. Цель состоит в том, чтобы дать операторам экономические стимулы для установки средств контроля загрязнения.