Випадання кислотних дощів, як екологічна проблема сьогодення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство аграрної політики та продовольства України

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З.Гжицького

Факультет харчових технологій та екології

Кафедра екології та біології

Напрям 6.040106 “Екологія , охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”

Контрольна робота

з дисципліни “Загальна екологія”

Тема: Випадання кислотних дощів, як екологічна проблема сьогодення

Студента 2-го курсу

Поповича Романа Сергійовича

Львів 2014



План

Вступ

1.Виникнення «кислотних дощів»

1.1Основні джерела кислоутворюючих викидів

2. Перетворення сірки в атмосфері

3. Наслідки впливу кислотних дощів на середовище, й здоров'я

4. Пошкодження пам'яток і лісів

5.Небезпечний алюміній , сполуки сірки і сульфатних частинок

6. Як зробити повітря чистим і уникнути виникнення «кислотних дощів»

Висновки

Список використаної літератури

Додаток



Вступ

Кислотні дощі - одна з глобальних екологічних проблем людства. Вона з'явилась внаслідок забруднення атмосфери. Стоїть поряд з парниковим ефектом, озоновими дірками і смогом. Сам термін «кислотні дощі» ввів англійський хімік більш ніж 100 років тому. Прагнучи досягти однохвилинну користь, людина різко змінила склад дощових та снігових опадів, наносячи цим самим шкоду всій біосфері.

Термін “кислотні дощі” ввів в 1812 р. англійський інженер Роберт Сміт, в книжці “Повітря і дощ: почато хімічної клмітології”. Кислотні дощі містять розчини сірчаної і азотної кислот, приносять значний ущерб природі. Грунт водойми, рослинність, тваринність, стають їх жертвами. На території Росії в 1996 р. разом з опадами випало більше 4 млн. т сірки і 1,25 млн. и нітратного азоту.

Так, ще 200 років тому дощова та снігова вода була майже нейтральною з рН=7. Дощова вода вважається кислою, якщо її рН менше, чи рівний 5. В наш час дощова та снігова вода часто є просто слабким розчином сірчаної та азотної кислоти, попередниками яких були сірка та азот.

Світовий рекорд по випадінню кислотного дощу належить шотландському місту Пітлохрі, де 10 квітня 1974 р. пройшов дощ з рН=4! Це вже не вода, а щось більше схоже на столовий оцет.

Цією проблемою займається екологічна служба кожного міста. Шкідливий вплив полягає в тому, що кислотні дощі збільшують розчинність сполук важких металів.

Тому вивчення даної проблеми є особливо актуальним в наш час: необхідно знати не тільки причини виникнення кислотних дощів і наслідки негативних впливів, а й засоби подальшого запобігання розповсюдженню кислотних опадів.

Існує велика кількість журнальних статей, присвячених дослідженню нашої теми. Зокрема, в статті Лигіна С. А. [3] досить докладно розглядаються причини виникнення і механізми утворення кислотних опадів. Гільметова О. В. [2] розкриває більшість наслідків даної екологічної проблеми, а Халікова І. В. [5] - засоби запобігання негативних впливів і методи боротьби із забрудненням атмосфери. Білявський Г. О. [1] описує конкретні приклади, наводить фактичний матеріал, а Новіков Ю. В. [4] розглядає проблему у багатьох аспектах одночасно

Шляхи вирішення цієї проблеми :

· по-перше, необхідно знизити викиди оксидів сірки й азоту (SO2 , NO2 і NO) в атмосферу, але в першу чергу сірчаного газу, адже саме сірчана кислота та її солі на 70-80% обумовлюють кислотність дощів, які йдуть на великих відстанях від місця викиду;

· по-друге, необхідно розумно обмежити потреби людини;

· по-третє, важливо розробити і вводити принципово нове технологічне отримання сірчаної і азотної кислот: час безконтрольних викидів пройшов.

· Для очищення викидів в атмосферу від оксидів азоту широко використовують декілька методів відновлення: низькотемпературне аміаком; некаталітичне гомогенне в присутності кисню і аміаку; селективне каталітичне в присутності оксиду титана (ІV) і оксиду ванадію (V).

· Для очищення відхідних газів від сірковмісних домішок використовують спеціальні пристрої - скрубери, заповнені вапном, вапняком і спеціальними домішками. так можна знизити вміст діоксиду сірки на 70-90%.

· Для відновлення втрачених екологічних умов на озерах і в ґрунтах застосовують вапнування. Існує досить велика кількість методів нейтралізації антропогенних забруднень. Їх використання веде до збільшення витрат на виробництво, але іншого шляху для збереження навколишнього середовища немає [3].

· У водоймища, які постраждали від кислотних дощів, нове життя може вдихнути невелика кількість фосфатних добрив; вони допомагають планктону засвоювати нітрати, що веде до зниження кислотності води. Використання фосфатів дешевше, ніж вапна, тим більше, фосфати менше діють на хімічний склад води [4].

· Дуже важливим є нагляд за хімічним складом і кислотністю опадів, який ведеться на спеціальних станціях. Останні відбирають на хімічний аналіз сумарні проби, інколи вимірюють лише величину рН. Але частіше, цим не обмежуються і зазначають також наявність іонів сульфатів, нітрату амонію, важких металів тощо [4].

· Для оприділення показника кислотності використовують різні рН-метри, а также дорогоцінні електронні прибори. Простим способом оприділення характеру середовища являється застосування індикаторів - хімічних речовин, колір яких змінюється в залежності від рН середовища. Найбільш поширеним індикатором є - фенол-фталеїн, лакмус, а також барвники з червоної капусти і чорної смородини. Дощова вода, утворюється при конденсації водяного пари, повинна мати нейтральну реакцію, рН. Проте і в дуже чистому повітрі завжди є діоксид вуглевода, і дощова вода, розчиняє його, ледь підкислюючи (рН=5,6-5,7) [6].

Оксиди сульфуру й нітрогену, що викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій та автомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сульфатної та нітратної кислоти, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами. Ці дощі згубно впливають на навколишнє середовище [5].

Кислотні дощі виникають у результаті поєднання з атмосферним киснем двоокису сірки та оксидів азоту, які викидаються у атмосферу працюючими на вугіллі та нафті електростанціями, металургійними заводами, а також автомобільним транспортом. Добуті таким шляхом зневоднені сірчана та азотна кислоти відносяться вітрами у вигляді дощів та нерідко мають значну кислотність. Фільтруючись у ґрунті, вода кислотних дощів уносить багато поживних речовин: кальцій, магній, калій та натрій. Їх місце займають токсичні метали, які під дією дощів стають розчинними та вбивають мікроорганізми, які розкладають органічні залишки і ґрунт залишається без поживних речовин.



1. Виникнення «кислотних дощів»

1.1 Основні джерела кислоутворюючих викидів

Джерела кислото-утворюючих викидів: теплові електростанції , автотранспорт , металургійні і хімічні підприємства, авіація.

Однією з причин кислотних опадів є також тваринництво. Справа у великій кількості відходів , що залишають тварини. У гною міститься аміак, який переробляють бактерії у кислоту, яка, випаровуючись, з'єднується з окисом азоту, що є в добривах, а це сприяє випаданню кислотних дощів. Об'єкти впливу: люди, тваринний і рослинний світ, водоймища, ґрунт, будівлі, пам'ятки культури, вироби з металу [12].



2. Перетворення сірки в атмосфері

Кислотний дощ утворюється в результаті реакції між водою і такими забруднюючими речовинами, як діоксид сірки (SO₂) і різних оксидів азоту (NO_x). 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 NO, згодом -- NO₂. Значна частина оксидів азоту природного походження переробляється в ґрунті мікроорганізмами, тобто включена в біохімічний колообіг.

Джерела викидів в атмосферу оксидів сірки (a) і азоту (б) Схема утворення кислотних аерозолів і дощів.

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: кислотний атмосфера сірка

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.[12]



3. Наслідки впливу кислотних дощів на середовище, й здоров'я

Вплив кислотних дощів на рослинний світ.Вплив кислотних дощів на рослинний світ має комплексний характер. Як правило, при невисокій кислотності цих опадів і малій її кількості, вони можуть надавати частково і позитивного впливу на рослини. Це зумовлено тим, що кислотні дощі можуть бути додатковим джерелом мінерального живлення рослинного (N, S) та, при незначних змінах кислотності ґрунтів, ступінь засвоєння деяких сполук рослинами може зростати. Кислотні опади містять в середньому 3,0- 4,2 мг/дм3 сульфатної кислоти, що відповідає річній кількості сульфат- іонів - 30- 42 кг/га, та близько 2,0- 3,0 мг/дм3 нітратної кислоти, що відповідає річній кількості нітрат- іонів - 20 -30мг/га. Ці фактори слід врахувати при мінеральному живленні рослин та при внесенні добрив на орні землі.

При високій кислотності опадів або великої їх кількості, кислотні дощі надають катастрофічного впливу на рослинний світ. Прийнято виділяти прямий вплив на рослини (безпосереднє враження рослин) та опосередкований, через процеси закислення ґрунтів.

Проблема збереження лісів пов'язана із загально проблемою виживання людства. Ліси забезпечують людство відновлюваними ресурсами, регулюються водні режими більшості водойм, є місцем існування фауни та місцем рекреації. Тому, в більшості країн світу проблема збереження лісу вирішується на державному рівні. Не виключенням є і Україна, яка прийняла “Лісовий кодекс України”.

Перші відомості про пошкодження лісів внаслідок дії кислотних дощів відносять ще до 1880 року, коли в районах металургійних комбінатів США спостерігались масові висихання лісів. Аналогічні явища спостерігались і спостерігаються в інших країнах. Особливо великої шкоди завдають лісам лісам викиди підприємств кольорової металургії, оскільки ці викиди в атмосферу містять значні кількості діоксиду Сульфору, який утворється на окислювальних стадіях виробництва.

Не дивлячись на ці факти, практично немає наукових обґрунтувань щодо викидів речовин, які є попередниками кислотних дощів, по дії на лісові масиви. Наукові дослідження в цій галузі проводяться і, в ряді робіт показано чутливість рослин до дії діоксиду Сульфору і оксидів Нітрогену, але ці дані не використовуються в системі державного нормування антропогенного навантаження на атмосферне повітря. Державне регулювання в цій галузі має мету захисту людини, яка не є самим чутливим компонентом екосистем. Дані таблиці 3.1. свідчать про те, що в більшості випадків рослин є надзвичайно чутливі до дії ряду речовин.[Додаток №3]

Найбільш чутливими до дії кислотних дощів є шпилькові породи дерев, особливо що стосується прямого впливу. Широколистяні дерева, які восени скидають крони, менше вражаються кислотними дощами при прямій дії. В результаті дії кислотних дощів на шпилькові та інші породи дерев спостерігається поява перших симптомів враження лісу - підсихання вершини дерев, що є головно ознакою, хлороз, тобто руйнування хлорофілу рослин і, як наслідок, мозаїчна плямистість хвої, опадання голок. Пошкодження лісових масивів обумовлено впливом кислотних дощів як на крону дерев, так і на зміну хімічного складу ґрунтів під їх впливом. Найбільш важливим критерієм негативного впливу кислотних дощів при їх прямій дії є кислотність цих опадів (pH дощу) , а при опосередкованій - кількість кислотних опадів. При систематичній дії кислотних дощів (pH ? 3,5 - 5,6) спостерігаються зміни в катіонному складі листя та вимивання з них білків, при pH ? 2,5 - значно сповільнюється швидкість росту молодих гілок, а при pH < 2,0 - вражаються всі види дерев. Аналогічні зміни спостерігаються у випадку дії кислотних туманів. В процесі випадання кислотних дощів і потрапляння їх в ґрунти, катіони Гідрогену внаслідок особливості їх поведінки в іонообмінних процесах, витісняють із компонентів ґрунтів іони Кальцію, Магнію, Калію та Натрію і останні засвоюються деревами. Тому більшість ґрунтів, на яких ростуть ліси, сильно закислені. Процес закислення ґрунтів призводить до зростання розчинності в кислому середовищі нерозчинних у воді, а від так і нерухомих, сполук Алюмінію, які приймають участь в обмінних процесах. На сьогодні доведена висока токсичність розчинність сполук Алюмінію для кореневої системи дерев. Іони Алюмінію, які значними компонентами глинистих ґрунтів, при середніх значеннях pH знаходяться в малорозчинній і тому не в токсичній формі, а при витісненні їх іонами Гідрогену, спостерігається їх токсична дія, яка проявляється в зменшенні кореневої системи, руйнуванні кореневих волосків, відмиранні кореневої системи. При закисленні ґрунтів ( до pH ? 3,0), коренева система більшості дерев зменшується на 12%. Аналогічно впливу на короневу систему дерев надають сполуки Феруму. Доведено, що при пониженні величини pH ґрунту на одиницю, концентрація розчинних сполук Алюмінію і Феруму зростає у 100 разів. Крім того, в ґрунті містяться ряд мікроорганізмів - редуцентів, таких як бактерії, гриби тощо. Вони приймають участь в процесах мінералізації органічних речовин ґрунтів і утворенні гумусу, а із зростанням кислотності рухомих форм металів, в першу чергу Алюмінію і Феруму, їх активність різко зменшується. Наслідком цих процесів може бути накопичення в ґрунтах органічних речовин, відтак і деградація флори.

Сільськогосподарські культури, як і всі види рослин, також є чутливими до дії кислотних дощів. Особливо це проявляється на початкових стадіях росту рослин, особливо на стадії виходу в трубку. При дії кислотних дощів з pH ? 2,5 спостерігається значне зниження врожайності всіх видів культур. Кислотність опадів може впливати на швидкість процесу фотосинтезу в рослинах і, для деякі сільськогосподарських культур, зокрема редису, спостерігаються прямі кореляційні залежності.

Крім компонентів кислотних дощів, на сільськогосподарські культури можуть впливати попередники цих дощів. Так, дія діоксиду Сульфуру на більшість культур, викликає у рослин стрес, який супроводжується виділенням етилену. Ці процеси призводять до порушення обміну речовин у рослин і можуть призводити до їх загибелі. За впливом кислотних дощів на врожайність сільськогосподарських культур також спостерігається їх дії.[11].

4. Пошкодження пам'яток

Кислотні дощі роз'їдають метали, фарби, синтетичні з'єднання, руйнують архітектурні пам'ятки. Багато скульптур і будинкиів у Римі, Венеції й інших містах, пам'ятники зодчества, такі, як Парфенон у Афінах, Кельнський собор та інші, за кілька останніх десятиліть одержали значно більші ушкодження, чим за весь попередій час. Під загрозою повного руйнування в результаті дії кислотних опадів знаходяться більш 50 тис. скульптур скельного «Міста Будд» під Юньанем у Китаї, побудованого 15 століть назад. Найхарактерніші кислотні дощі для індустріальних країн з високорозвиненою енергетикою. 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.



5. Небезпечний алюміній , сполуки сірки і сульфатних частинок

Алюміній здатний викликати хворобу Альцгеймера, різновид передчасного старіння. Важкі метали, що потрапляють у природні води, 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 небезпечного лондонського туману 1952 р. більш 4000 смертей було віднесено за рахунок підвищеного вмісту у вологому повітрі діоксиду сірки і сульфатних часток. Численні дослідження показали збільшення числа захворювань дихальних шляхів у районах, повітря яких забруднений діоксидом азоту NO₂. 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.[12]



6. Як зробити повітря чистим і уникнути виникнення «кислотних дощів»

1) Зменшення кількості ТЕС за рахунок будівництво більш потужних , забезпечених новітніми системами очищення й утилізації ( корисного використання ) газу та пилу . Як відомо , одна потужна ТЕС забруднює повітря менше , ніж сотня котелень тієї самої сумарної потужності .

2) Очищення вугілля до його надходження в топки ТЕС від піриту (сірчаного колчедану)

3) Заміна вугілля та мазут для ТЕС на екологічно чисте паливо - газ . ТЕС , які працюють на природному газі , крім СО ( останній теж можна вилучити з

диму ) , не викидають у повітря шкідливих газів .

4) Регулювання двигунів внутрішнього згорання в автомобілі , встановлення на них спеціальних каталізаторів , що нейтралізують чадний газ до СО .

5) Озеленення міст , сіл .

6) Правильне планування житлових і промислових районів у межах міста



Висновок

Отже, проаналізувавши все вище сказане можна зробити такі висновки:

1. Основна причина виникнення кислотних опадів - це утворення дрібних крапельок сірчаної та азотної кислоти, внаслідок сполучення окисів сірки та азоту з атмосферною вологою. Причому, окиси сірки та азоту потрапляють в атмосферу через викиди автомобільних двигунів та ТЕС. Вони переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами та кислотним снігом.

2. Негативні наслідки проявляються на всій екосистемі. Руйнується ґрунт, у водоймах гинуть цінні види промислових риб, зникає унікальна рослинність, наявна інтенсивна міграція багатьох хімічних елементів, жовтіють і гинуть хвойні дерева і т. д. Сильно руйнуються цінні історичні пам'ятки. Якщо людина потрапляє під кислотний дощ, подразнюється її шкіра і слизові оболонки, порушується дихальна діяльність, з'являється біль у грудях. Через забруднену воду люди можуть одержувати дуже важкі отруєння.

3. Засоби по запобіганню негативного впливу кислотних опадів - це боротьба із забрудненістю атмосфери, яка має проводитися комплексними заходами об'єднанням країн. Так як сірка та азот потрапляють в атмосферу через ТЕС та двигуни автомобілів, то і способи боротьби із забрудненням атмосфери ґрунтуються на очищенні та утилізацію газів та пилу від ТЕС, і регулюванні двигунів внутрішнього згорання та встановленні на них спеціальних каталізаторів.

Кислотні опади - глобальна екологічна проблема людства, причиною якої і стала сама людина. Будь-хто має нести відповідальність за наслідки своїх дій, тому люди просто зобов'язані зробити все можливе, щоб зменшити негативні наслідки кислотних опадів і запобігти їм.



Список використаної літератури

1. Білявський Г. О. Основи загальної екології / Г. О. Білявський, М. М. Падун, Р. С. Фурдуй - 2-е вид., зі змінами. - К.: Либідь, 1995. - 368 с.

2. Гільметова О. В. Скільки кислоти в крапельці дощу? // Біологія і хімія в школі. - 2001. - №6. - С. 19 - 24.

3. Лыгин С. А. К рассмотрению проблемы кислотних дождей // Химия в школе. - 2003. - №6. - С. 35 - 38.

4. Новиков Ю. В. Екология, окружающая среда и человек. - М.: Книга, 2000. - 224 с.

5. Халікова І. В. Кислотні дощі та їх вплив на довкілля // Виховна робота в школі. - 2006. - №2. - С. 50 - 51.

6. Безпека життєдіяльності. Підручник. - К., 2001.

7. Загальна гігієна з основами екології. Підручник. - К., 2003.

8. Злобін Ю.А. Основи екології.- К.: Лібра, 1998. - 249.

9. Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології, - К.: МАУП, 2000. - 238 с.

10. Джирей В. С. Екологія та охорона навколишнього середовища. - Навчальний посібник. -К.: Знання, 2002- 203с.

11. Сухарєв С.М., Чундак С.Ю., Сухарєва О.Ю. Основи екології та охорони довкілля. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. - К.: Центр навчальної літератури, 2006. - 394 с.

12.http://uk.wikipedia.org/wiki/Кислотні_дощі 13.http://www.refine.org.ua/pageid-5764-2.html 14.http://pidruchniki.ws/15140205/ekologiya/kislotni_doschi_sklad_utvorennya_kislotnih_doschiv 15.http://ua.textreferat.com/referat-5283-1.html 16. http://www.refine.org.ua/pageid-5764-1.html



Додаток

Граничні концентрації деяких забруднювальних атмосферу речовин для деревних порід( за Боковим В.О. та Лущиком А.В.,1998)

Назви забруднювальних речовин	Значення граничних концентрацій, мг/м3
	Максимально разові	Середньодобові	ГДКМР, для людини
діоксид Сульфору,(SO2)	0, 03	0, 015	0,5
Хлор, (CI2)	0,025	0, 015	0,1
Сульфід Гідрогену,(H2S)	0, 008	0, 008	0,03
Аміак	0,1	0,04	0, 2
Бензен	0,1	0, 05	1, 5
Пил, цемент	0, 2	0, 05	0,5
Формальдегід	0, 02	0, 003	0, 035

Размещено на Allbest.ru

...