Кислотные дожди

Рисунок 1.2 –  Последствия выпадения кислотных  дождей

 

Как уже говорилось, кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоемы. Первая стадия — начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН = 6 погибают пресноводные креветки. Вторая стадия — кислотность понижается до рН = 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон — крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Третья стадия — кислотность достигает рН = 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем. По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания. Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен, сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов (рисунок 1.3).  Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов долларов и к концу века убытки достигнут 1,750 миллиардов долларов от потери лесов, 8,300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские расходы [1].

Рисунок 1.3 – Лес после кислотных осадков

 

Кислотный дождь  может также причинять вред металлам, различным зданиям и памятникам. В первую очередь подвержены опасности памятники, построенные из песчаника и известняка, а также расположенные под открытым небом скульптуры [4].

В Италии, Греции и других странах сохранявшиеся  на протяжении сотен и тысяч лет памятники старины и различные предметы за последние десятилетия сильно разрушились в результате действия выброшенных в атмосферу загрязняющих веществ [3].

Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов, -  это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Для уменьшения эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу существует ряд способов:

-         сильное сокращение использования  энергии;

-         ввод новых технологий, установка  фильтрующего оборудования;

-         использование слабозагрязняющих  либо совсем незагрязняющих

источников  энергии [2].

2 СМОГ

 

Смог - загрязнение приземного слоя воздуха в больших городах смесью дыма и газовых отходов предприятий и транспорта. Смог может образовываться практически при любых природных и климатических условиях в крупных городах и индустриальных центрах с сильным загрязнением воздуха. Наиболее вреден смог в тёплые периоды года, в солнечную безветренную погоду, когда верхние слои воздуха достаточно тёплые, чтобы останавливать вертикальную циркуляцию воздушных масс. Это явление часто встречается в городах, защищённых от ветров естественными преградами, например, холмами или горами. Смог относят к стихийным бедствиям, так как он приводит к внезапному нарушению нормальной деятельности людей, человеческим жертвам, нарушениям экосистем [8].

Существуют три вида смога:

1 -  влажный смог  лондонского типа, возникающий в результате сочетания тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.

2 - сухой смог лос-анджелесского  типа, возникающий в результате  фотохимических реакций в газовых  выбросах под действием ультрафиолетовой солнечной радиации. Этого рода смог образует едкую устойчивую синеватую дымку-пелену.

3 – ледяной смог аляскинского типа, возникающий от бытовых выбросов и пара на отопительных систем. Он типичен для резкоконтинентальных зон умеренного пояса [10].

 

 

 

 

 

 

2.1 – Влажный смог лондонского типа

 

Это сочетание газообразных и твердых примесей с туманом - результат сжигания большого количества угля (или мазута) при высокой влажности атмосферы (рисунок 2.1). Впоследствии в нем практически не образуется каких-либо новых веществ. Таким образом, токсичность целиком определяется исходными загрязнителями [8].

Рисунок 2.1 - Смог лондонского типа

 
          Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300 - 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию — сокращение выбросов загрязняющих веществ [8].

2.2 Образование смога

 

При полном сгорании ископаемого  топлива (угля или углеводородов) образуются достаточно безобидные продукты –  диоксид углерода и вода, однако в условиях недостатка кислорода  образуется ядовитый монооксид углерода. Если кислорода еще меньше, среди продуктов сгорания появляется углерод (в виде сажи). 
          Загрязнение воздуха могут вызывать и входящие в состав топлива примеси, в первую очередь, соединения серы. Ее содержание в некоторых углях может достигать 6%. При сжигании такого топлива образуется диоксид серы. Растворяясь в капельках воды, которые конденсируются вокруг частиц дыма, диоксид серы существенно снижает ее рН.  
Сажа и диоксид серы, образующиеся непосредственно при сжигании топлива, являются первичными загрязнителями воздуха. В условиях сырости и тумана, характерных для зимнего Лондона, они стали причинами длительных смогов, приводящих к росту легочных заболеваний. Со временем смог стал обычным явлением и в других крупных городах и промышленных центрах.  
          Смог наблюдается обычно при слабой турбулентности (завихрение воздушных потоков) воздуха, и следовательно, при устойчивом распределении температуры воздуха по высоте, особенно при инверсиях температуры, при слабом ветре или штиле [8].

 

2.3 Великий смог 1952 г.

 

Великий смог (1952 г.) окутал Лондон 5 декабря 1952 года и рассеялся только к 9 декабря того же года. Случившееся стало настоящей катастрофой, в результате которой погибло несколько тысяч человек, что послужило, как считается, отправной точкой современного природоохранного (экологического) движения. 
          В начале декабря 1952 года холодный туман опустился на Лондон (рисунок 2.2). Из-за холода горожане стали использовать для отопления уголь в большем количестве, чем обычно. Примерно к этому же времени завершился процесс замены городского электротранспорта (трамваев) на автобусы с дизельным двигателем. В таблице 2.1 представлены основные составляющие Великого смога 1952 г. [10].

 

Таблица 2.1 –  Основные составляющие смога Лондона 1952 года

Загрязняющий  агент	Скорость распространения (тонны/день)
Частицы дыма	1000
Серная кислота	800
Серный диоксид	370
Соляная кислота	140
Соединения  фтора	14

Запертые более  тяжелым слоем холодного воздуха, продукты горения в воздухе в  считанные дни достигли чрезвычайной концентрации. Туман был таким густым, что препятствовал движению автомобилей.

Рисунок 2.2 –  Великий смог 1952-го года

 

Были отменены концерты, прекращена демонстрация кинофильмов, поскольку смог легко проникал внутрь помещений. Зрители иногда попросту не видели сцену или экран из-за плотной завесы. 
          Поначалу реакция горожан была спокойной, поскольку в Лондоне туманы не редкость. В последующие недели, однако, статистические данные, собранные медицинскими службами города, выявили смертоносный характер бедствия — количество смертей среди младенцев, престарелых и страдающих респираторными заболеваниями достигло четырёх тысяч человек. Ещё около восьми тысяч человек умерло в последующие недели и месяцы. 
          Шок, вызванный этим жестоким уроком, заставил людей изменить своё отношение к загрязнению воздуха. Бедствие со всей очевидностью продемонстрировало людям во всем мире, что данная проблема представляет собой непосредственную угрозу жизни людей. Были приняты новые экологические стандарты, направленные на ограничение использования грязных видов топлива в промышленности и на запрет сажесодержащих выхлопных газов. Среди принятых мер — введение в действие Закона «О чистом воздухе» (редакции от 1956 и 1968 гг.) и аналогичного Закона города Лондона [10]. 

2.4 – Последствия смога

 

Особенно опасен смог, когда из-за погодных условий  пелена висит на одном месте, не рассеиваясь. Последствия для здоровья людей  могут быть весьма тяжелыми. Как  установили патологоанатомы, поверхность  органов дыхания жителей крупных  промышленных городов не нормального розового цвета, а покрыта темным налетом. Смог является большой проблемой во многих мегаполисах мира. Он особенно опасен для детей, пожилых людей и людей с пороками сердца и лёгких, больных бронхитом, астмой, эмфиземой . Смог может стать причиной одышки, затруднения и остановки дыхания, кашля. Также он вызывает воспаление слизистых оболочек глаз, носа и гортани, снижение иммунитета. Во время смога часто повышается количество госпитализаций, ремиссий смерти от респираторных и сердечных заболеваний. 
          Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может явиться причиной повышения заболеваемости и смертности. Отравления угарным газом возможны на производстве и в быту: в доменных, мартеновских, литейных цехах; при испытании двигателей, использовании топливных газов для сушки и подогрева; в химической промышленности; в гаражах; при дровяном отоплении и т. п. [9]. 
          Поступая в организм через органы дыхания, угарный газ взаимодействует с гемоглобином и образует карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород к тканям. Наряду с этим уменьшается коэффициент утилизации кислорода тканями. Возникают гипокапния, затруднение диссоциации оксигемоглобина, ферментные нарушения тканевого дыхания и т.д. 
          Защитную роль играет железо плазмы крови: его соединение с угарным газом препятствует образованию карбоксигемоглобина и способствует извлечению угарного газа из тканей. 
           При острых отравлениях могут наблюдаться головная боль, головокружение, тошнота, рвота, слабость, одышка, учащённый пульс; возможны быстрая потеря сознания, судороги, кома (с последующим двигательным возбуждением), нарушения кровообращения и дыхания, поражение зрительного нерва и т.д. На 2-3-е сутки может развиться токсическая пневмония, спазмы, повышение количества эритроцитов в крови.

В связи с отрицательным  воздействием смога на флору, фауну  и человека разработаны международные и внутригосударственные предельно допустимые нормы (ПДК) промышленных выбросов в атмосферу [9].

Выводы

 

1. Рассмотрены основные причины возникновения кислотных дождей.
2. Изучены виды осаждения кислот.
3. Проанализированы экологические последствия выпадения кислотных осадков.
4. Рассмотрены основные причины возникновения смога лондонского типа и его влияние на здоровье человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Авакян А.Б., Полюшкин А.А. Кислотные осадки. - М.: Знание, 2001. – с.251-254
2. Агаджанян Н.А. Человек и биосфера. – М.: Знание, 2006. – с.221-225
3. Баландин Р.К., Бондарев Л.Г. Природа и цивилизация. – М.: Мысль, 2003. – с.51-53
4. Беттен Л.Г. Погода в нашей жизни. – М: Мир, 1998. – 27-29
5. Грейдел Т.Э. Меняющаяся атмосфера // В мире науки. - №11 – 2007. – с.16-25
6. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. – Кишинев, 1990. – с.406
7. Ермаков А.Н., Пурмаль А.П. Физическая химия кислотных дождей // Энергия. - №6 - 2003. – с.12-17
8. Кузьмин И.В. Смог. – М.: Знание, 2002. – с.156-163
9. Мизун Ю.Г. Экология и здоровье. Как уберечь себя и избежать болезней. М.: Вече, 2000. – с.143-167
10. http://rybinsk-obo-vsem.forumei.ru/t1856-topic
11. http://ru.wikipedia.org