Теоретическая часть. Одной из экологических проблем является повышение кислотности окружающей среды

Одной из экологических проблем является повышение кислотности окружающей среды.

Осадки, содержащие кислоты, называются кислотными осадками.

Основными источниками кислотных осадков являются соединения серы и азота. Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные, медные и другие руды. Одни из них используются как топливо, другие направляют на предприятия химической и металлургической промышленности с целью их переработки. При обжиге металлических руд и сжигании ископаемого топлива сера окисляется с образованием оксидов серы SO₂ и SO₃, которые, соединяясь с парами воды, находящимися в атмосфере, образуют кислоты – сернистую и серную:

SO₂ + Н₂O ® Н₂SO₃,

SO₃ + Н₂O ® Н₂SO₄

Природным источником серосодержащих соединений является извержение вулканов. При извержении вулканов преобладает диоксид серы (SO₂), в меньшем количестве в атмосферу поступает сероводород (Н₂S), а также сульфаты в виде аэрозолей и твердых частиц. Ежегодно во всем мире в результате вулканической деятельности выделяется 4-16 млн. т. соединений серы (в пересчете на SO₂).

Основным источником соединений азота является процесс сжигания топлива. Так, например, в выхлопных газах автомобильного транспорта содержится 93% монооксида азота (NO), который в результате химических реакций в атмосфере превращается в диоксид азота (NO₂), образующего с водой азотистую и азотную кислоты.

2NO₂ + Н₂O ® НNO₃ + НNO₂

3HNO₂ ® HNO₃ + 2NO + H₂O

Природные источники азота – это деятельность почвенных бактерий, лесные пожары, грозовые разряды и молнии.

Основными компонентами кислотных осадков являются серная и азотная кислоты.

Количественной характеристикой кислотности среды является водородный показатель рН – логарифм концентрации ионов водорода [H+] (моль/дм³), взятый с обратным знаком, рН = – lg [H⁺].

В кислой среде 0<рН< 7, в щелочной - 7< рН< 14, в нейтральной – рН=7.

Чистая дождевая вода имеет слабокислую среду вследствие растворения в ней диоксида углерода СO₂:

2СO₂ + Н₂O «Н₂СO₃ «H⁺ + НСO₃^–,

и ее рН ≈ 5,5 - 5,6. Осадки, рН которых меньше, чем 5,5, называются кислотными.

Кислотные осадки наносят экологический, экономический и эстетический ущерб.

В результате выпадения кислотных осадков нарушается равновесие в экосистемах, снижается продуктивность сельскохозяйственных растений и плодородие почв, ржавеют металлические конструкции, разрушаются здания, сооружения, памятники архитектуры.

Кислотные осадки влияют на леса, вызывая замедление их роста и уменьшение сопротивляемости к болезням и паразитам. Диоксид серы разрушает зеленый пигмент растений – хлорофилл, что приводит к пожелтению хвои, изменению окраски листьев, гибели части кроны. Самые чувствительные растения – это ель, лиственница, пихта, бук, граб.

Кислотные осадки растворяют тяжелые металлы и их соединения, находящиеся в почве, в результате чего они усваиваются растениями и передаются по пищевым цепям от уровня к уровню. Попадание в организм соединений тяжелых металлов (ртути, свинца, кадмия, меди и др.) может привести к различным патологическим изменениям. В частности, они нарушают структуру белков и их функции.

Учеными доказана токсичность алюминия, оказывающего негативное влияние на растения, животных и человека. Алюминий – составной элемент глинистых почв, при средних значениях кислотности он находится в малорастворимых нетоксичных формах. При повышении кислотности почвы происходит растворение соединений алюминия, образуются токсичные соединения, которые разрушают корневую систему, нарушается процесс питания.

В почве содержатся различные виды микроорганизмов. Они улучшают структуру почвы, переводят органические соединения в усвояемые растениями формы. С повышением кислотности почвы и образованием растворимых соединений токсичных металлов активность микроорганизмов резко снижается.

Изменение рН влечет глубокие биохимические перестройки водных экосистем. Многие организмы вымирают из-за невозможности размножения в кислой среде. При рН равном 6,0 –5,0 гибнут сиговые рыбы, форель, хариус, лосось, окунь, щука. При рН ниже 4,5 в воде озер вымирают микроорганизмы, развиваются анаэробные (бескислородные) процессы с выделением метана и сероводорода.

Кислотные осадки медленно растворяют сооружения из мрамора и известняка. Существует опасность полной утраты произведений искусства в ближайшие 15-20 лет.