Кислотні опади

До пріоритетних речовин, що змінюють склад атмосферного повітря відносяться такі хімічні речовини, як: діоксид сульфуру, оксиди нітрогену, продукти їх перетворень.

При взаємодії з вологою повітря ці сполуки утворюють в основному сульфатну і нітратну кислоти, що випадають з опадами на поверхню Землі.

Кислотні опади визначаються як атмосферні кислоти, що осідають на землю як вологі (сніг, дощ, туман, імла і т.д.) і сухі опади (газ і сухі частинки), які мають рН < 5, 6.

Вивчення явища «кислотних опадів» має тривалі історичні передумови.

У 17 ст. науковці помітили шкідливий вплив промисловості і кислотного забруднення на рослинність і людей. Але термін «кислотний дощ» ввів у наукову літературу в 1872 році англієць Р. Сміт у праці «Повітря і дощ: початки хімічної кліматології», де відмітив зміни хімічного складу дощової води під впливом спалювання вугілля, а також відмітив вплив дощу, напрямку вітру і близькості до моря на рослинність і матеріали.

Е. Ковлінг здійснив перший вагомий історичний огляд проблеми кислотних дощів. Він встановив, що у дослідженнях Евеліна у 1661 році і Гранта у 1662 році звернено увагу на вплив промислових викидів на рослини і людей, а також транскордонне перенесення атмосферних полютантів між Англією і Францією.

Проблема кислотних дощів на міжнародному рівні була піднята на 28 генеральній асамблеї Міжнародної спілки теоретичної і прикладної хімії (IUРАС), яка відбулася в Мадриді у 1975 році.

На асамблеї було відмічено, що охорона об’єктів довкілля від дії кислотних дощів є однією з найактуальніших проблем сьогодення

Про шкідливу дію кислотних дощів свідчать такі факти: в Канаді через систематичне випадання кислотних дощів стали «мертвими» понад 4000 озер, а 1200 - знаходяться на межі загибелі; у Швеції більше ніж у 1800 озерах порушена біологічна рівновага внаслідок дії кислотних дощів; у Німеччині і деяких районах Швейцарії загинула 1/3 всіх шпилькових рослин, а у гірських районах Баварії пошкоджено до 50 % лісових угідь.

Спостереження показують, що під впливом кислотних дощів швидкість росту вічнозелених рослин сповільнюється на 20-30 %

Природними джерелами надходження діоксиду сульфуру в атмосферу є головним чином: вулкани, лісові пожежі. На вулканічну діяльність припадає 31-41 % діоксиду сульфуру, на антропогенну – 59-69 %.

Природне надходження оксидів нітрогену пов’язане з: сильними грозовими розрядами і дією інтенсивного космічного випромінювання, при яких утворюється NO, а згодом – NO_2. На природні джерела постачання сполук Нітрогену в атмосферу припадає 63 %, на антропогенні джерела – 37 %.

Оксиди сірки й азоту, що викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій (ТЕС) та автомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами. Ці дощі вкрай шкідливо впливають на довкілля:

• знижується врожайність більшості сільськогосподарських куль­тур через ушкодження листя кислотами;

• з ґрунту вимиваються кальцій, калій і магній, що призводить до деградації рослинності й, як наслідок, — збіднення тваринного світу;

• гинуть ліси (найчутливіші до кислотних дощів кедр, бук і тис);

• отруюється вода озер і ставків, у них гине риба, зникають комахи;

• щезають водоплавні птахи й тварини, що живляться комахами;

• загибель лісів спричинює в гірських районах (таких як Карпа­ти) зсуви та селі;

• прискорюється руйнування пам'яток архітектури, споруд, особливо тих, що побудовані з вапняку, оздоблені мармуром;

• збільшується захворюваність людей (найчастіше хворобами очей, органів дихання тощо).

Взимку поблизу ТЕС і металургійних заводів іноді випадає також кислотний сніг, іще шкідливіший, ніж кислотний дощ, що пояснюється більшим вмістом у ньому кислот. Райони випадан­ня такого снігу дістають одразу 4—5-місячну дозу забруднення, а внаслідок його танення навесні відбувається концентрація шкідливих речовин, тому тала вода інколи містить удесятеро більше кислот, ніж сам сніг.

• Більш як 230 озер у горах Адірондак (штат Нью-Йорк) мають критичний рівень забруднення сірчаною та азотною кислотами, принесеними кислот­ними дощами й снігом.

• До небезпечного для водних екосистем рівня закиснена також третина озер штату Флорида, 20 % озер штатів Массачусетс, Нью-Гемпшир, Род-Айленд.

• У такому самому стані перебувають 20 тис. озер півдня Швеції, сотні озер у Південній Канаді.

Негативний вплив викликає вдихання людьми повітря, забрудненого кислотним туманом. Діоксид сірки і меншою мірою діоксид азоту через високу розчинність добре поглинаються верхніми дихальними шляхами – до 80-95%, при ротовому диханні ступінь затримки менша. Діоксид сірки швидко розчиняється в крові та розноситься кровоносною системою. Він викликає як гіпертрофію (потовщення і збільшення), так і гіперплазію (зміну загальної кількості клітин в епітелії) органів, бронхоспазм, активізує слизовідділення, змінює фагоцитоз. Тривалий вплив діоксиду сірки збільшує кількість захворювань на рак. Дія діоксиду азоту дещо відрізняється від дії діоксиду сірки. Проникаючи в легені, він розчиняється в кровоносній системі, але, будучи сильним окислювачем, безпосередньо вражає легеневі тканини. У бронхах та альвеолах патологічні зміни проявляються вже в концентраціях, які реально спостерігаються в містах. Симптоми нагадують емфізему (розширення) легень. Особливо чутливі до діоксиду азоту тонкі лусочкові клітини, які здійснюють газообмін, та війчасті клітини у верхній частині дихального тракту, спостерігається скорочення їх кількості і активності. Діоксид азоту викликає не тільки зміну клітин та тканин, але й знижує бактеріальний захист легень.