Составные компоненты кислотных осадков

Основными составными компонентами кислотных осадков являются оксиды серы (SO₂) и оксиды азота (NO_х).

● Оксиды азота образуются в основном за счет сжигания топлива (уголь, мазут), в химической, нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности.

Диоксиды серы выбрасываются высокими трубами, что облегчает их перенос на большие расстояния. Кроме того соединения серы (SO₂, Н₂S, сульфатные частицы) могут поступать в атмосферный воздух не только в результате антропогенного характера, но и естественных источников – вулканическая деятельность, жизнедеятельность анаэробных бактерий, серосодержащие вещество диметильфит, выделяющиеся с поверхности вод Мирового океана.

● SO ₂ – относится к политропным ядам. Оказывает раздражающее действие на дыхательные пути, глаза, вызывает бронхоспазм, обострение хронических заболеваний дыхательных путей, ухудшает функцию мерцательного эпителия бронхов.

SO₂ в результате фотохимического окисления превращается в сернистый ангидрит (SO₃).

2SO₂ + O₂ → 2SO₃,

который реагирует с водяными парами атмосферы,

2SO₃ + Н₂O → Н₂SO₄

и ведет к образованию серной кислоты. Аэрозоли сернистой и серной кислоты ведут к образованию кислотных осадков (дождь, туман, снег, град).

● Окислы азота (NO_х) – образуются при производстве красок, нитроцеллюлозы, за счет автотранспорта, горения биомассы, при грозовых разрядах и молниях.

NO + O₂ → NO₂

NO₂ – газ с резким раздражающим запахом, на воздухе имеет коричневый цвет. На воздухе, соединяясь с парами воды ведет к образованию азотистой и азотной кислоты (НNO₃).

При вдыхании окислов азота в крови образуется метгемоглобин, который не способен переносить кислород к тканям, обладает вазодиллятационным действием и влияет на агрегацию тромбоцитов. Окислы азота могут вызывать бронхиты, аллергические реакции, потенцируют респираторные заболевания и бронхиальную астму, нарушают обмен витаминов. Окислы азота под действием солнечного света способны образовывать фотохимический смог.

Большая часть кислотообразующих веществ, производимых в одной стране, переносится преимущественно приземными ветрами на территорию других. Например, более трех четвертей кислотных осадков в Норвегии, Швейцарии, Австрии, Швеции, Нидерландах приносится в эти страны ветром из промышленных районов Западной и Восточной Европы. Около 75% кислотных осадков, выпадающих в Канаде, приносятся ветрами из США (Калифорния, Индиана, Техас) и только 15% их, обусловлены выбросами на территории самой Канады.

Воздействие сернистого газа и окислов азота и их производных – кислотных осадков негативно сказываются на жизнедеятельности человека, животных и растительного мира. Это проявляется:

● разрушением хлорофила в листьях растений, что ухудшает фотосинтез и дыхание, замедляет рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельско-хозяйственных культур;

● нанесением большого экономического ущерба: ускоренному процессу карозии металлов, разрушению зданий, памятников культуры, ухудшению качества промышленных изделий и материалов;

● опасность глобального закисления водоемов, гибель многих видов фитопланктона, рыб, водных растений и микроорганизмов, преждевременная гибель людей через пищевые цепочки (тяжелые металлы – Cd, Аl, Сu, Нq, Рb, Мn), хронические заболевания дыхательных путей.

Ведущими виновниками загрязнения атмосферы кислотными осадками являются США, Великобритания, Германия, страны СНГ.

Уменьшения загрязнения атмосферы оксидами серы и окислами азота предусматривается:

– совершенствование методов очистки топлива;

– производить очистку отходящих газов;

– вводить прогрессивные технологии производства электроэнергии – атомные электростанции, водную, солнечную и ветровую энергетику;

– выполнять всеми странами международные конвенции и соглашения по вопросам охраны атмосферного воздуха:

● Монреальский договор по веществам, разрушающим озоновый слой (от 22.01.1988 г.);

● Хельсинский протокол к Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха (от 08.07.1975 г.);

● Рамочная конвенция ООН об изменении климата (от 14.06.1992 г.).

 

Проблемы Мирового океана

10.5.1. Влияние Мирового океана на жизнедеятельность планеты

Мировой океан, являясь совокупностью всех морей и океанов Земли, оказывает огромное влияние на жизнедеятельность. Океанские воды покрывают 70,8% поверхности земного шара, составляя при этом 97% гидросферы, тогда как воды суши содержат всего лишь 1%, а в ледниках сковано только 2%.

Огромная масса вод оказывает влияние на жизнедеятельность планеты, а именно:

● на формирование климата планеты;

● служит источником атмосферных осадков;

● из океанов поступает более половины кислорода, а также регулирует содержание углекислоты в атмосфере, так как воды океана способны поглащать ее избыток;

● на дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и органических веществ, поэтому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают влияние на всю земную кору;

● сейчас в Океане обитает около четырех пятых всех живых существ планеты.

Как известно на Земле 5 океанов: Северный Ледовитый, Южный, Тихий, Атлантический и Индийский (рис. 10.4.).

 

 

 

Рис. 10.4. Нефтяное загрязнение в Мировом океане

Ресурсы Мирового океана

Мировой океан в настоящее время играет большую роль в жизни человечества являясь:

● кладовой минеральных, энергетических, растительных и животных богатств, которые могут считаться практически неисчерпаемые, при рациональном их потреблении;

● способен решить остро стоящую задачу, т.е. обеспечения быстрорастущего населения Земного шара (7 млрд., 2011 г.) продуктами питания и некоторым сырьем для развивающейся промышленности, при недостатке пресной воды;

● основной ресурс – морская вода, которая содержит 75 химических элементов, среди которых важные как уран, калий, марганец, магний, бром, натрий, фтор, медь, серебро, никель, кобальт, олово, золото, платина, поваренная соль, драгоценные камни – рубины, алмазы, сапфиры, изумруды и др.

● неисчерпаемый источник полезных ископаемых. Дно океана дает около 25% суммарной мировой добычи – нефти и газа на прибрежном шельфе;

 ● значительный энергетический потенциал заключен в океанических волнах, приливах и отливах, термальных градиентах, морских течениях. Океан – потенциальный источник сырья (U²³⁵, U²³⁸) для термоядерных электростанций;

● океан служит одним из важнейших источников пищевых ресурсов для человечества, поставляя 25% белков животного происхождения;

● население Земли растет, все больше нуждаясь в морской продукции. Существует несколько путей поднятия ее продуктивности. Первый – изымать из океана не только рыбу, но и зоопланктон, часть которого – антарктический криль – идет в пищу. Можно без ущерба для океана вылавливать его в больших количествах, чем вся добываемая в настоящее время рыба. Второй путь – использование биологических ресурсов Открытого Океана, где биологическая продуктивность велика в области подъема глубинных вод. Один из этих апвеллингов, расположенных у побережья Перу, дает 15% мировой добычи рыбы, хотя его площадь не более 0,02% от всей площади Мирового океана. Третий путь – культурное разведение живых организмов в прибрежных водах;

● более 75% мирового грузооборота приходится на океан. Дорога связывает удаленные друг от друга континенты и острова, служа развивающемуся мировому производству и обмену.

Загрязнение Мирового океана

Огромная масса вод Мирового океана формирует климат планеты, служит источником атмосферных осадков. Более половины кислорода поступает в атмосферу из океана, и он же регулирует содержание углекислоты в атмосфере. Мировой океан – это ежегодно вылавливается 85 млн. т. рыбы – протеин для голодающих и новые лекарства для больных, вода для пустынь, энергия и минералы для промышленности, места отдыха. Загрязнение океана это серьезно, что его невозможно очистить как озеро или реку.

При обсуждении проблемы загрязнения океана важно знать:

– какие вещества, в каких количествах и каким путем попадают в океаны;

– что происходит с загрязняющими веществами, когда они попадают в океан, как быстро они разбавляются до безвредных концентраций, каким путем они накапливаются в пищевых цепях;

– какое значение для протекающих процессов в океане имеет тот или иной уровень загрязнения. Подавляется ли рост или размножение морских организмов, что представляет опасность для здоровья людей при употреблении морепродуктов в пищу.

Основными загрязнениями морей являются нефть. Этот вид загрязнителя поступает в море разными путями:

– при спуске воды после промывки цистерн от нефти;

– при аварии судов-нефтевозов;

– при бурении морского дна и авариях на морских нефтепромыслах и др.

Основные компоненты нефти – углеводороды: парафины, циклопарафины, ароматические углеводороды, олефины. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т. нефти. Обычно половина нефти попадает из источников на суше – нефтеперерабатывающие заводы, нефтезаправные станции, распространяющиеся более 300 км.от источника.

Легкие нефти образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. Одна тонна нефти дает 10 км²нефтяной пленки. Нефть оседает на дно водоемов, вызывая токсическое поражение водной фауны.

Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов могут нарушать обмен энергией, теплом, влагой и газами между океаном и атмосферой. Наличие нефтяной пленки на поверхности океана может повлиять не только на физико-химические и гидробиологические условия в океане, но и на баланс кислорода в атмосфере. На рис. 10.4. представлены сильные загрязнения в Мировом океане, которые наблюдаются у побережий, где располагаются морские порты, нефтеперерабатывающие заводы и загрязненные сбросами стоки рек.

Вынос в океан органического вещества оценивается в 300–380 млн. т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов.

Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ: отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.

Сброс (dumping) – это доставка отходов в открытое море и выбрасывание их в специально отведенных местах. Их могут сбрасывать с барж, жидкие отходы обычно выкачивают через погруженную в воду трубу, некоторые отходы захороняют с барж в закрытых контейнерах.

Широкая гамма промышленных отходов (растворители, обработанные кислоты, щелочные растворы предприятий, соли тяжелых металлов и многое другое). Каждый год 260 млн. т. пластиковых изделий заканчивает свой век в Мировом океане. Весь этот пластиковый мусор выносится в океаны реками и морскими волнами с суши. Гигантские кучи пластмассового мусора плавают посреди Тихого океана. Чего там только нет: пластиковые бутыли, пробки, одноразовые шприцы, пакеты, игрушки и т.д. (рис. 10.5.).

Высокими загрязнителями океанских вод являются синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Детергенты СПАВ относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС). Этот хлам создает серьезную угрозу живым организмам. Ими травятся и давятся черепахи, рыбы, морские млекопитающие, птицы.

 

Рис. 10.5. Миллионы тонн пластиковых изделий

ежегодно заканчивает свой век в Мировом океане

Нитриты и нитраты