Кислотные дожди

Проект-участник

• ГлобалЛаб-Экспедиции. Лето 2014

______________________________________________________

«Кислотные дожди» – что это такое? Почему об этом явлении в последние годы экологи говорят всё чаще и чаще? Откуда берётся кислота в атмосфере? Случаются ли кислотные дожди в вашем регионе? Это мы и попытаемся выяснить в данном проекте, а если сумеем зафиксировать наличие кислоты в осадках, постараемся узнать, какой ветер её принес.

Многие думают, что в норме, то есть в экологически чистой местности, где воздействие человека на природу минимально, и где нет или не очень много промышленных предприятий, кислотность осадков близка к нейтральной величине. Это, конечно, не так, ведь в воздухе всегда имеется углекислый газ, выделяемый дышащими организмами. Растворимость углекислого газа в воде сильно зависит от температуры. При 0°С в литре воды растворяется 1,7 г углекислого газа, при 20°С – 0,878 г, при 40°С – 0,53 г. Углекислый газ, растворяясь в воде, образует слабую угольную кислоту, которая обратимо диссоциирует с образованием катионов водорода (протонов). Это и обеспечивает естественную кислотность природной воды.

Кислотность воды выражают в единицах pH: в первом приближении можно считать, что pH=–lg[H⁺], то есть отрицательный десятичный логарифм концентрации протонов. Для тех, кто пока с логарифмами не знаком, важно знать, что pH тем выше, чем ниже концентрация ионов водорода. В нейтральной среде pH=7. Расчёты показывают, что в насыщенном растворе угольной кислоты при 25°С pH=4. Понятно, что концентрация углекислого газа в воздухе в норме ниже, поэтому pH «нормального» дождя равен 5,6.

Безопасное отклонение от этого показателя может составлять десятые доли. Обычно незначительные отклонения объясняются особенностями местности, наличием в регионе болот, больших водоёмов, выходом на поверхность минералов, наличием действующих, но «спящих» вулканов и пр.

Опасным считается отклонение в 0,3 (на самом деле даже отклонение в 0,2 единицы pH приводит к поражению экосистем). Столь сильное изменение показателя, как правило, не связано с чисто природными явлениями, если, конечно, это не извержение вулкана. Причины сильного изменения кислотности – в большинстве случаев либо техногенные катастрофы, либо выбросы в атмосферу неочищенных газообразных отходов промышленными предприятиями различных отраслей, особенно химической, нефтехимической и некоторых других.

Опасны ли дожди, когда их кислотность выходит за рамки нормы? Ответ на этот вопрос очевиден. Химик Р.Э. Смит в 1872 г., занимаясь вопросами загрязнения города Манчестера, доказал, что кислотные дожди вызывают обесцвечивание тканей, коррозию металлических поверхностей, разрушение строительных материалов и гибель растительности. При сильно кислых дождях может начаться гибель рыб в водоёмах. Кислотные дожди пагубно воздействуют на культурные растения, приводя, как минимум, к потерям урожая. Кроме того, кислота накапливается в плодах, что впоследствии может стать причиной заболевания людей и домашних животных.

Многократные кислотные осадки в регионе могут также привести к изменению минерального состава поверхности почвы, что, в свою очередь, скажется на экосистемах – вероятна гибель одних видов животных и растений и, наоборот, увеличение численности других.

Всё перечисленное говорит о том, что кислотные осадки – явление опасное и для нас самих, и для природы в целом. Поэтому очень важно вовремя заметить изменения, которые могут пагубно сказаться на всём окружающем нас мире. Важно также найти причину, источник загрязнения.

На сегодняшний день существует множество производств, связанных с возможным выбросом в атмосферу различных газов. Например, при производстве серной кислоты в атмосферу может быть выброшен оксид серы (IV), при производстве азотной кислоты – оксид азота (IV). Понятно, что эти ситуации являются чрезвычайными, однако, даже сжигание большого количества угля на ГРЭС заметно увеличивает количество углекислого газа в атмосфере. Эти газы вместе с ветром могут «пропутешествовать» довольно далеко от места выброса в атмосферу и потом пролиться в виде осадков. Таким образом, если в вашем городе при определенном ветре регулярно выпадают осадки повышенной кислотности – это повод задуматься и поискать предприятие, «портящее вам воздух».