образуется "лишайная пустыня". В современном городе она су­ществует уже при

средней концентрации двуокиси серы 100 мкг/м". Во внутренних его районах

лишайник вообще отсутствует, а на окраинах его можно встретить очень редко.

Впрочем, существуют также виды лишайника, хорошо переносящие нагрузки

двуокиси серы, поэтому отдельные со­противляющиеся виды иногда занимают место

погибших ви­дов лишайника.

Однако кислотные атмосферные соединения, естественно, могут также оказывать

прямое вредное воздействие и на рас­тения более высокого класса.

Непосредственный вред, прино­симый двуокисью серы, зависит от многих факторов

— мест­ного климата, вида деревьев, состояния почвы, способов обра­ботки

леса, рН влажных осадков и др. Опасный уровень ат­мосферной двуокиси серы

оказался гораздо ниже, чем счита­лось раньше, так как определенные

физиологические и био­химические изменения могут происходить без каких-либо

признаков гибели. Однако эта опасная граница становится еще ниже при

воздействии двуокиси азота, озона, кислотного дождя и т.д.

Роль двуокиси серы в гибели лесов, таким образом, мож­но считать доказанной.

Также доказано вредное влияние влажных кислотных осадков на рост деревьев.

Однако эти осадки в первую очередь влияют косвенно — через почву и корневую

систему. В наибольшей степени непосредственная гибель растений наблюдается в

районах с сильнозагрязнен­ным воздухом, например, в Средней Европе. Масштабы

гибе­ли растений и повышенные концентрации двуокиси серы в Европе

распространены примерно одинаково. Сухие осадки, содержащие двуокись серы,

уже атаковали леса Чехослова­кии, Польши и ГДР. Возможно, самый значительный

ущерб причинен ФРГ, где треть всех лесов наполовину погибла. Од­нако

считается, что на упомянутых территориях гибель леса связана не столько с

двуокисью серы, сколько с оксидами азота, которые образуются из выхлопов

автомобилей. Оксиды азота под воздействием солнечных лучей выделяют озон.

Озон с оксидами азота, а также частично с углеводородами, поступающими в

атмосферу не только с выхлопными газами, но и из других источников, образует

весьма агрессивное ве­щество PAN (пероксиацетилнитрат).

Трудно решить, кто же несет непосредственную ответст­венность за гибель леса

— двуокись серы или оксиды азота. Кажется достаточно вероятным, что вредное

воздействие ока­зывают совместно все агрессивные кислотные вещества,

за­грязняющие воздух. Многие также придерживаются мнения, что при совместном

воздействии вредных веществ влияние каждого из них еще больше усиливается

(синергизм).

Прямое разрушение растительности кислотными атмос­ферными веществами

происходит и в Венгрии, хотя и в меньших масштабах, чем в Средней Европе.

Действие дву­окиси серы в Венгрии имеет широкий диапазон, начиная с трудно

контролируемого снижения урожайности и кончая ги­белью растительности.

Здесь, как и в других районах мира, более всего чув­ствительны к прямому

загрязнению хвойные деревья, так как хвоя подвержена воздействию загрязняющих

веществ на протяжении нескольких лет в отличие от деревьев, сбрасыва­ющих

листву. Самые чувствительные породы — это ель, лист­венница и пихта. Однако

многие деревья, сбрасывающие лис­тву, также с трудом переносят прямые

воздействия вредных веществ (например, бук, граб).

Необходимо подчеркнуть, что упомянутая здесь непосред­ственная гибель

растений и косвенные воздействия на них не могут быть отделены друг от друга,

так как обычно эти про­цессы происходят одновременно, и в зависимости от

обстоя­тельств доминирует какой-либо из них. В любом случае, есте­ственно,

вредные воздействия дополняют и усиливают друг друга.

Следует упомянуть, что наряду с так называемыми небио­тическими воздействиями

гибели леса содействуют и биотиче­ские факторы. К ним относятся, например,

некоторые грибы и насекомые (гриб Ceratocystis, лист Ожорка). Иногда вред­ное

влияние приписывают только биотическим факторам, иногда, наоборот, только

небиотическим. Наиболее вероят­ным кажется мнение, согласно которому

небиотические фак­торы, т.е. факторы окружающей среды, ослабляют растения,

которые в меньшей степени могут сопротивляться биотиче­скими воздействиям, и,

таким образом, эти воздействия про­являются совместно.

Прямые воздействия на человека.

Естественно, атмосфер­ные кислотные микроэлементы не щадят и человека. Однако

здесь речь идет уже не только о кислотных дождях, но и о том вреде, который

приносят кислотные вещества (двуокись серы, двуокись азота, кислотные

аэрозольные частицы) при дыхании.

Уже давно установлено, что существует тесная зависи­мость между уровнем

смертности и степенью загрязнения района. При концентрации

около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случа­ев, в первую очередь

среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных

путей. Статистиче­ские данные показали, что такое серьезное заболевание, как

ложный круп, требующее моментального вмешательства вра­ча и распространенное

среди детей, возникает по этой же причине. То же самое можно сказать и о ранней

смертности новорожденных в Европе и Северной Америке, которая еже­годно

исчисляется несколькими десятками тысяч.

Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья челове­ка также аэрозольные

частицы кислотного характера, содер­жащие сульфаты или серную кислоту.

Степень их опасности зависит от размеров. Так, пыль и более крупные

аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие

(менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в

самые дальние участки легких.

Физиологические исследования показали, что степень вредного воздействия прямо

пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое

значе­ние, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются

какие-либо отклонения от нормы. Напри­мер, для двуокиси серы среднесуточная

пороговая концентра­ция для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м

3.

В настоящее время норма для состава воз­духа на незащищенных территориях

почти соответствует это­му значению.

На защищенных территориях нормативы, естественно, строже. В то же время

ожидается, что в недалеком будущем установят еще более низкие нормативные

значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже, если

раз­личные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг

друга, т.е. проявится уже упомянутый сине-ргизм. Также установлена

зависимость между за­грязнением двуокисью серы и различными заболеваниями

дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т.д.). На от­дельных загрязненных

территориях число заболева­ний было в несколько раз больше, чем на

контрольных тер­риториях.

Помимо первичного прямого воздействия, на человека косвенно влияет и

закисление окружающей среды. В предыдущих главах мы видели, что косвенные

воздействия в первую очередь оказывают ядовитые металлы (алюминий, тяжелые

металлы). Эти металлы легко могут попасть в пище­вую цепочку, в конце которой

стоит человек. Проведенные в Венгрии обследования показали, что содержание

цинка в свинине и говядине, а также в мясных продуктах довольно часто

превышает допустимый уровень(10%). Кадмий также встречается в говядине в

концентрациях, превышающих до­пустимые. Медь и ртуть в безопасных

концентрациях обнару­жены главным образом в мясе птицы.

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.

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.

Способы защиты от кислотных дождей.

Кислотные дожди могут оказывать как прямое, так и косвенное воздействие на

живую и неживую природу. Из этого следует, что меры по частичному восполнению

ущерба или предотвращению дальнейшего разрушения окружающей среды могут быть

раз­личными.

Наиболее эффективным способом защиты следует считать значительное сокращение

выбросов двуокиси серы и окиси азота. Этого можно достичь несколькими

методами, в том числе путем сокращения использования энергии и создания

электростанций, не использующих минеральное топливо. Другие возможности

уменьшения выброса загрязнений в ат­мосферу — удаление серы из топлива с

помощью фильтров, регулирование процессов горения и другие технологические

решения.

Снижение содержания серы в различных видах топлива. Лучше всего было бы

использовать топливо с низким содер­жанием серы. Однако таких видов топлива

очень мало. По приближенным оценкам из известных в настоящее время ми­ровых

запасов нефти только 20% имеют содержание серы ме­нее 0, 5%. Среднее

содержание серы в используе­мой нефти увеличивается, так как нефть с низким

со­держанием серы добывается ускоренными темпами.

Так же обстоит дело и с углями. Угли с низким содержа­нием серы находятся

практически только в Канаде и Австралии, но это только небольшая часть

имеющихся залежей уг­ля. Содержание серы в углях колеблется от 0, 5 до 1, 0%.

Таким образом, энергоносители с низким содержанием се­ры у нас имеются в

ограниченном количестве. Если мы не хотим, чтобы содержавшаяся в нефти и угле

сера попала в окружающую среду, необходимо принимать меры для ее уда­ления.

Во время переработки (дистилляции) нефти остаток (ма­зут) содержит большое

количество серы. Удаление серы из мазута — процесс очень сложный, а в

результате удается ос­вободиться всего от 1/3 или 2/3 серы. К тому же процесс

очистки мазута от серы требует от производителя больших капиталь­ных

вложений.

Сера в угле находится частично в неорганической, а час­тично в органической

форме. Во время очистки, когда удаля­ют несгораемые части, удаляется также

часть пирита. Однако таким способом даже при самых благоприятных условиях

можно освободиться только от 50% общего содержания серы в угле. С помощью

химических реакций могут быть удалены как органические, так и неорганические

серосодержащие сое­динения. Но в связи с тем, что процесс идет при высоких

температурах и давлениях, этот способ оказался гораздо до­роже предыдущего.

Очистка угля и нефти от серы, таким образом, представ­ляет собой достаточно

сложный и малораспространенный про­цесс, причем затраты на него весьма

высоки. Кроме того, да­же после очистки энергоносителей в них остается

приблизи­тельно половина первичного содержания серы. Поэтому очи­стка от серы

является не самым лучшим решением проблемы кислотных дождей.

Применение высоких труб. Это один из наиболее спорных способов. Сущность его

заключается в следующем. Перемеши­вание загрязняющих веществ в значительной

степени зави­сит от высоты дымовых труб. Если мы используем низкие трубы

(здесь в первую очередь необходимо вспомнить трубы электростанции), то

выбрасываемые соединения серы и азота перемешиваются в меньшей степени и

быстрее выпадают в осадок, чем при наличии высоких труб. Поэтому в ближай­шем

окружении (от нескольких километров до нескольких десятков километров)

концентрация оксидов серы и азота бу­дет высокой и, естественно, эти

соединения будут причинять больше вреда. Если труба высокая, то

непосредственные воз­действия уменьшаются, но возрастает эффективность

переме­шивания, что означает большую опасность для отдаленных районов

(кислотные дожди) и для всей атмосферы в целом (изменение серы в газах,

образующихся во время горения топлива химического состава атмосферы,

изменение кли­мата). Таким образом, строительство высоких труб, несмотря на

распространенное мнение, не решает проблемы загрязне­ния воздуха, зато в

значительной степени увеличивает "экс­порт" кислотных веществ и опасность

выпадения кислотных дождей в отдаленных местах. Следовательно, увеличение

высоты трубы сопровождается тем, что непосредственные воз­действия

загрязнений (гибель растений, коррозия зданий и т.п.) уменьшаются, однако

косвенные воздействия (влияние на экологию удаленных районов) увеличиваются.

Строитель­ство высоких труб в известной степени безнравственно, по­скольку

страна, где происходят сильные выбросы загрязне­ний, переадресовывает часть

кислотных осадков вместе с их неблагоприятными последствиями в другие страны.

Технологические изменения.

Известно, что в процессе го­рения топлива азот и кислород воздуха образуют

окись азота NO, которая в значительной степени способствует повыше­нию

кислотности осадков. Выше было указано, что в целом в мире горение топлива

дает две трети всех антропогенных вы­бросов.

Количество оксида азота NO, который образуется при го­рении, зависит от

температуры горения. Выявлено, что чем меньше температура горения, тем меньше

возникает оксида азота, к тому же количество NO зависит от времени

нахож­дения топлива в зоне горения и от избытка воздуха. Та­ким образом,

соответствующим изменением технологии можно сократить количество

выбрасываемого загрязняющего вещества.

Количество выбрасываемых соединений серы можно зна­чительно уменьшать,

используя установку, показанную на рисунке.

Схема технологии сжигания топлива с большой скоростью в специальной печи. С

помощью этого процесса уменьшается содержание серы в газах, образующихся во

время горения топлива.

В зону горения (с перфорированной подстилкой) на­правляют поток несгораемого

вещества, связывающего серу. Всасываемый снизу с большой скоростью воздух

измельчает и перемешивает вещество, находящееся в объеме горения. С помощью

этого процесса можно не только уменьшить выброс двуокиси серы, но и снизить

количество образующегося ок­сида азота NO, так как при этом снижается

температура горения.

Сокращения выброса двуокиси серы можно также достичь очисткой конечных газов

от серы. Наиболее распространен­ный метод — мокрый процесс, когда конечные

газы барботируют через раствор известняка, в результате чего образуются

сульфит или сульфат кальция. Таким способом удаляется большая часть серы.

Этот способ еще не получил широкого распространения.

Известкование.

Для уменьшения закисления в озера и в почву добавляют щелочные вещества

(например, карбонат кальция). Эта операция называется известкованием. Его

до­статочно часто применяют в Скандинавских странах, где из­весть распыляют на

почву или на водосборную территорию с вертолетов. Известь, попадая в воду,

быстро растворяется, а образующаяся в результате гидролиза щелочь сразу же

нейт­рализует кислоты. Можно подсчитать, что в 1 м3 воды необ­ходимо

внести около 5 г извести для изменения значения рН с 4, 5 до 6, 5.

Известкование применяют для обработки кислых почв с целью их нейтрализации.

Наряду с преимуществами известкование имеет ряд недостатков:

в проточной и быстро перемешивающейся воде озер нейт­рализация проходит

недостаточно эффективно;

происходит грубое нарушение химического и биологиче­ского равновесия вод и почв;

не удается устранить все вредные последствия закис­ления.

С помощью известкования нельзя удалять тяжелые ме­таллы. Эти металлы во время

уменьшения кислотности пере­ходят в труднорастворимые соединения и

осаждаются, однако при добавлении новой дозы кислот снова растворяются,

пред­ставляя таким образом постоянную потенциальную опасность для озер.

Кроме описанных выше известно еще множество способов защиты от загрязнений.

Например, погибшие популяции животных и растений заменяют новыми, которые

лучше пе­реносят закисление. Памятники культуры с целью предотв­ращения

дальнейшего их разрушения обрабатывают специ­альной глазурью.

Рассмотренные здесь способы имеют одно общее свойство — их использование до

сих пор не привело к суще­ственному уменьшению выбросов оксидов серы и азота.

Не достигнуты заметные успехи и в предотвращении вредных воздействий,

вызываемых кислотными дождями.

Заключение.

Нам уже известно, что дальнейшее закисление окружаю­щей среды зависит от

того, как будет обстоять дело с антропогенными выбросами оксидов серы и азота

в атмосферу. Ра­зумеется, предсказать это очень сложно. Однако мы можем

сделать определенное заключение на основе анализа интен­сивности выбросов в

прошлом. Оцененный таким способом выброс двуокиси серы в будущем тысячелетии

значи­тельно больше нынешнего уровня. Согласно этому ожидается рост

закисления окружающей среды, а причиняемый кислот­ными осадками ущерб станет

катастрофическим. Это вызывает боль­шое беспокойство, если принять во

внимание, что и насто­ящие уровни выброса уже приводят к ужасающим

по­следствиям.

Неблагоприятно положение и с выбросами оксидов азота, поскольку антропогенные

выбросы соединений азота по срав­нению с соединениями серы увеличиваются еще

более высо­кими темпами.

В определенных странах увеличение эмиссии двуокиси серы, кажется, удалось

остановить. Что касается оксидов азота, то и в Европе и во всем мире

продолжают увеличиваться выбросы NOx, особен­но в связи с возрастающим числом

автомобилей.

В некоторых странах проблема эмиссии оксидов серы и азота является в какой-то

мере политической, так как в ре­зультате их распространения загрязняющие

вещества попа­дают за пределы государственной границы, и одно государст­во

может обвинить другое в ущербе, причиненном кислотны­ми осадками,

соответственно потребовав его возмещения. Ка­нада, например, действует таким

образом по отношению к США, а Швеция — по отношению к промышленно развитым

государствам Европы. Специалисты Европы и Северной Аме­рики серьезно

обеспокоены дальнейшими последствиями вы­падения кислотных осадков.

Многочисленные международные организации по охране окружающей среды

занимаются проблемами крупномасштабного распространения веществ, загрязняющих

воздух.

Меж­дународный исследовательский институт прикладного систем­ного анализа

(IIASA) проводит изучение моделей с целью ус­тановления возможной кислотности

почв, вод и т.п. через де­сятки лет. Результаты говорят о том, что почвы и

леса в Европе могут быть спасены от дальнейшего закисления только путем

значительного сокращения выбросов.

Эти выбросы должно само­стоятельно регулировать каждое государство. 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.

Подобное решение звучит довольно нереально. Ни одно государство не согласится

уменьшить масштабы потребления энергии и тем самым ухудшить уровень жизни.

Ввод новых технологий и установка фильтрующего обору­дования также

представляют собой экономическую проблему.

Плачевное состояние окружающей среды поставило современных ученых-экологов

перед острой проблемой загрязнения нашей планеты. Необходимо найти новые

методы решения этого вопроса. В настоящий момент ученые всего мира ищут выход

из положения. Но не стоит забывать о том, что будущее планеты зависит в

первую очередь от нас с вами.

Использованная литература:

Ю.А. Израэль «Экология и контроль состояния природной среды»

Л.Хорват «Кислотный дождь», Москва, Стройиздат, 1990г.

Л.Беттен «Погода в нашей жизни», Издательство «Мир», Москва, 1985г.

Агаджанян Н.А. «Человек и биосфера», Москва, из-во Знание, 1996г.

Дрожак Й. «Земля, люди, катастрофы.», Киев, Высшая школа, 1990г.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5