asyan.org
добавить свой файл
1


Реферат з географії

на тему:

2013 р.

План

  1. Загальна характеристика.

  2. Основні джерела кислотоутворюючих викидів.

  3. Механізм утворення кислотних опадів.

  4. Вплив кислотних дощів на екосистеми і людей.

  5. Заходи по запобіганню негативних впливів від кислотних дощів.

Загальна характеристика

У нове тисячоріччя людство вступає в умовах екологічної кризи. В останній чверті XX століття три глобальні екологічні проблеми: руйнування озонового шару Землі, що прогресує; потепління її клімату та кислотні дощі — зробили цілком реальною погрозу самознищення людства. Ще наприкінці минулого століття Фрідріх Енгельс попереджав: «Не будемо, однак, занадто зваблюватися нашими перемогами над природою. За кожну таку перемогу вона нам мстить. Кожна з цих перемог має, щоправда, у першу чергу ті наслідки, на які ми розраховували, але в другу і третю чергу зовсім інші, непередбачені наслідки, що дуже часто знищують наслідки перших». Знайомство з проблемою кислотних дощів підтвердить нам правоту цих слів.

Для успішного вирішення планетарних екологічних криз і подальшого розвитку людської цивілізації необхідні розуміння й усвідомлення цих кризових проблем, щоб направити свою діяльність на зміну структури суспільного і господарського пристрою, формування екологічного світогляду, відповідального за стан будинку, у якому ми усі живемо, — нашої планети Землі.

Термін “кислотні дощі” ввів у 1812 р. англійський інженер Роберт Сміт, в книжці “Повітря і дощ: початок хімічної кліматології”.

Кислотні опади в кінці ХХ і на початку XXI ст. стали істотними компонентами атмосфери. Вони випадають у країнах Європи, Північної Америки, а також у районах найбільших агломерацій Азії і Латинської Америки. Головна причина кислотних опадів – надходження сполук сірки і азоту в атмосферу при спаленні викопного палива в стаціонарних установках і двигунах транспорту. Кислотні опади завдають шкоди будівлям, пам'ятникам і металевим конструкціям, викликають дигресію і загибель лісів, знижують урожай багатьох сільськогосподарських культур, погіршують родючість ґрунтів, що мають кислу реакцію, і стан водних екосистем.

Вперше проблема кислотних дощів стала предметом серйозного обговорення на ХХVIII Генеральній асамблеї Міжнародного союзу з теоретичної та прикладної хімії (ІЮПАК), що проходила в Мадриді у вересні 1975.

У 1983р. вступила в силу "Конвенція про транскордонне забруднення повітря на велику відстань", в якій зазначено, що країни повинні прагнути до обмеження і поступового зменшення забруднення повітряного середовища, включаючи забруднення, що виходять за межі своєї держави.

А у липні 1985р. в Хельсінкі 20 держав Європи та Канада підписали Протокол про 30%-ве зниження викидів оксидів сірки на території цих держав або їх транскордонних потоків на території сусідніх держав. Проблема охорони атмосферного повітря від забруднень відображена і в Законі Росії про охорону навколишнього середовища (2002р.).

Для визначення показника кислотності використовують різні рН-метри, а також електронні прилади. Простим способом є застосування індикаторів - хімічних речовин, колір яких змінюється залежно від рН середовища. Найбільш поширеними індикаторами є фенолфталеїн, лакмус, а також барвники з червоної капусти і чорної смородини.

Кислотні дощі містять приносять значний ущерб природі. Ґрунт, водойми, рослинність, тваринність – основні жертви кислотних дощів.

Основні джерела кислотоутворюючих викидів

Основними джерелами кислотоутворюючих викидів є:

  1. Природні причини:

    • гроза («рис. 1»);

    • вулкани («рис. 2»).kluchev00040746


Рис. 2

«Вулкани»

Рис. 1

«Гроза»
Штучні джерела:

    • мінеральні добрива («рис. 3») –  вироби однієї з галузей хімічної промисловості, що містять поживні елементи, потрібні для сільського господарства. Широко застосовуються у сільському господарстві азотні, фосфорні  і калійні мінеральні добрива;

    • спалювання топлива;

    • топливо літаків;

    • нафтопереробка («рис. 4»);

    • автотранспорт («рис. 5»).

j0144631
Рис. 4

«Нафтопереробка»

Рис. 3

«Мінеральні добрива»
c:\users\папиш\desktop\1ece176743_170878.jpg c:\users\папиш\desktop\загруженное.jpg


Рис. 5

«Автомобільний транспорт»


Механізм утворення кислотних опадів

Кислотні дощі виникають у результаті поєднання з атмосферним киснем двоокису сірки та оксидів азоту, які викидаються у атмосферу працюючими на вугіллі та нафті електростанціями, металургійними заводами, а також автомобільним транспортом. Добуті таким шляхом зневоднені сірчана та азотна кислоти відносяться вітрами у вигляді дощів та нерідко мають значну кислотність.

Фільтруючись у ґрунті, вода кислотних дощів уносить багато поживних речовин: кальцій, магній, калій та натрій. Їх місце займають токсичні метали, які під дією дощів стають розчинними та вбивають мікроорганізми, які розкладають органічні залишки і ґрунт залишається без поживних речовин.

Кислотний дощ утворюється в результаті реакції між водою і такими забруднюючими речовинами, як діоксид сірки (SO2) і різних оксидів азоту (NOx). Ці речовини викидаються в атмосферу автомобільним транспортом, у результаті діяльності металургійних підприємств і електростанцій, а також при спалюванні вугілля і деревини. Вступаючи в реакцію з водою атмосфери, вони перетворюються в розчини кислот: сірчаної, сірчистої, азотистої й азотної. Потім, разом із снігом чи дощем, вони випадають на землю.

Природними джерелами надходження діоксиду сірки в атмосферу є головним чином вулкани і лісові пожежі. Тим часом природні надходження в атмосферу оксидів азоту зв'язані головним чином з електричними розрядами, при яких утвориться NO, згодом — NO2. Значна частина оксидів азоту природного походження переробляється в ґрунті мікроорганізмами, тобто включена в біохімічний колообіг.

Діоксид сірки, що потрапив в атмосферу, перетерплює ряд хімічних перетворень, що ведуть до утворення кислот. Частково діоксид сірки в результаті фотохімічного окислювання перетворюється в триоксид сірки (сірчаний ангідрид) SO3:

2SO2 + О2 → 2SO3,

який реагує з водяною парою атмосфери, утворюючи аерозолі сірчаної кислоти:

SO3 + Н2О → H2SO4.

Основна частина діоксиду сірки, що викидається у вологому повітрі утворить аерозоль сірчистої кислоти і зображують умовною формулою Н2SO3:

SO2 + H2O → H2SO3.

Сірчиста кислота у вологому повітрі поступово окисляється до сірчаної:

2H2SO3 + O2 → 2H2SO4.

Аерозолі сірчаної і сірчистої кислот приводять до конденсації водяної пари атмосфери і стають причиною кислотних опадів (дощі, тумани, сніг). При спалюванні палива утворяться тверді мікрочастинки сульфатів металів (в основному при спалюванні вугілля), легко розчинні у воді, що осаджуються на ґрунт і рослини, роблячи кислотними роси. Аерозолі сірчаної і сірчистої кислот складають близько 2/3 кислотних опадів, інше приходиться на частку аерозолів азотної й азотистої кислот, що утворяться при взаємодії діоксиду азоту з водяною парою атмосфери:

2NO2 + H2О → HNO3 + HNO2.

Існують ще два види кислотних дощів, що поки не відслідковуються моніторингом атмосфери. Хлор, що знаходиться в атмосфері, при з'єднанні з метаном (джерела надходження метану в атмосферу: антропогенний — рисові поля, а також результат танення гідрату метану у вічній мерзлоті внаслідок потеплення клімату) утворить хлороводень, що добре розчиняється у воді з утворенням аерозолей соляної кислоти:

Cl + СН4 → CH3 + HCI, СН3 + Cl2 → СН3Cl + Cl.


Рис. 6

«Механізм утворення кислотних дощів»
c:\documents and settings\студент\рабочий стол\рисунок1.png

Вплив кислотних дощів на екосистеми і людей

Кислотні дощі негативно впливають на навколишнє середовище. Великої шкоди кислотні дощі завдають сільськогосподарським культурам: пошкоджуються покривні тканини рослин, змінюється обмін речовин у клітинах, уповільнюються ріст і розвиток рослин, зменшується їх стійкість до хвороб і паразитів, знижується урожайність. 

Під впливом кислотних опадів відбувається закиснення водойм і ґрунтів, вимивання з ґрунту калію, магнію і кальцію та зменшення врожайності сільськогосподарських культур на 3-8 %, деградація флори і фауни. У закиснених водоймах гине риба і численні види комах. Внаслідок випадання кислотних дощів гинуть ліси, особливо букові, тисові та кедрові. Загибель лісів зумовлює гірські зсуви та селі.

Шкідлива дія кислотних дощів на фактори навколишнього середовища:

– врожайність багатьох сільськогосподарських культур знижується на 3–8% внаслідок ушкодження листя кислотами;

– кислі опади спричиняють вимивання з ґрунту кальцію, калію й магнію, що викликає деградацію фауни та флори;

– деградують і гинуть ліси (особливо вразливі кедр, бук і тис);

– отруюється вода озер і ставків, у яких гине риба ( в першу чергу цінні види – лосось, форель тощо) і численні види комах;

– зникнення комах у водоймах призводить до щезнення птахів і тварин, які ними живляться;

– зникнення лісів у гірських районах (Карпати) зумовлює збільшення кількості гірських зсувів і селів;

– різко прискорюється руйнування пам’ятників архітектури, житлових будинків, особливо тих, що оздоблені мармуром, вапняком;

– вдихання людьми повітря, забрудненого кислотним туманом, спричиняє захворювання дихальних шляхів, подразнення очей тощо.

Кислотні дощі вбивають не тільки живу природу, а й руйнують пам'ятники архітектури. Міцний, твердий мармур реагує з розчином сірчаної кислоти і перетворюється на гіпс (СаS04). Зміна температури, потоки дощу і вітер руйнують цей м'який матеріал.

До будівельних матеріалів, в першу чергу, відносяться вапняк, мармур,
шифер і вапняні розчини, в яких карбонат кальцію (CaCO3) переходить в
сульфат - гіпс (CaSO4 ∙ 2H2O). Особливо небезпечні такі реакції для вапняного
розчину, оскільки вони призводять до об'ємного розширення і деформацій
конструкцій і пов'язаним з ним зміщенням елементів конструкцій, з'єднаних цим розчином.

Вироби з мармуру також нестійкі до агресивного впливу забруднюючих
речовин. Цей красивий камінь ще з часів античних цивілізацій широко
використовувався при створенні творів монументальної архітектури, статуй,
колон і надгробків. Під дією кислих дощів кальцит в мармурі
перетворюється в гіпс. Гіпс відрізняється від кальциту, по-перше, більшою
розчинністю і, по-друге, більшою м'якістю (36 кг/мм2 у гіпсу, проти 109 кг/мм2 у кальциту), у зв'язку з чим він легше піддається руйнівній дії дощів. Перехід кальциту в гіпс під впливом сіркокислих сполук у дощових опадах супроводжується зміною об'єму в n разів у зв'язку зі зміною структури
кристалічної решітки.

Історичні пам'ятники Греції і Риму, простоявши тисячоліття, останніми роками руйнуються прямо на очах. Вивчивши нові дані про кислотність опадів, які випадають в різних регіонах Західної Європи, співробітники Дублінського університету (Ірландія) виявили, що найбільш катастрофічною є ситуація у центрі Манчестера (Велика Британія), де за 20 місяців кислотні дощі розчинили більше 120 г на 1 м2 каменю. Місто від цього постраждало дуже сильно.

Проте за прикладами впливу забруднюючих речовин на мармур, і як наслідок, доказ їх наявності в повітрі, що навколо нас, зовсім необов'язково звертатися до античності або до середніх століть, бо на будь-якому міському кладовищі можна знайти мармурові надгробки того чи іншого віку, що знаходяться в тому чи іншому ступені руйнування.67_color


Рис. 7

«Вплив кислотних дощів
на руйнування історичних пам’ятників»



Наслідки кислотних дощів:

  1. Зміни у водних екосистемах:

    1. Підвищення кислотності води;

    2. Вилуговування важких металів;

    3. інтоксикація води;

    4.  Зв'язування фосфатів;

    5. Втрата рибних ресурсів;

    6. Скорочення тварин і птахів, що живуть біля води;

    7.  Дефіцит чистої прісної води.

  2. Зміни в ґрунті:

    1. Закислення грунту;

    2. Руйнування кореневої системи;

    3. Порушення процесів всмоктування води і поживних речовин;

    4. Вимивання біогенів і поживних речовин;

    5. Вивільнення іонів токсичних металів;

    6. Пригнічення і загибель ґрунтової біоти, зокрема азотфіксуючих бактерій.

  3. Зміна рослинності:

    1. Пошкодження листкової поверхні та хвойних голок;

    2. Порушення транспірації;

    3. Порушення фотосинтезу;

    4. Зниження опірності патогенних організмів;

    5. Накопичення в камбію токсичних важких металів;

    6. Ослаблення, порушення росту;

    7. Деградація, висихання, загибель .

Заходи по запобіганню негативних впливів від кислотних дощів

З метою зменшення забруднення атмосферного повітря пилом та іншими шкідливими домішками потрібно на всіх промислових підприємствах організувати ефективне очищення відхідних газових викидів. Усі методи очищення можна розподілити на три групи: механічні, фізико-хімічні та хімічні. Вибір методу очищення залежить від кількості викидних газів та їхнього складу.

Механічні методи застосовують для очищення вентиляційних та інших газових викидів від грубодисперсного пилу. У цих випадках пил відокремлюється під дією сили гравітації, інерції або відцентрової сили. Вибираючи систему пиловловлювання, слід враховувати швидкість газового потоку, вміст пилу та його фізико-хімічні властивості, розмір частинок і наявність водяної пари. Є два види пиловловлювання: сухе і мокре. З екологічного й економічного погляду досконалішими є сухі пиловловлювачі. Вони дають змогу повернути у виробництво вловлений пил, тоді як при мокрому утворюються водяні суспензії, переробка яких потребує більших матеріальних затрат. Механічне сухе пиловловлювання здійснюють в осаджувальних камерах, циклонних сепараторах, механічних та електричних фільтрах. Недоліком сухого пилоочищення є те, що воно забезпечує високий ступінь очищення тільки у разі незначної запиленості газів.

До фізико-хімічних методів очищення газових викидів належать абсорбція і адсорбція. Абсорбція - це процес хімічного осадження або зв'язування забруднювальних речовин під час пропускання очищуваного газу крізь рідкий поглинач. Апарати для такого очищення називають абсорберами. У них очищуваний газ і абсорбувальна рідина рухаються назустріч один одному. Абсорбцію застосовують для очищення повітря і викидних газів, що містять токсичні забруднення - кислотні тумани, ціанідну чи ацетатну кислоти, сірчистий газ, оксиди нітрогену, різні розчинники тощо. Як поглинач використовують суспензії, що містять оксиди магнію і кальцію або вапняк. Ефективність очищення становить 90--95 %. Шлами після очищення можуть використовуватися для подальшого перероблення. Недоліком цих апаратів є ускладнення процесу видалення шламів у разі утворення важкорозчинних речовин.

Хімічні методи очищення викидних газів засновані на хімічному зв'язуванні шкідливих забруднювальних речовин. Дуже поширеним методом є хемосорбція, коли очищуваний газ промивають розчином речовин, що реагують із забруднювальними домішками. Наприклад, для вловлювання оксидів нітрогену застосовують торфолужні композиції з гідроксидом кальцію або аміаком. У результаті хемосорбції утворюється добриво з 6-8-відсо-тковим вмістом зв'язаного азоту у вигляді нітратів кальцію і амонію. Спалювання використовують для знешкодження горючих вуглеводнів, які не використовуються у виробництві. З погляду екології та економіки, це малоефективний процес, оскільки теплота не використовується, а тільки призводить до теплового забруднення навколишнього середовища. Якщо концентрація горючих речовин недостатня для горіння, то застосовують термічне окиснення. При цьому очищуваний газ спалюють у полум'ї пальника. У багатьох випадках для знешкодження викидних газів застосовують каталітичні процеси окиснення, відновлення та розкладу.

Для того, щоб зробити повітря чистим і уникнути кислотних дощів потрібно:

  1. Зменшити кількість «старих» ТЕС за рахунок будівництва нових, більш потужних, забезпечених новітніми системами очищення й утилізації (корисного використання) газу та пилу. Як відомо, одна потужна ТЕС забруднює повітря менше, ніж сотня котелень тієї самої сумарної потужності.

  2. Очищувати вугілля до його надходження в топки ТЕС від піриту (сірчаного колчедану);

  3. Замінити вугілля та мазут для ТЕС на екологічно чисте паливо – газ. ТЕС, які працюють на природному газі, крім СО (останній теж можна вилучити з диму), не викидають у повітря шкідливих газів;

  4. Регулювати двигуни внутрішнього згорання в автомобілі, встановлення на них спеціальних каталізаторів, що нейтралізують чадний газ до СО;

  5.  Озеленювати міста села.

  6. Правильно планувати житлові та промислові райони у межах міста.

Методи боротьби з кислотними опадами:

  1. по-перше, необхідно знизити викиди оксидів сірки й азоту (SO2 , NO2 і NO) в атмосферу, але в першу чергу сірчаного газу, адже саме сірчана кислота та її солі на 70–80% обумовлюють кислотність дощів, які йдуть на великих відстанях від місця викиду;

  2. по-друге, необхідно розумно обмежити потреби людини;

  3. по-третє, важливо розробити і вводити принципово нове технологічне отримання сірчаної і азотної кислот: час безконтрольних викидів пройшов.

Для очищення викидів в атмосферу від оксидів азоту широко використовують декілька методів відновлення:

  • низькотемпературне аміаком;

  • некаталітичне гомогенне в присутності кисню і аміаку;

  • селективне каталітичне в присутності оксиду титана (ІV) і оксиду ванадію (V).

Щоб очистити відхідні гази від сірковмісних домішок використовують спеціальні пристрої – скрубери, заповнені вапном, вапняком і спеціальними домішками. так можна знизити вміст діоксиду сірки на 70–90%.

Для відновлення втрачених екологічних умов на озерах і в ґрунтах застосовують вапнування. Існує досить велика кількість методів нейтралізації антропогенних забруднень. Їх використання веде до збільшення витрат на виробництво, але іншого шляху для збереження навколишнього середовища немає.

У водоймища, які постраждали від кислотних дощів, нове життя може вдихнути невелика кількість фосфатних добрив; вони допомагають планктону засвоювати нітрати, що веде до зниження кислотності води. Використання фосфатів дешевше, ніж вапна, тим більше, фосфати менше діють на хімічний склад води.

Дуже важливим є нагляд за хімічним складом і кислотністю опадів, який ведеться на спеціальних станціях. Останні відбирають на хімічний аналіз сумарні проби, інколи вимірюють лише величину рН. Але частіше, цим не обмежуються і зазначають також наявність іонів сульфатів, нітрату амонію, важких металів тощо.

Очищення промислових викидів не тільки охороняє атмосферу від забруднень, а й дає додаткову сировину підприємствам. Наприклад, уловлювання сірки з газових відходів Магнітогорського металургійного комбінату забезпечує санітарне очищення та отримання додатково багатьох тисяч тонн дешевої сірчаної кислоти. Але вирішити проблему охорони атмосфери тільки за допомогою очисних споруд неможливо, необхідне застосування комплексу заходів і, насамперед, упровадження безвідхідних технологій.

Одним із способів запобігання забрудненню атмосфери є перехід на використання нових, екологічно безпечних джерел енергії. Наприклад, будівництво станцій, що використовують енергію припливів і відпливів, використання геліоустановок і вітряних двигунів. Кардинально проблема може бути вирішена шляхом заміни в автомобілях двигунів внутрішнього згоряння на електричні. Для зменшення токсичних речовин у вихлопних газах автомобілів пропонується заміна бензину іншими видами пального, наприклад, сумішшю різних спиртів. Ще один ефективний шлях - озеленення міст і промислових центрів. Зелені насадження за рахунок фотосинтезу звільняють повітря від діоксид у вуглецю і збагачують його киснем. На листях дерев і чагарників осідає до 72 % зважених частинок пилу і до 60 % - діоксиду сірки. Для підтримки чистоти повітря велике значення має планування структури міста: промислові підприємства, транспортні магістралі мають бути відділені від житлових кварталів буферною зоною зелених насаджень. Необхідно також ураховувати напрямок основних вітрів, рельєф місцевості і наявність водойм, тобто розташовувати житлові масиви з підвітряної сторони та на підвищених ділянках, подалі від промислових зон.

Висновки

Отже, можна зробити такі висновки:

  1. Основна причина виникнення кислотних опадів – це утворення дрібних крапельок сірчаної та азотної кислоти, внаслідок сполучення окисів сірки та азоту з атмосферною вологою. Причому, окиси сірки та азоту потрапляють в атмосферу через викиди автомобільних двигунів та ТЕС. Вони переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами та кислотним снігом.

  2. Негативні наслідки проявляються на всій екосистемі. Руйнується ґрунт, у водоймах гинуть цінні види промислових риб, зникає унікальна рослинність, наявна інтенсивна міграція багатьох хімічних елементів, жовтіють і гинуть хвойні дерева і т. д. Сильно руйнуються цінні історичні пам’ятки. Якщо людина потрапляє під кислотний дощ, подразнюється її шкіра і слизові оболонки, порушується дихальна діяльність, з’являється біль у грудях. Через забруднену воду люди можуть одержувати дуже важкі отруєння.

  3. Засоби по запобіганню негативного впливу кислотних опадів – це боротьба із забрудненістю атмосфери, яка має проводитися комплексними заходами об’єднанням країн.

Кислотні опади – глобальна екологічна проблема людства, причиною якої і стала сама людина. Будь-хто має нести відповідальність за наслідки своїх дій, тому люди просто зобов’язані зробити все можливе, щоб зменшити негативні наслідки кислотних опадів і запобігти їм.

Використана література

  1. Запольський А. К., Салюк А. І. Основи екології: Підручник / За ред. К. М. Ситника. – К.: Вища шк., 2001.

  2. Олійник Я.Б. Основи екології. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://pidruchniki.ws/1233090937911/ekologiya/osnovi_ekologiyi_-_oliynik_yab.

Інтернет-ресурси

  1. http://ua.textreferat.com/referat-16766.html.

  2. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%96_%D0%B4%D0%BE%D1%89%D1%96.