Изменение климата – одна из глобальных экологических проблем

Кислотные осадки выпадают в большинстве промышленных районов мира. Они особенно распространены в странах Скандинавии (Швеция, Норвегия, Финляндия), Европы, на северо-востоке и западном побережье США и Канады. В указанных районах Северной Америки, а также почти над всей Европой рН дождя и снега обычно составляет около 4,5. В пределах этих регионов бывают осадки с рН = 4,0. Вода, образующая облак

а, в отдельных случаях имеет рН = 3,5 и даже ниже. Туман в районе Лос-Анджелеса обычно имеет рН - 2,5—3. В промышленных зонах и крупных городах осадки, как правило, в 10—1000 раз кислее нормальных. Отмечались даже случаи выпадения осадков с рН = 1,5, т. е. в 10 000 раз более кислотные по сравнению с так называемым чистым дождем, рН которого должен составлять 5,6.

Кислотные дожди «не признают» границ между государствами и народами. Великобритания и Северная Европа «экспортируют» кислотные дожди в Швецию и Норвегию. США и Канада также «обмениваются» своими кислотными дождями, однако США в большей степени ответственны за эти дожди, так как выбрасывают в атмосферу гораздо большее количество оксидов серы, а преобладающие ветры над восточными промышленно развитыми штатами США направлены в сторону Канады.

Исследователи считают, что более 50% кислотных осадков, выпадающих над восточной частью США и Канады, объясняются работой угольных электростанций, которые дают около 75% всех выбросов SO2. С целью рассеивания загрязняющих веществ в более высоких слоях атмосферы и уменьшения загрязнения приземного воздуха на некоторых ТЭС произвели замену обычных труб на более высокие — 300-метровые. Но оказалось, что эта мера, решая только местные проблемы, создает более широкомасштабные, приводя к усиленному превращению диоксида серы и оксидов азота в кислоты и к их распространению на сотни километров от источника, особенно по направлению ветра.

Влияние кислотных осадков на живые организмы. Водные экосистемы.

Наиболее заметное влияние кислотные осадки оказывают на обитателей водоемов. В 1950-е гг. рыбаки отметили резкое сокращение популяции рыб во многих озерах Швеции, Норвегии, провинции Онтарио (Канада) и городе Адирондак (шт. Нью-Йорк). Шведские ученые первыми объяснили этот факт повышенной кислотностью воды в результате выпадения кислотных осадков.

В Швеции и Норвегии рыба погибла примерно в 6500 озерах и семи реках. В канадской провинции Онтарио около 1200 озер в 1990-е гг. были «мертвы». В горах Адирондак более 200 озер лишены рыбы, причем во многих из них выжило лишь несколько видов бактерий. Исследования, проведенные в 1975 г., показали, что всегда 50% этих высокогорных озер имели рН < 5.

В пресноводных озерах, ручьях и прудах вода обычно имеет рН = 6—7, и живые организмы в этих водоемах адаптированы именно к этому уровню кислотности. Значение рН водной среды чрезвычайно важно, поскольку от него зависит деятельность ферментов, гормонов, регулирующих метаболизм, рост и развитие организмов. Взрослая рыба менее чувствительна к изменению рН среды, чем молодь, так как метаболизм поддерживает внутренний рН на должном уровне, а кожа обеспечивает более или менее надежную защиту от нарушений. Ученые считают, что сокращение численности рыб происходит в основном не из-за гибели взрослой рыбы, а из-за того, что кислые воды не позволяют рыбе нормально размножаться. Самки могут оказаться не способны выметывать икру в кислой воде. Но если даже они и отложили икру, то из-за повышения кислотности воды либо она гибнет, либо погибнут мальки. При изменении реакции воды всего лишь на одну единицу рН, т. е. при увеличении кислотности в 10 раз по сравнению с оптимальной, мальки в большинстве случаев испытывают серьезный стресс и часто погибают. В результате в водоемах с кислой водой встречается не молодь, а только взрослые особи.

Подкисление водоемов усиливается в период таяния снегов, когда все накопившиеся за зиму в почве кислотные осадки вымываются талыми водами в водоемы. По времени это совпадает с началом нереста у рыб. Таким образом, вымеченная икра оказывается в кислой воде и погибает. Наряду с рыбой в кислой среде быстро погибают и другие водные организмы либо из-за прямого воздействия ионов Н+, либо из-за невозможности размножения.

Уменьшение рН среды по-разному влияет на жизнеспособность различных организмов. При значении рН = 6 гибнут ракообразные, улитки, моллюски, при рН < 5,8—5,9 — лосось, форель, плотва, а также некоторые восприимчивые к кислотному загрязнению насекомые, фито- и зоопланктон. При рН=5,7 и ниже гибнут сиг и хариус. Окунь и щука выдерживают подкисление водоемов до рН = 5,1, а угорь и голец — до рН = 4,6—4,7. Из приведенных примеров видно, как по-разному влияет кислотность на виды рыб, лишь немногие выживают при рН < 4,5, при этом важно отметить, что даже при вымирании самых чувствительных видов наступает нарушение водных экосистем. При рН меньше 4,5 бурно развиваются кислотолюбивые мхи, грибы и нитчатые водоросли, развивается белый мох сфагнум (в обычных условиях — обитатель суши), водоем начинает заболачиваться. При таком понижении рН в озерах вымирают микроорганизмы, развиваются анаэробные (бескислородные) процессы с выделением метана и сероводорода.

Кислотные осадки оказывают на рыб не только прямое воздействие, но и косвенное — за счет вымывания алюминия и тяжелых металлов из почвы и донных отложений. Под действием кислот эти металлы переходят из нерастворимых соединений в растворимые, становятся доступными для живых организмов, поглощаются ими, производя токсическое действие. Алюминий, попадая в водоемы, вызывает аномалии развития и гибель эмбрионов рыбы, повреждает жаберный аппарат рыб. Ионы алюминия и марганца могут вызвать угнетение роста растений и водорослей, сокращение или полное исчезновение популяций рыб, в частности семги.

Отмечая пагубное действие кислотных осадков на водные экосистемы, следует добавить, что не все озера одинаково чувствительны к ним. Чувствительность озер к кислотным дождям определяется химическим составом подстилающих пород и почвы на водоразделах и берегах. Если в них присутствует известняк (осадочная порода, состоящая из карбоната кальция), то такие озера «сопротивляются» закислению воды, поскольку карбонаты нейтрализуют кислоту:

СаСО3 + 2Н+ —► Са2+ + СО2 + Н2О.

Карбонат кальция играет роль буфера, поддерживает постоянным значение рН. Аналогичное действие производит и карбонат магния MgCO3. Однако возможности любого буфера ограничены. Известняк, например, расходуется, реагируя с кислотами, т. е. его буферная емкость уменьшается. Если она будет исчерпана, то дополнительные ионы водорода останутся в растворе и произойдет соответствующее понижение рН среды. При истощении буферной емкости добавление даже небольшого количества кислот вызовет резкое уменьшение рН.

Если водозаборные бассейны озер сложены гранитами (или гнейсами) с низкой буферной емкостью, как в горах Адирондак, то такие озера чувствительны к кислотным осадкам. Последние вызывают сильное подкисление их воды. Обширные территории Северной Америки, особенно в Канаде, сильно страдают от кислотных осадков, так как сложены гранитными породами.

 Скачать реферат