مقدمة.

لطالما استخدم الإنسان البيئة بشكل أساسي كمصدر للموارد ، ولكن لفترة طويلة جدًا لم يكن لنشاطه تأثير ملحوظ على المحيط الحيوي. فقط في نهاية القرن الماضي ، والتغيرات في المحيط الحيوي تحت تأثير النشاط الاقتصاديجذبت انتباه العلماء. في النصف الأول من هذا القرن ، تزايدت هذه التغييرات وأصبحت الآن مثل انهيار جليدي يضرب الحضارة الإنسانية. في محاولة لتحسين ظروف حياته ، يقوم الشخص باستمرار بزيادة وتيرة الإنتاج المادي ، دون التفكير في العواقب. مع هذا النهج ، يتم إرجاع معظم الموارد المأخوذة من الطبيعة إليها في شكل نفايات ، غالبًا ما تكون سامة أو غير مناسبة للتخلص منها. هذا يشكل تهديدًا لوجود المحيط الحيوي ، وللإنسان نفسه.

من بين المشاكل الخطيرة جدا خطة بيئيةالقلق الأكبر هو التلوث المتزايد للحوض الجوي للأرض بشوائب ذات طبيعة بشرية المنشأ. الهواء الجوي هو البيئة الرئيسية لنشاط المحيط الحيوي ، بما في ذلك الإنسان. خلال فترة الثورة الصناعية والعلمية والتكنولوجية ، زاد حجم انبعاثات الغازات والهباء الجوي من أصل بشري في الغلاف الجوي. وفقًا للبيانات المؤقتة ، تدخل مئات الملايين من الأطنان من أكاسيد الكبريت والنيتروجين ومشتقات الهالوجين ومركبات أخرى إلى الغلاف الجوي كل عام. المصادر الرئيسية لتلوث الغلاف الجوي هي محطات الطاقة التي تستخدم الوقود المعدني ، والمعادن الحديدية وغير الحديدية ، والصناعات الكيماوية والبتروكيماوية ، والطيران والنقل البري.

يشير مصطلح "المطر الحمضي" إلى جميع أنواع هطول الأمطار - المطر والثلج والبرد والضباب والصقيع - الذي يكون الرقم الهيدروجيني له أقل من متوسط ​​الرقم الهيدروجيني لمياه الأمطار (متوسط ​​الرقم الهيدروجيني لمياه الأمطار هو 5.6). يتم تحويل ثاني أكسيد الكبريت (SO 2) وأكاسيد النيتروجين (NO x) المنبعثة أثناء النشاط البشري في الغلاف الجوي للأرض إلى جزيئات مكونة للحمض. تتفاعل هذه الجسيمات مع المياه الموجودة في الغلاف الجوي ، وتحولها إلى محاليل حمضية ، مما يقلل من درجة الحموضة في مياه الأمطار. تم تقديم مصطلح "المطر الحمضي" لأول مرة في عام 1872 من قبل المستكشف الإنجليزي أنجوس سميث. تم لفت انتباهه إلى الضباب الدخاني الفيكتوري في مانشستر. وعلى الرغم من أن العلماء في ذلك الوقت رفضوا نظرية الوجود أمطار حمضية، اليوم لا أحد يشك في أن المطر الحمضي هو أحد أسباب موت الحياة في الخزانات والغابات والمحاصيل والنباتات. بالإضافة إلى ذلك ، تدمر الأمطار الحمضية المباني والمعالم الثقافية وخطوط الأنابيب وتجعل السيارات غير صالحة للاستعمال وتقلل من خصوبة التربة ويمكن أن تؤدي إلى تسرب المعادن السامة إلى طبقات المياه الجوفية.

مياه الأمطار العادية هي أيضًا محلول حمضي قليلاً. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المواد الطبيعية في الغلاف الجوي ، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO 2) ، تتفاعل مع مياه الأمطار. هذا يشكل حمض كربونيك ضعيف (CO 2 + H 2 O -> H 2 CO 3). في حين أن الرقم الهيدروجيني المثالي لمياه الأمطار هو 5.6-5.7 ، في الواقع ، قد تختلف حموضة مياه الأمطار في منطقة ما عن حموضة مياه الأمطار في منطقة أخرى. يعتمد هذا بشكل أساسي على تكوين الغازات الموجودة في الغلاف الجوي لمنطقة معينة ، مثل أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين.

يتكون المطر الحمضي من التفاعل بين الماء والملوثات مثل أكسيد الكبريت (SO 2) وأكاسيد النيتروجين المختلفة (NO x). تنبعث هذه المواد في الغلاف الجوي عن طريق النقل البري ، نتيجة لأنشطة المؤسسات المعدنية ومحطات الطاقة ، وكذلك عن طريق حرق الفحم والخشب. تتفاعل مع ماء الغلاف الجوي ، وتتحول إلى محاليل الأحماض - الكبريتيك والكبريت والنيتروز والنتريك. ثم ، مع تساقط الثلوج أو المطر ، يسقطون على الأرض.

لوحظت عواقب المطر الحمضي في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وجمهورية التشيك وسلوفاكيا وهولندا وسويسرا وأستراليا وجمهوريات يوغوسلافيا السابقة وفي العديد من البلدان الأخرى في العالم.

للمطر الحمضي تأثير سلبي على المسطحات المائية - البحيرات والأنهار والخلجان والبرك - مما يزيد حموضتها إلى مستوى يؤدي إلى موت النباتات والحيوانات فيها. تنمو النباتات المائية بشكل أفضل في الماء مع قيم pH بين 7 و 9.2. مع زيادة الحموضة (تتحرك قيم الأس الهيدروجيني إلى يسار النقطة المرجعية 7) ، تبدأ النباتات المائية في الموت ، مما يحرم الحيوانات الأخرى من خزان الطعام. عند درجة الحموضة 6 ، يموت جمبري المياه العذبة. عندما ترتفع الحموضة إلى درجة الحموضة 5.5 ، تموت بكتيريا القاع التي تتحلل من المواد العضوية والأوراق ، ويبدأ الحطام العضوي في التراكم في القاع. ثم تموت العوالق - حيوان صغير يشكل أساس السلسلة الغذائية للخزان ويتغذى على المواد التي تشكلت أثناء تحلل المادة العضوية بواسطة البكتيريا. عندما تصل الحموضة إلى درجة الحموضة 4.5 ، تموت جميع الأسماك ومعظم الضفادع والحشرات.

يضر المطر الحمضي بأكثر من مجرد الحياة المائية. كما أنه يدمر الغطاء النباتي على الأرض. يعتقد العلماء أنه على الرغم من أن الآلية لم يتم فهمها بالكامل حتى يومنا هذا ، فإن مزيجًا معقدًا من الملوثات ، بما في ذلك الترسيب الحمضي والأوزون والمعادن الثقيلة ، يؤدي معًا إلى تدهور الغابات.

يصف نموذج محاكاة المطر الحمضي في الغلاف الجوي المصادر المختلفة لانبعاثات الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي ، والتفاعلات الكيميائية التي تنتج أحماض الكبريتيك والنتريك في الغلاف الجوي ، والتأثير أمطار حمضيةعلى ال النظم البيئية الطبيعيةوشخص. كما يتم النظر في عدد من التدابير للحد من تكون الأمطار الحمضية في الغلاف الجوي.

عند إدخال النموذج ، يتم النظر في مصادر مختلفة من أكاسيد الكبريت والنيتروجين. قد تكون هذه المصادر من أصل طبيعي وبشري. مساهمة المصادر البشرية في تكوين المطر الحمضي أكبر بعدة مرات من مساهمة المصادر الطبيعية. لذلك ، من الضروري تطبيق تدابير للحد بدقة من انبعاثات أكاسيد النيتروجين والكبريت البشرية المنشأ في الغلاف الجوي.

2.1.1 أنواع مركبات الكبريت.

أهم مركبات الكبريت الموجودة في الغلاف الجوي هي ثاني أكسيد الكبريت (أكسيد الكبريت (IV)) ، أوكسي كبريتيد (ثاني كبريتيد الكربون) ، وثاني كبريتيد الكربون ، وكبريتيد الهيدروجين ، وكبريتيد ثنائي ميثيل. يتم تحويل المركبات الأربعة الأخيرة بسهولة إلى ثاني أكسيد الكبريت أو حمض الكبريتيك (الكبريتات) بسبب تأثير الأكسدة القوي في الغلاف الجوي. تحت تأثير النشاط البشري ، يتغير محتوى ثاني أكسيد الكبريت أكثر من أي شيء آخر

في المناطق شديدة التلوث ، يمكن أن يكون مستوى ثاني أكسيد الكبريت أعلى بـ 1000 بل وحتى عشرات الآلاف من المرات من الحد الطبيعي للقيم على الأرض وفي المحيط. يكون تركيز مركبات الكبريت الأخرى ، التي تتكون عادة من مصادر طبيعية ، متماثلًا إلى حد ما بالقرب من سطح الأرض. من بين مركبات الكبريت في الحالة الصلبة والسائلة ، يؤخذ في الاعتبار فقط حمض الكبريتيك والكبريتات (كبريتات الأمونيوم وكبريتات الأمونيوم) ، وكذلك ملح البحر.

مركبات الكبريت ، كما ذكرنا سابقًا ، تدخل جزئيًا إلى الغلاف الجوي بشكل طبيعي ، وجزئيًا من صنع الإنسان. يلعب سطح الأرض ، مثل سطح المحيطات والبحار ، دور المصدر الطبيعي. عادة ما يقتصر النشاط البشري على الأرض ، لذلك لا يمكننا النظر إلا في التلوث الكبريت في هذه المنطقة.

هناك ثلاثة مصادر رئيسية لانبعاثات الكبريت الطبيعي.

1. عمليات تدمير المحيط الحيوي. بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية (التي تعمل بدون مشاركة الأكسجين) ، تحدث عمليات مختلفة لتدمير المواد العضوية. ونتيجة لذلك ، فإن الكبريت الموجود فيها يشكل مركبات غازية. في الوقت نفسه ، تقوم بعض البكتيريا اللاهوائية باستخراج الأكسجين من الكبريتات الذائبة في المياه الطبيعية ، مما يؤدي إلى تكوين مركبات غازية كبريتية.

من بين هذه المواد ، تم اكتشاف كبريتيد الهيدروجين لأول مرة في الغلاف الجوي ، وبعد ذلك ، مع تطوير أدوات القياس وطرق أخذ عينات الهواء ، كان من الممكن عزل عدد من مركبات الكبريت الغازية العضوية. أهم مصادر هذه الغازات هي المستنقعات ومناطق المد والجزر على طول ساحل البحار ومصبات الأنهار وبعض أنواع التربة التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد العضوية.

يمكن أن يحتوي سطح البحر أيضًا على كميات كبيرة من كبريتيد الهيدروجين. وتشارك الأعشاب البحرية في تكوينها. يمكن افتراض أن إطلاق الكبريت بالوسائل البيولوجية لا يتجاوز 30-40 مليون طن سنويًا ، وهو ما يعادل ثلث إجمالي كمية الكبريت المنبعثة.

2. النشاط البركاني. أثناء الثوران البركاني ، يدخل كبريتيد الهيدروجين والكبريتات والكبريت الأولي الغلاف الجوي مع كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت. تدخل هذه المركبات بشكل أساسي إلى الطبقة السفلى - طبقة التروبوسفير ، ومع ثورات بركانية كبيرة منفصلة ، لوحظ زيادة في تركيز مركبات الكبريت في الطبقات العليا - في الستراتوسفير. مع ثوران البراكين ، يدخل حوالي 2 مليون طن من المركبات المحتوية على الكبريت الغلاف الجوي سنويًا في المتوسط. بالنسبة لطبقة التروبوسفير ، فإن هذه الكمية ضئيلة مقارنة بالانبعاثات البيولوجية ، بينما بالنسبة لطبقة الستراتوسفير ، فإن الانفجارات البركانية هي أهم مصدر للكبريت.

نتيجة للنشاط البشري ، تدخل كميات كبيرة من مركبات الكبريت إلى الغلاف الجوي ، وبشكل أساسي على شكل ثاني أكسيد الكبريت. من بين مصادر هذه المركبات ، يحتل الفحم المحترق في المقام الأول في المباني ومحطات الطاقة ، والذي يمثل 70 ٪ من الانبعاثات البشرية. محتوى الكبريت (عدة في المائة) في الفحم مرتفع جدًا (خاصة في الفحم البني). أثناء الاحتراق ، يتحول الكبريت إلى ثاني أكسيد الكبريت ، ويبقى جزء من الكبريت في الرماد في حالة صلبة.

يمكن أن تكون مصادر تكوين ثاني أكسيد الكبريت أيضًا صناعات فردية ، خاصة الصناعات المعدنية ، وكذلك شركات إنتاج حامض الكبريتيك وتكرير النفط. في النقل ، يكون التلوث بمركبات الكبريت ضئيلًا نسبيًا ؛ هناك ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري حساب أكاسيد النيتروجين.

وهكذا ، ونتيجة للنشاط البشري ، يدخل 60-70 مليون طن من الكبريت كل عام في الغلاف الجوي على شكل ثاني أكسيد الكبريت. تظهر مقارنة الانبعاثات الطبيعية والبشرية لمركبات الكبريت أن الإنسان يلوث الغلاف الجوي بمركبات الكبريت الغازية 3-4 مرات أكثر مما يحدث في الطبيعة. بالإضافة إلى ذلك ، تتركز هذه المركبات في المناطق ذات الصناعة المتقدمة ، حيث تكون الانبعاثات البشرية المنشأ أعلى عدة مرات من الانبعاثات الطبيعية ، أي بشكل رئيسي في أوروبا و أمريكا الشمالية.

ما يقرب من نصف الانبعاثات المرتبطة بالأنشطة البشرية (30-40 مليون طن) في أوروبا.

2.2.1 أنواع مركبات النيتروجين.

يشتمل تكوين الغلاف الجوي على عدد من المواد الدقيقة المحتوية على النيتروجين ، لكن اثنين منهم فقط يشاركان في ترسيب الحمض: أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد النيتروجين ، اللذين يشكلان حمض النيتروز نتيجة التفاعلات التي تحدث في الغلاف الجوي.

يتم تحويل أكسيد النيتريك تحت تأثير العوامل المؤكسدة (على سبيل المثال ، الأوزون) أو الجذور الحرة المختلفة إلى ثاني أكسيد النيتروجين:

(أكسيد النيتريك + جذور بيروكسيد الهيدروجين = ثاني أكسيد النيتروجين + جذور الهيدروكسيل) ؛

(أكسيد النيتريك + أوزون = ثاني أكسيد النيتروجين + الأكسجين الجزيئي).

لذلك ، يمكن افتراض أنه يمكن إهمال أكسيد النيتريك بسبب عمليات الأكسدة المشار إليها. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا تمامًا ، لسببين. الأول هو أن إطلاق أكاسيد النيتروجين يحدث إلى حد كبير في شكل أكسيد النيتريك ، ويستغرق الأمر وقتًا حتى يتحول تمامًا. من ناحية أخرى ، في الجوار المباشر لمصادر التلوث ، تتجاوز كمية أكسيد النيتروجين كمية ثاني أكسيد النيتروجين. تزداد هذه النسبة تجاه ثاني أكسيد النيتروجين حيث يقترب المرء من المناطق التي لا تتأثر بشكل مباشر بالتلوث. على سبيل المثال ، في الهواء النظيف غير المشروط فوق سطح المحيط ، يشكل أكسيد النيتريك نسبة قليلة فقط من ثاني أكسيد النيتروجين. ومع ذلك ، يمكن أن تتغير نسبة هذه الغازات بسبب التفكك الضوئي لثاني أكسيد النيتروجين:

(ثاني أكسيد النيتروجين + كمية الضوء = أكسيد النيتريك + ذرة الأكسجين) ،

يتم إنشاء البيئة الحمضية في الغلاف الجوي أيضًا بواسطة حمض النيتريك ، والذي يتكون من أكاسيد النيتروجين. إذا تم تحييد حمض النيتريك المحمول في الهواء ، يتشكل ملح النترات ، والذي يوجد عادة في الغلاف الجوي على شكل رذاذ. ينطبق هذا أيضًا على أملاح الأمونيوم ، التي يتم الحصول عليها نتيجة تفاعلات الأمونيا مع أحد الأحماض.

يمكن أن تكون هذه المصادر طبيعية وبشرية المنشأ. ضع في اعتبارك أهم المصادر الطبيعية.

انبعاث أكاسيد النيتروجين في التربة.أثناء نشاط بكتيريا نزع النتروجين التي تعيش في التربة ، يتم إطلاق أكاسيد النيتروجين من النترات. وفقًا للبيانات الحديثة ، يتم تكوين 8 ملايين طن من أكاسيد النيتروجين سنويًا في جميع أنحاء العالم.

عواصف رعدية.أثناء التفريغ الكهربائي في الغلاف الجوي بسبب جدا درجة حرارة عاليةوالانتقال إلى حالة البلازما ، يتم دمج النيتروجين الجزيئي والأكسجين في الهواء في أكاسيد النيتروجين. في حالة البلازما ، تتأين الذرات والجزيئات ويسهل دخولها تفاعل كيميائي. يبلغ إجمالي كمية أكاسيد النيتروجين المتكونة بهذه الطريقة 8 ملايين طن سنويًا.

حرق الكتلة الحيوية.يمكن أن يكون هذا المصدر طبيعيًا أو صناعيًا. أكبر عدديتم حرق الكتلة الحيوية نتيجة حرق الغابات (من أجل الحصول على مساحة الإنتاج) والحرائق في السافانا. أثناء احتراق الكتلة الحيوية ، يدخل الهواء 12 مليون طن من أكاسيد النيتروجين سنويًا.

مصادر أخرىالانبعاثات الطبيعية من أكاسيد النيتروجين أقل أهمية ويصعب تقديرها. وتشمل هذه: أكسدة الأمونيا في الغلاف الجوي ، وتحلل أكسيد النيتروز في الستراتوسفير ، ونتيجة لذلك تدخل الأكاسيد الناتجة إلى طبقة التروبوسفير ، وأخيراً عمليات التحلل الضوئي والبيولوجية في المحيطات. تنتج هذه المصادر الطبيعية بشكل مشترك من 2 إلى 12 مليون طن من أكاسيد النيتروجين سنويًا.

ضمن بشريةمصادر تكوين أكاسيد النيتروجين في المقام الأول هي احتراق الوقود الأحفوري (الفحم ، النفط ، الغاز ، إلخ). أثناء الاحتراق ، نتيجة لحدوث ارتفاع في درجة الحرارة ، يتحد النيتروجين والأكسجين في الهواء. تتناسب كمية أكسيد النيتريك المتكون مع درجة حرارة الاحتراق. بالإضافة إلى ذلك ، تتشكل أكاسيد النيتروجين نتيجة احتراق المواد المحتوية على النيتروجين الموجودة في الوقود. عن طريق حرق الوقود ، يُطلق الشخص سنويًا 12 مليون طن من أكاسيد النيتروجين في الهواء ، كما يعد النقل مصدرًا مهمًا لأكاسيد النيتروجين.

بشكل عام ، تكون كميات الانبعاثات الطبيعية والاصطناعية متماثلة تقريبًا ، ولكن الأخيرة ، بالإضافة إلى انبعاثات مركبات الكبريت ، تتركز في مناطق محدودة من الأرض.

وتجدر الإشارة ، مع ذلك ، إلى أن كمية انبعاثات أكسيد النيتروجين تتزايد عامًا بعد عام ، على عكس انبعاث ثاني أكسيد الكبريت ، لذلك تلعب مركبات النيتروجين دورًا كبيرًا في تكوين الترسيب الحمضي.

تتعرض الملوثات المنبعثة في الهواء إلى حد كبير للتأثيرات الفيزيائية والكيميائية في الغلاف الجوي. هذه العمليات تعمل بالتوازي مع توزيعها. في كثير من الأحيان ، تترسب الملوثات ، بعد أن تعرضت لتحول كيميائي جزئي أو كامل ، وبالتالي تغير حالة تجمعها.

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في التفاعلات الكيميائية وتغيرات الطور التي تحدث مع العناصر الدقيقة لحمض الغلاف الجوي (المواد).

يتم تضمين الكبريت في التكوين في شكل مؤكسد بشكل غير كامل (حالة الأكسدة الخاصة به هي 4). إذا كانت مركبات الكبريت موجودة في الهواء لفترة طويلة بما فيه الكفاية ، فعندئذ تحت تأثير العوامل المؤكسدة الموجودة في الهواء ، فإنها تتحول إلى حمض الكبريتيك أو الكبريتات.

ضع في اعتبارك أولاً وقبل كل شيء المادة الأكثر أهمية من حيث المطر الحمضي - ثاني أكسيد الكبريت. يمكن أن تحدث تفاعلات ثاني أكسيد الكبريت في وسط متجانس وفي وسط متجانس.

أحد التفاعلات المتجانسة هو تفاعل جزيء ثاني أكسيد الكبريت مع فوتون في المنطقة المرئية من الطيف ، القريبة نسبيًا من منطقة الأشعة فوق البنفسجية:

نتيجة لهذه العملية ، ينشأ ما يسمى بالجزيئات المنشطة ، والتي لديها طاقة زائدة مقارنة بالحالة الأرضية. تشير علامة النجمة إلى حالة التمكين. يمكن لجزيئات ثاني أكسيد الكبريت المنشط ، على عكس الجزيئات "العادية" ، أن تدخل في تفاعل كيميائي مع الأكسجين الجزيئي في الهواء بكميات كبيرة إلى حد ما:

(جزيء ثاني أكسيد منشط + جزيء الأكسجين الجزيئي الحر)

(الجذور الحرة + الأكسجين الجزيئي ثلاثي أكسيد الكبريت + الأوزون)

ثالث أكسيد الكبريت الناتج ، يتفاعل مع مياه الغلاف الجوي، يتحول بسرعة كبيرة إلى حمض الكبريتيك ، وبالتالي ، في ظل الظروف الجوية العادية ، لا يوجد ثالث أكسيد الكبريت في الهواء بكميات كبيرة. في وسط متجانس ، يمكن أن يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الأكسجين الذري ، وكذلك مع تكوين ثالث أكسيد الكبريت:

(ثاني أكسيد الكبريت + ثاني أكسيد الكبريت الأكسجين الذري)

يحدث هذا التفاعل في تلك البيئات التي يوجد فيها نسبة عالية نسبيًا من ثاني أكسيد النيتروجين ، والذي يطلق أيضًا الأكسجين الذري تحت تأثير الضوء.

في السنوات الاخيرةلقد وجد أن آليات تحويل ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي الموصوفة أعلاه ليست ذات أهمية كبيرة ، لأن التفاعلات تستمر بشكل أساسي بمشاركة الجذور الحرة. تحتوي الجذور الحرة المتولدة في العمليات الكيميائية الضوئية على إلكترون غير مزدوج ، مما يجعلها شديدة التفاعل. تحدث إحدى ردود الفعل هذه على النحو التالي:

(ثاني أكسيد الكبريت + جذور الهيدروكسيل الحرة)

(الجذور الحرة + حمض الكبريتيك الجذري الهيدروكسيل)

نتيجة للتفاعل ، تتشكل جزيئات حمض الكبريتيك ، والتي تتكثف بسرعة في الهواء أو على سطح جزيئات الهباء الجوي.

يمكن أيضًا إجراء تحويل ثاني أكسيد الكبريت في وسط غير متجانس. نقصد بالتحويل غير المتجانس تفاعلًا كيميائيًا لا يحدث في الطور الغازي ، ولكن في القطيرات أو على سطح الجسيمات في الغلاف الجوي.

بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكبريت ، يمكن العثور على كمية كبيرة من مركبات الكبريت الطبيعية الأخرى في الغلاف الجوي ، والتي تتأكسد في النهاية إلى حمض الكبريتيك. في تحولهم دورا هاماتتشكل الجذور الحرة والذرات كيميائيا ضوئيا. تلعب المنتجات النهائية دورًا في ترسيب الأحماض البشرية

أكسيد النيتروجين هو مركب النيتروجين الأكثر شيوعًا المنبعث من الانبعاثات ، والذي يتفاعل مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي لتكوين ثاني أكسيد النيتروجين. الأخير ، نتيجة للتفاعل مع جذور الهيدروكسيد ، يتحول إلى حمض النيتريك:

(ثاني أكسيد النيتروجين + حمض النيتريك الجذري الهيدروكسيل)

يمكن لحمض النيتريك الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة أن يظل في حالة غازية لفترة طويلة ، لأنه لا يتكثف جيدًا. بمعنى آخر ، حمض النيتريك أكثر تطايرًا من حامض الكبريتيك. يمكن امتصاص أبخرة حمض النيتريك بواسطة قطرات السحب أو الترسيب أو جزيئات الهباء الجوي

الخطوة الأخيرة في دورة الملوثات هي الترسيب ، والذي يمكن أن يحدث بطريقتين. الطريقة الأولى هي ¾ غسل الرواسب أو الترسيب الرطب. الطريقة الثانية هي ¾ الترسيب أو الترسيب الجاف. الجمع بين هذه العمليات هو الترسيب الحمضي

يحدث الانجراف أثناء تكوين السحب وهطول الأمطار. أحد شروط تكون السحب هو التشبع الزائد. هذا يعني أن الهواء يحتوي على بخار ماء أكثر مما يمكن أن يأخذه عند درجة حرارة معينة مع الحفاظ على التوازن. مع انخفاض درجة الحرارة ، تقل قدرة الهواء على تخزين الماء على شكل بخار. ثم يبدأ تكثيف بخار الماء ، والذي يحدث حتى يتوقف التشبع الفائق. ومع ذلك ، في ظل الظروف الجوية العادية ، يمكن أن يتكثف بخار الماء فقط عند الرطوبة النسبية من 400-500٪. الرطوبة النسبيةفي الغلاف الجوي فقط في حالات نادرة يمكن أن تتجاوز 100.5٪. مع هذا التشبع الفائق ، يمكن أن تظهر قطيرات السحب فقط على جزيئات الهباء الجوي لما يسمى نوى التكثيف. غالبًا ما تكون هذه النوى مركبات قابلة للذوبان في الماء من الكبريت والنيتروجين.

بعد أن يبدأ تكوين القطيرات ، تستمر عناصر السحب في امتصاص جزيئات الهباء الجوي وجزيئات الغاز. لذلك ، يمكن اعتبار مياه السحب أو بلوراتها بمثابة محلول لعناصر الغلاف الجوي.

لا يمكن أن تنمو عناصر السحابة إلى أجل غير مسمى. يؤدي الترسيب الذي ينشأ تحت تأثير الجاذبية ، والذي ينمو مع زيادة حجم القطرات ، عاجلاً أم آجلاً إلى تساقط قطرات السحب من ارتفاع عدة مئات أو آلاف الأمتار. أثناء التساقط ، تغسل هذه القطرات طبقة الغلاف الجوي بين السحب وسطح الأرض. في هذا الوقت ، يتم امتصاص جزيئات الغاز الجديدة ويتم التقاط جزيئات الهباء الجوي الجديدة من خلال الهبوط المتساقط. وهكذا يصل الماء إلى سطح الأرض بعكس الرأي العامليس ماء مقطر بأي حال من الأحوال. علاوة على ذلك ، في كثير من الحالات ، يمكن أن تكون المواد الذائبة في مياه الرواسب بمثابة مصدر مهم وأحيانًا المصدر الوحيد لتجديد هذه المواد في مناطق مختلفة.

على الرغم من أن هذا الشكل من الترسيب يختلف اختلافًا كبيرًا عن الترسيب الرطب ، فإن النتيجة النهائية متطابقة بالفعل - دخول العناصر النزرة الحمضية في الغلاف الجوي ، ومركبات الكبريت والنيتروجين إلى سطح الأرض. من المعروف أن الكثير من العناصر الدقيقة الحمضية المختلفة معروفة ، ولكن محتوى معظمها منخفض جدًا بحيث يمكن تجاهل دورها في ترسيب الحمض.

يمكن أن تسقط هذه المواد الحمضية على السطح بطريقتين. واحد منهم هو انتشار مضطرب ، تحت تأثير المواد التي تترسب في الحالة الغازية. تنشأ حركة الانتشار المضطرب بشكل أساسي من حقيقة أن حركة الهواء المتدفق فوق التربة والسطح الآخر غير متساوية بسبب الاحتكاك. عادة ، في الاتجاه الرأسي من السطح ، يتم الشعور بزيادة سرعة الرياح وتتسبب الحركة الأفقية للهواء في حدوث اضطراب. بهذه الطريقة ، تصل مكونات الهواء إلى الأرض ، وتتفاعل المواد الحمضية الأكثر نشاطًا بسهولة مع السطح.

ترسيب الحمض له تأثير ضار ليس فقط على الأشياء الفردية أو الكائنات الحية ، ولكن أيضًا على مجموعها. في الطبيعة وفي البيئة ، تشكلت مجتمعات من النباتات والحيوانات ، والتي يوجد بينها ، وكذلك بين الكائنات الحية وغير الحية ، تبادل مستمر للمواد. تتكون هذه المجتمعات ، التي يمكن أن يطلق عليها أيضًا نظامًا بيئيًا ، من أربع مجموعات: كائنات جامدةوالكائنات الحية والمستهلكين والمدمرين.

يؤثر تأثير الحموضة في المقام الأول على حالة المياه العذبة والغابات. عادةً ما تكون التأثيرات على المجتمعات غير مباشرة ، أي لا يكمن الخطر في الترسيب الحمضي نفسه ، بل في العمليات التي تحدث تحت تأثيرها (على سبيل المثال ، إطلاق الألمنيوم). في أشياء معينة (التربة ، الماء ، الطمي ، إلخ) ، اعتمادًا على الحموضة ، قد تزداد تركيزات المعادن الثقيلة ، حيث تتغير قابليتها للذوبان نتيجة للتغير في الرقم الهيدروجيني. من خلال مياه الشرب و الأغذية الحيوانيةعلى سبيل المثال ، يمكن أيضًا أن تدخل المعادن السامة إلى جسم الإنسان من خلال الأسماك. إذا تغيرت بنية التربة وبيولوجيتها وكيميائها تحت تأثير الحموضة ، فقد يؤدي ذلك إلى موت النباتات (على سبيل المثال ، الأشجار الفردية). عادة ما تكون هذه التأثيرات غير المباشرة ليست محلية ويمكن أن تؤثر على عدة مئات من الكيلومترات من مصدر التلوث.

التأثيرات على الغابات والأراضي الصالحة للزراعة. يؤثر الترسيب الحمضي إما بشكل غير مباشر ؛ من خلال التربة ونظام الجذر ، أو مباشرة (بشكل رئيسي على أوراق الشجر). يتم تحديد تحمض التربة بواسطة عوامل مختلفة. على عكس الماء ، تتمتع التربة بالقدرة على معادلة حموضة البيئة ، أي إلى حد ما ، فإنه يقاوم الزيادة في الحموضة. يتم تحييد الأحماض التي دخلت التربة ، مما يؤدي إلى الحفاظ على نسبة تحمض كبيرة. ومع ذلك ، إلى جانب العمليات الطبيعية ، تؤثر العوامل البشرية المنشأ على التربة في الغابات والأراضي الصالحة للزراعة.

إن الاستقرار الكيميائي ، وقدرة التسوية ، وميل التربة إلى التحمض متفاوتة وتعتمد على جودة التربة التحتية ، والنوع الجيني للتربة ، وطريقة معالجتها (الزراعة) ، وكذلك على وجود مصدر مهم للتلوث مجاور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن قدرة التربة على مقاومة تأثير الحموضة تعتمد على الخصائص الكيميائية والفيزيائية للطبقات الأساسية.

تظهر التأثيرات غير المباشرة بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، يساهم هطول الأمطار المحتوي على مركبات النيتروجين ، لبعض الوقت ، في نمو الأشجار ، لأنها تزود التربة بالمغذيات. ومع ذلك ، نتيجة للاستهلاك المستمر للنيتروجين ، فإن الغابة مشبعة به. ثم يزداد ارتشاح النترات مما يؤدي إلى تحمض التربة.

أثناء هطول الأمطار ، يحتوي الجريان السطحي للأوراق على المزيد من الكبريت والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم وأقل من النترات والأمونيا مقارنة بمياه الأمطار ، مما يؤدي إلى زيادة حموضة التربة. نتيجة لذلك ، يزداد فقدان الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم الضروري للنباتات مما يؤدي إلى تلف الأشجار.

يمكن استبدال أيونات الهيدروجين التي تدخل التربة بالكاتيونات الموجودة في التربة ، مما يؤدي إما إلى ترشيح الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم ، أو ترسبها في صورة مجففة. علاوة على ذلك ، فإن تنقل المعادن الثقيلة السامة (المنغنيز والنحاس والكادميوم ، إلخ) يزيد أيضًا في التربة ذات قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة.

كما أن قابلية ذوبان المعادن الثقيلة تعتمد بشدة على الرقم الهيدروجيني. المعادن الثقيلة المذابة وبالتالي تمتصها النباتات بسهولة ، تعتبر سامة للنباتات ويمكن أن تؤدي إلى موتها. من المعروف على نطاق واسع أن الألمنيوم المذاب في بيئة شديدة الحموضة سام للكائنات الحية في التربة. تمتص العديد من أنواع التربة ، مثل تلك الموجودة في مناطق الغابات الشمالية المعتدلة والشمالية ، تركيزات أعلى من الألومنيوم مقارنة بتلك الموجودة في الكاتيونات القلوية. على الرغم من أن العديد من الأنواع النباتية قادرة على تحمل هذه النسبة ، عندما تسقط كميات كبيرة من الأمطار الحمضية ، تزداد نسبة الألمنيوم / الكالسيوم في مياه التربة بشكل كبير بحيث يضعف نمو الجذور وتتعرض الأشجار للخطر.

التغييرات في تكوين التربة يمكن أن تغير تكوين الكائنات الدقيقة في التربة ، وتؤثر على نشاطها ، وبالتالي تؤثر على عمليات التحلل والتمعدن ، وكذلك تثبيت النيتروجين والتحميض الداخلي.

لذلك ، على سبيل المثال ، حدث موت الغابات في وسط وغرب أوروبا بشكل رئيسي تحت تأثير التأثيرات غير المباشرة. فقدت الغابات بالكامل تقريبًا على مساحة مئات الآلاف من الهكتارات.

مزيد من القلق هو أنه نتيجة لوفاة الكائنات الأكثر حساسية تجاه التحمض (الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، والفطريات ، والبلوط) ، قد تحدث تغييرات سلبية في بنية المواد وتوازن الطاقة للمجتمعات الحية ، وفي النهاية الشخص نفسه سوف يحدث أيضًا. تعاني بسبب العمليات التي لا رجعة فيها.

تحمض المياه العذبة. بالمعنى الدقيق للكلمة ، تحمض المياه العذبة هو فقدان قدرتها على التحييد. يحدث التحمض بسبب الأحماض القوية ، وخاصة الكبريتيك والنتريك. على مدى فترة طويلة ، تلعب الكبريتات دورًا أكثر أهمية ، ولكن خلال الأحداث العرضية (على سبيل المثال ، ذوبان الجليد) ، تعمل الكبريتات والنترات معًا. في مناطق واسعة ، مع زيادة قيم معينة لحموضة هطول الأمطار ، تصبح المياه السطحية حمضية. إذا فقدت التربة قدرتها على تحييد الأحماض ، فيمكن أن تنخفض قيمة الأس الهيدروجيني بمقدار 1 ، 5 ، وفي الحالات القصوى - حتى بمقدار 2 أو 3. يحدث التحمض جزئيًا مباشرة تحت تأثير الترسيب ، ولكن إلى حد أكبر - بسبب غسل المواد من أراضي بركة المياه.

تتكون عملية تحمض المياه السطحية من ثلاث مراحل.

1. فقدان أيونات البيكربونات ، أي انخفاض في القدرة على تحييد قيمة ثابتة للأس الهيدروجيني.

2. انخفاض الرقم الهيدروجيني مع انخفاض كمية أيونات البيكربونات. ثم تنخفض قيمة الأس الهيدروجيني إلى أقل من 5.5 ، وتبدأ أكثر أنواع الكائنات الحية حساسية في الموت بالفعل عند الرقم الهيدروجيني = 6.5.

3. عند الرقم الهيدروجيني = 4.5 ، تستقر حموضة المحلول. في ظل هذه الظروف ، يتم تنظيم حموضة المحلول من خلال تفاعل التحلل المائي لمركبات الألومنيوم. فقط عدد قليل من أنواع الحشرات والعوالق النباتية والحيوانية والطحالب البيضاء يمكنها العيش في مثل هذه البيئة.

تبدأ العديد من أنواع الحيوانات والنباتات في الموت بالفعل عند قيم الأس الهيدروجيني.< 6. При рН < 5 не обеспечиваются условия для нормальной жизни.

يمكن أن يكون سبب موت الكائنات الحية ، بالإضافة إلى تأثير أيون الألومنيوم شديد السمية ، لأسباب أخرى. تحت تأثير أيون الهيدروجين ، على سبيل المثال ، يتم إطلاق الكادميوم والزنك والرصاص والمنغنيز والمعادن الثقيلة السامة الأخرى. تبدأ كمية المغذيات النباتية ، على سبيل المثال ، الفوسفور ، في الانخفاض ، لأن أيون الألومنيوم في المحلول يشكل فوسفات الألومنيوم غير القابل للذوبان مع أيون الفوسفات:

والتي تترسب على شكل رواسب قاعية. يمكن أن يؤدي موت المجتمعات المائية الحية إلى تحمض وإطلاق معادن ثقيلة ، فضلاً عن اختلال التوازن البيئي. يترافق انخفاض درجة الحموضة في الماء جنبًا إلى جنب مع انخفاض أو موت الأسماك والبرمائيات والعوالق النباتية والعوالق الحيوانية والعديد من الكائنات الحية الأخرى. يمكنك ملاحظة الاختلافات المميزة (في النباتات والحيوانات) للبحيرات ، التي تحتوي مياهها على تركيبة مماثلة العناصر الغذائيةوالأيونات ، ولكن الحموضة مختلفة. إلى حد ما ، الثدييات ، بما في ذلك البشر ، محمية من الآثار الضارة للحموضة ، ومع ذلك ، تتراكم المعادن الثقيلة السامة في أجسام الحيوانات المائية ، والتي يمكن أن تدخل السلسلة الغذائية.

موت النبات.

الموت المباشر للنباتات في الغالب أكثرمحسوسة بالقرب من انبعاثات التلوث ، داخل دائرة نصف قطرها عدة عشرات من الكيلومترات من مصدرها. السبب الرئيسي هو التركيز العالي لثاني أكسيد الكبريت. يمتص هذا المركب على سطح النبات خاصة على أوراقه وله تأثير ضار عليه. يشارك ثاني أكسيد الكبريت ، الذي يخترق جسم النبات ، في عمليات مؤكسدة مختلفة. تستمر هذه العمليات بمشاركة الجذور الحرة المتكونة من ثاني أكسيد الكبريت نتيجة التفاعلات الكيميائية. أنها تتأكسد غير المشبعة حمض دهنيالأغشية ، وبالتالي تغيير نفاذية لها ، مما يؤثر سلبًا على العديد من العمليات (التنفس ، التمثيل الضوئي ، إلخ)

يمكن أن تتخذ التأثيرات المباشرة على النباتات أشكالًا مختلفة: 1) التغيرات الجينية ؛ 2) تغيير الأنواع ؛ 3) إلحاق أضرار مباشرة بالنباتات. بطبيعة الحال ، اعتمادًا على حساسية الأنواع وحجم الحمل ، يمكن أن يتراوح حجم التأثير من الضرر القابل للإصلاح (القابل للعكس) إلى الموت الكامل للنبات.

بادئ ذي بدء ، تموت الأنواع الأكثر حساسية ، على سبيل المثال ، الأشنات الفردية ، والتي لا يمكن أن تعيش إلا في أنظف بيئة ، وبالتالي فهي تعتبر "مؤشرات" على الهواء النظيف. عادة ، في الأماكن شديدة التلوث ، تتشكل "صحراء الأشنة". في المدينة الحديثةإنه موجود بالفعل بتركيز متوسط ​​لثاني أكسيد الكبريت يبلغ 100 ميكروغرام / م ". في مناطقه الداخلية ، الحزاز غائب عمومًا ، ونادرًا ما يوجد في الضواحي. ومع ذلك ، هناك أيضًا أنواع حزاز تتحمل أحمال ثاني أكسيد الكبريت حسنًا ، لذا فإن بعض الأنواع المقاومة تحتل أحيانًا مواقع أنواع حزاز ميتة.

ومع ذلك ، يمكن أن يكون لمركبات الغلاف الجوي الحمضية بشكل طبيعي أيضًا تأثير ضار مباشر على نباتات الطبقة العليا. يعتمد الضرر المباشر الناجم عن ثاني أكسيد الكبريت على العديد من العوامل - المناخ المحلي ، ونوع الأشجار ، وحالة التربة ، وطرق زراعة الغابات ، ودرجة الحموضة للتساقط الرطب ، وما إلى ذلك. تبين أن المستوى الخطير لثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي أقل بكثير مما كان يعتقد سابقًا ، نظرًا لأن بعض التغييرات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية يمكن أن تحدث دون أي علامات على الوفاة. ومع ذلك ، يصبح هذا الحد الخطير أقل عند التعرض لثاني أكسيد النيتروجين والأوزون والأمطار الحمضية وما إلى ذلك.

لذلك ، يمكن اعتبار دور ثاني أكسيد الكبريت في موت الغابات مثبتًا. كما ثبت أن ترسيب الحمض الرطب له تأثير ضار على نمو الأشجار. ومع ذلك ، فإن هذه الأمطار تؤثر بشكل أساسي بشكل غير مباشر - من خلال التربة ونظام الجذر. إلى أقصى حد ، لوحظ الموت المباشر للنباتات في المناطق ذات الهواء الملوث بشدة ، على سبيل المثال ، في أوروبا الوسطى. معدلات موت النبات وتركيزات ثاني أكسيد الكبريت المرتفعة هي نفسها تقريبًا في أوروبا. من الصعب تحديد المسؤول المباشر عن موت الغابة - ثاني أكسيد الكبريت أو أكاسيد النيتروجين. يبدو من المحتمل أن جميع ملوثات الهواء الحمضية المسببة للتآكل معًا لها تأثير ضار. يرى الكثير أيضًا أنه عندما يتم الجمع بين المواد الضارة ، فإن تأثير كل منها يزداد (التآزر).

تعتبر الأشجار الصنوبرية أكثر حساسية للتلوث المباشر ، حيث تتعرض الإبر للملوثات لعدة سنوات ، على عكس الأشجار التي تتساقط أوراقها. أكثر الأنواع حساسية هي شجرة التنوب ، الصنوبر والتنوب. ومع ذلك ، فإن العديد من أشجار تساقط الأوراق تواجه أيضًا صعوبة في التعرض المباشر للمواد الضارة (مثل الزان وشعاع البوق).

يجب التأكيد على أن الموت المباشر للنباتات المذكورة هنا والتأثيرات غير المباشرة عليها لا يمكن فصلها عن بعضها البعض ، حيث أن هذه العمليات تحدث عادة في وقت واحد ، وبحسب الظروف ، فإن إحداها هي السائدة. على أي حال ، بطبيعة الحال ، فإن الآثار الضارة تكمل وتعزز بعضها البعض.

وبطبيعة الحال ، فإن العناصر الدقيقة لحمض الغلاف الجوي لا تحمي الشخص أيضًا. ومع ذلك ، لا نتحدث هنا فقط عن المطر الحمضي ، ولكن أيضًا عن الضرر الذي تسببه المواد الحمضية (ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين وجزيئات الهباء الجوي) عند التنفس.

لقد ثبت منذ فترة طويلة أن هناك علاقة وثيقة بين مستوى الوفيات ودرجة تلوث المنطقة. عند تركيز حوالي 1 مجم / م 3 ، يزداد عدد الوفيات ، خاصة بين كبار السن والأشخاص الذين يعانون من أمراض الجهاز التنفسي. أظهرت الإحصاءات أن مرضًا خطيرًا مثل الخناق الكاذب ، والذي يتطلب عناية طبية فورية وهو شائع بين الأطفال ، يحدث للسبب نفسه. يمكن قول الشيء نفسه عن وفيات الولدان المبكرة في أوروبا وأمريكا الشمالية ، والتي يبلغ عددها سنويًا عشرات الآلاف.

بالإضافة إلى أكاسيد الكبريت والنيتروجين ، فإن جزيئات الأيروسول الحمضية المحتوية على الكبريتات أو حمض الكبريتيك تشكل أيضًا خطراً على صحة الإنسان. درجة خطورتها تعتمد على الحجم. وهكذا ، يبقى الغبار وجزيئات الهباء الجوي الأكبر في الجهاز التنفسي العلوي ، ويمكن لقطرات صغيرة (أقل من 1 ميكرون) من حمض الكبريتيك أو جزيئات الكبريتات أن تخترق الأجزاء الأبعد من الرئتين.

أظهرت الدراسات الفسيولوجية أن درجة التأثيرات الضارة تتناسب طرديا مع تركيز الملوثات. ومع ذلك ، هناك قيمة حدية لا يظهر دونها حتى الأشخاص الأكثر حساسية أي انحرافات عن القاعدة. على سبيل المثال ، بالنسبة لثاني أكسيد الكبريت ، فإن متوسط ​​تركيز العتبة اليومية للأشخاص الأصحاء حوالي 400 ميكروغرام / م 3.

في الوقت الحاضر ، يتوافق معيار تكوين الهواء في المناطق غير المحمية تقريبًا مع هذه القيمة.

في المناطق المحمية ، تكون اللوائح أكثر صرامة بشكل طبيعي. في الوقت نفسه ، من المتوقع أنه سيتم تعيين قيم قياسية أقل في المستقبل القريب. ومع ذلك ، قد يكون التركيز الخطير أقل إذا كانت الملوثات الحمضية المختلفة تعزز بعضها البعض ، أي سيظهر التآزر المذكور بالفعل. كما تم إنشاء علاقة بين التلوث بغاز ثاني أكسيد الكبريت وأمراض الجهاز التنفسي المختلفة (الأنفلونزا ، والتهاب اللوزتين ، والتهاب الشعب الهوائية ، وما إلى ذلك). في بعض المناطق الملوثة ، كان عدد الأمراض أعلى عدة مرات منه في مناطق السيطرة.

بالإضافة إلى التأثير المباشر الأولي ، يؤثر التحمض البيئي أيضًا بشكل غير مباشر على البشر. لقد رأينا في الفصول السابقة أن المعادن السامة (الألمنيوم والمعادن الثقيلة) لها تأثيرات غير مباشرة في المقام الأول. يمكن لهذه المعادن أن تدخل بسهولة في السلسلة الغذائية ، وفي نهايتها يوجد شخص. أظهرت الدراسات الاستقصائية التي أجريت في المجر أن محتوى الزنك في لحم الخنزير ولحم البقر ، وكذلك في منتجات اللحوم ، غالبًا ما يتجاوز المستوى المسموح به (10٪). يوجد الكادميوم أيضًا في لحم البقر بتركيزات تتجاوز الحدود القانونية. يوجد النحاس والزئبق بتركيزات آمنة بشكل رئيسي في لحوم الدواجن.

يمكن للأمطار الحمضية أيضًا أن تلحق الضرر بالمعادن ومختلف المباني والآثار. بادئ ذي بدء ، فإن الآثار المبنية من الحجر الرملي والحجر الجيري ، وكذلك المنحوتات الموجودة في الهواء الطلق ، معرضة للخطر. في إيطاليا واليونان ودول أخرى ، تعرضت الآثار القديمة والأشياء المختلفة التي تم الحفاظ عليها لمئات وآلاف السنين للتدمير الشديد على مدى العقود الماضية نتيجة عمل الملوثات المنبعثة في الغلاف الجوي.

يمكن أن يكون للأمطار الحمضية تأثيرات مباشرة وغير مباشرة على الحياة البرية والطبيعة غير الحية. ويترتب على ذلك أن تدابير التعويض الجزئي عن الضرر أو منع المزيد من التدمير للبيئة يمكن أن تكون مختلفة.

معظم على نحو فعاليجب اعتبار الحماية انخفاضًا كبيرًا في انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين. يمكن تحقيق ذلك بعدة طرق ، بما في ذلك عن طريق تقليل استخدام الطاقة وإنشاء محطات طاقة لا تستخدم الوقود الأحفوري. الاحتمالات الأخرى لتقليل انبعاث الملوثات في الغلاف الجوي هي إزالة الكبريت من الوقود باستخدام المرشحات ، وتنظيم عمليات الاحتراق والحلول التكنولوجية الأخرى.

تقليل محتوى الكبريت في أنواع مختلفةالوقود. من الأفضل استخدام وقود منخفض الكبريت. ومع ذلك ، هناك عدد قليل جدًا من أنواع الوقود هذه. وفقًا لتقديرات تقريبية ، من احتياطيات النفط العالمية المعروفة حاليًا ، يحتوي 20٪ فقط على نسبة كبريت أقل من 0.5٪. يتزايد متوسط ​​محتوى الكبريت في الزيت المستخدم حيث يتم إنتاج زيت الكبريت المنخفض بمعدل متسارع.

وينطبق الشيء نفسه على الفحم. توجد أنواع الفحم منخفضة الكبريت بشكل حصري تقريبًا في كندا وأستراليا ، ولكن هذا ليس سوى جزء صغير من رواسب الفحم المتاحة. يتراوح محتوى الكبريت في الفحم من 0.5 إلى 1.0٪.

وبالتالي ، لدينا إمدادات محدودة من ناقلات الطاقة ذات المحتوى المنخفض من الكبريت. إذا كنا لا نريد أن يدخل الكبريت الموجود في النفط والفحم إلى البيئة ، يجب أن نتخذ إجراءات لإزالته.

أثناء تكرير (تقطير) الزيت ، تحتوي البقايا (زيت الوقود) على كمية كبيرة من الكبريت. تعد إزالة الكبريت من زيت الوقود عملية معقدة للغاية ، ونتيجة لذلك ، يمكن إطلاق ثلث أو ثلثي الكبريت فقط. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب عملية تنظيف زيت الوقود من الكبريت استثمارات رأسمالية كبيرة من الشركة المصنعة.

يتكون الكبريت في الفحم جزئيًا في شكل غير عضوي وجزئيًا في شكل عضوي. أثناء التنظيف ، عند إزالة الأجزاء غير القابلة للاحتراق ، يتم أيضًا إزالة جزء من البيريت. ومع ذلك ، بهذه الطريقة ، حتى في ظل أفضل الظروف ، يمكن إطلاق 50٪ فقط من إجمالي محتوى الكبريت في الفحم. يمكن للتفاعلات الكيميائية إزالة مركبات الكبريت العضوية وغير العضوية. ولكن نظرًا لحقيقة أن العملية تتم في درجات حرارة وضغوط عالية ، فقد تبين أن هذه الطريقة أغلى بكثير من الطريقة السابقة.

وبالتالي ، فإن تنقية الفحم والنفط من الكبريت عملية معقدة ونادرة إلى حد ما ، وتكلفتها عالية جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، حتى بعد تنقية ناقلات الطاقة ، يبقى ما يقرب من نصف محتوى الكبريت الأولي فيها. لذلك فإن إزالة الكبريت ليس الحل الأمثل لمشكلة المطر الحمضي.

استخدام الأنابيب العالية. هذه واحدة من أكثر الطرق إثارة للجدل. جوهرها على النحو التالي. يعتمد خلط الملوثات بشكل كبير على ارتفاع المداخن. إذا استخدمنا أنابيب منخفضة (هنا ، أولاً وقبل كل شيء ، نحتاج إلى تذكر أنابيب محطة توليد الكهرباء) ، فإن مركبات الكبريت والنيتروجين المنبعثة يتم خلطها بدرجة أقل وترسب أسرع من الأنابيب العالية. لذلك ، في البيئة المباشرة (من عدة كيلومترات إلى عدة عشرات من الكيلومترات) ، سيكون تركيز الكبريت وأكاسيد النيتروجين مرتفعًا ، وبطبيعة الحال ، ستسبب هذه المركبات المزيد من الضرر. إذا كان المكدس مرتفعًا ، يتم تقليل التأثيرات المباشرة ، ولكن تزداد كفاءة الخلط ، مما يعني وجود خطر أكبر على المناطق النائية (المطر الحمضي) وعلى الغلاف الجوي بأكمله (التغيرات في الكبريت في الغازات المتكونة أثناء الاحتراق من الوقود ، والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي ، وتغير المناخ). وبالتالي ، فإن بناء الأنابيب العالية ، على الرغم من الاعتقاد السائد ، لا يحل مشكلة تلوث الهواء ، ولكنه يزيد بشكل كبير من "تصدير" المواد الحمضية وخطر هطول الأمطار الحمضية في الأماكن النائية. وبالتالي ، فإن الزيادة في ارتفاع الأنبوب مصحوبة بحقيقة أن التأثيرات المباشرة للتلوث (موت النباتات ، تآكل المباني ، إلخ) تتناقص ، لكن التأثيرات غير المباشرة (التأثير على بيئة المناطق النائية) تزداد.

التغييرات التكنولوجية. من المعروف أنه في عملية احتراق الوقود ، يشكل النيتروجين والأكسجين الجوي أكسيد النيتريك NO ، والذي يساهم بشكل كبير في زيادة حموضة الهطول. لقد ذُكر أعلاه أن احتراق الوقود في العالم كله ينتج ثلثي جميع الانبعاثات البشرية.

تعتمد كمية أكسيد النيتريك NO ، الذي يتكون أثناء الاحتراق ، على درجة حرارة الاحتراق. لقد وجد أنه كلما انخفضت درجة حرارة الاحتراق ، قل حدوث أكسيد النيتريك ، بالإضافة إلى أن كمية أكسيد النيتروجين تعتمد على الوقت الذي يقضيه الوقود في منطقة الاحتراق وعلى الهواء الزائد. وبالتالي ، من خلال التغيير المناسب في التكنولوجيا ، من الممكن تقليل كمية الملوثات المنبعثة.

يمكن أيضًا تحقيق تخفيضات في انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت عن طريق إزالة الكبريت من الغازات النهائية. الطريقة الأكثر شيوعًا هي العملية الرطبة ، حيث يتم فقاعات الغازات النهائية من خلال محلول من الحجر الجيري ، مما يؤدي إلى تكوين كبريتات الكالسيوم أو كبريتات. يتم إزالة معظم الكبريت بهذه الطريقة. لم يتم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع حتى الآن.

التجيير. لتقليل التحمض ، تضاف المواد القلوية (مثل كربونات الكالسيوم) إلى البحيرات والتربة. هذه العملية تسمى التجيير. يذوب الجير ، الذي يدخل الماء ، بسرعة ، ويتكون القلوي نتيجة للتحلل المائي على الفور معادلة الأحماض. يستخدم الجير لمعالجة التربة الحمضية من أجل تحييدها. إلى جانب المزايا ، فإن التجيير له عدد من العيوب:

في مياه البحيرات المتدفقة والمختلطة بسرعة ، فإن التحييد ليس فعالًا بدرجة كافية ؛

يحدث الانتهاك الجسيمالتوازن الكيميائي والبيولوجي للمياه والتربة ؛

لا يمكن القضاء على جميع الآثار الضارة للتحمض ؛

لا يستطيع التجيير إزالة المعادن الثقيلة. هذه المعادن ، أثناء انخفاض الحموضة ، تتحول إلى مركبات قليلة الذوبان وترسب ، ولكن عند إضافة جرعة جديدة من الأحماض ، فإنها تذوب مرة أخرى ، مما يمثل خطرًا محتملاً دائمًا على البحيرات.

بالإضافة إلى تلك المذكورة أعلاه ، هناك العديد من الطرق الأخرى للحماية من التلوث. على سبيل المثال ، يتم استبدال مجموعات الحيوانات والنباتات الميتة بأخرى جديدة تتحمل التحمض بشكل أفضل. يتم معالجة الآثار الثقافية من أجل منع المزيد من تدميرها بطلاء زجاجي خاص.

الأساليب التي تمت مناقشتها هنا لها واحدة الملكية المشتركة- لم يؤد استخدامها بعد إلى انخفاض كبير في انبعاثات أكاسيد الكبريت والنيتروجين. لم يتم إحراز تقدم ملحوظ في منع الآثار الضارة للأمطار الحمضية.

كما ذكر أعلاه ، فإن السبب الرئيسي لترسيب الحمض في الغلاف الجوي هو إطلاق مركبات الكبريت والنيتروجين. تتفاعل هذه المركبات ، التي لها أصل طبيعي أو بشري ، في الغلاف الجوي مع مواد مختلفة وتتحول إلى أحماض الكبريتيك والنتريك. تتساقط هذه الأحماض ، مع هطول الأمطار ، على سطح الأرض ، مما يتسبب في إلحاق الضرر بالطبيعة والبشر.

استنتاج.

قبل بضعة عقود ، لم يكن تعبير "هطول الأمطار الحمضي" و "المطر الحمضي" معروفًا إلا للعلماء ، المخصصين لبعض المجالات المتخصصة في علم البيئة وكيمياء الغلاف الجوي. على مدى السنوات القليلة الماضية ، أصبحت هذه التعبيرات مصدر قلق يومي في أجزاء كثيرة من العالم. أصبحت مشكلة المطر الحمضي إحدى المشاكل البيئية العالمية. يعتبر الترسيب الحمضي مشكلة يمكن أن تسبب بالفعل تكاليف اقتصادية واجتماعية كبيرة في بعض المناطق ، إذا تُركت دون رادع. يمكن استخدام نموذج محاكاة لحدوث المطر الحمضي في الغلاف الجوي لحل هذه المشكلة. يوضح هذا النموذج أن السبب الرئيسي للمطر الحمضي هو نشاط بشري. يدرس معهد الأبحاث الدولي لتحليل النظم التطبيقية (IIASA) نماذج لتحديد الحموضة المحتملة للتربة والمياه وما إلى ذلك. بعد عقود. تشير النتائج إلى أنه لا يمكن إنقاذ التربة والغابات في أوروبا من المزيد من التحمض إلا من خلال تقليل الانبعاثات بشكل كبير. يجب أن يتم تنظيم هذه الانبعاثات بشكل مستقل من قبل كل دولة. للحد من انبعاث الملوثات في الغلاف الجوي ، هناك عدد من الطرق:

انخفاض كبير في استخدام الطاقة ؛

إدخال تقنيات جديدة وتركيب معدات الترشيح ؛

استخدام مصادر طاقة منخفضة التلوث أو غير ملوثة تمامًا.

مثل هذا القرار يبدو غير واقعي إلى حد ما. لن توافق دولة واحدة على تقليل حجم استهلاك الطاقة وبالتالي تفاقم مستوى المعيشة. يمثل إدخال تقنيات جديدة وتركيب معدات الترشيح مشكلة اقتصادية أيضًا. ومع ذلك ، يبدو أن الحل الوحيد للأمطار الحمضية هو تقليل استهلاك الطاقة ، أو تحسين التحكم في الانبعاثات ، أو تطوير طرق بديلة لتوليد الكهرباء ، مثل استخدام الطاقة النووية.

Agadzhanyan N.A. "الإنسان والمحيط الحيوي" ، موسكو ، دار نشر زناني ، 1996.

Akimushkin I.I. خيوط غير مرئيةطبيعة سجية. - م: الفكر ، 1985. - 287 ص.

Balandin R.K. ، Bondarev L.G. الطبيعة والحضارة. - م ، 1998. - 391 ص.

Bannikov A.G. ، Rustamov A.K. ، Vakulin A.A. الحفاظ على الطبيعة: Proc. للزراعة كتاب مدرسي المؤسسات. - م: أغروبروميزدات ، 1995. - 287 ص.

Betten L.G. "الطقس في حياتنا" ، دار النشر مير ، موسكو ، 1985

Ermakov A.N.، Purmal A.P. الكيمياء الفيزيائيةالمطر الحمضي // الطاقة. - 1998.

Dedyu I.I. القاموس الموسوعي البيئي. - كيشيناو ، 1990. - 406 ق

دريير أوك ، لوس ف. العالم الناميوالقضايا البيئية. - م: المعرفة 1991. - 64 ص.

نوفيكوف يو. الطبيعة والانسان. - م: التنوير 1991. - 223 ص.

مشاكل علم البيئة في روسيا. - م ، 1993. - 348 ص.

هورفات "المطر الحمضي" ، موسكو ، ستروييزدات ، 1990

الجميع يعرف ما هو الماء. هناك كمية هائلة منه على الأرض - مليار ونصف مليار كيلومتر مكعب.

إذا تخيلت منطقة لينينغرادقاع الزجاج العملاق ومحاولة احتواء كل مياه الأرض فيه ، فيجب أن يكون ارتفاعه أكبر من المسافة من الأرض إلى القمر. يبدو أن هناك الكثير من الماء بحيث يجب أن يكون هناك فائض كافٍ دائمًا. لكن المشكلة هي أن جميع المحيطات بها مياه مالحة. نحتاج ، وجميع الكائنات الحية تقريبًا ، إلى المياه العذبة. لكن لا يوجد الكثير منها. لهذا السبب نقوم بتحلية المياه.

في مياه عذبةهناك الكثير من المواد القابلة للذوبان في الأنهار والبحيرات ، بما في ذلك المواد السامة ، ويمكن أن تحتوي على ميكروبات ممرضة ، لذلك لا يمكنك استخدامها ، ناهيك عن شربها ، دون تنقية إضافية. متي انها تمطر، قطرات الماء (أو رقاقات الثلج عند تساقط الثلوج) تلتقط الشوائب الضارة من الهواء التي سقطت فيها من أنابيب بعض المصانع.

نتيجة لذلك ، يسقط ما يسمى بالمطر الحمضي الضار في بعض الأماكن على الأرض. لا النباتات ولا الحيوانات تحبها.

لطالما كانت قطرات المطر المباركة تجعل الناس سعداء ، ولكن الآن في أجزاء كثيرة من العالم ، أصبح هطول الأمطار خطرًا خطيرًا.

الترسيب الحمضي (المطر والضباب والثلج) هو هطول تكون حموضته أعلى من المعتاد. مقياس الحموضة هو قيمة الرقم الهيدروجيني (مؤشر الهيدروجين). يتدرج مقياس الأس الهيدروجيني من 02 (شديد الحموضة) إلى 7 (محايد) إلى 14 (قلوي) مع النقطة المحايدة ( ماء نقي) يحتوي على الرقم الهيدروجيني = 7. تبلغ درجة حموضة مياه الأمطار في الهواء النظيف 5.6. كلما انخفضت قيمة الأس الهيدروجيني ، زادت الحموضة. إذا كانت حموضة الماء أقل من 5.5 ، فإن الترسيب يعتبر حمضيًا. على مساحات شاسعة من الصناعة الدول المتقدمةفي العالم ، يتساقط هطول الأمطار ، حيث تتجاوز حموضته القيمة الطبيعية من 10 إلى 1000 مرة (рН = 5-2.5).

يُظهر التحليل الكيميائي للترسيب الحمضي وجود أحماض الكبريتيك (H 2 SO 4) وأحماض النيتريك (HNO 3). يشير وجود الكبريت والنيتروجين في هذه الصيغ إلى أن المشكلة تتعلق بإطلاق هذه العناصر في الغلاف الجوي. عندما يتم حرق الوقود ، يدخل ثاني أكسيد الكبريت إلى الهواء ، ويتفاعل النيتروجين الجوي أيضًا مع الأكسجين الجوي وتتشكل أكاسيد النيتروجين.

تتفاعل هذه المنتجات الغازية (ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتريك) مع الماء الجوي لتكوين الأحماض (النيتريك والكبريت).

في النظم الإيكولوجية المائية ، يتسبب المطر الحمضي في موت الأسماك والحياة المائية الأخرى. يؤثر تحمض المياه في الأنهار والبحيرات بشكل خطير على الحيوانات البرية ، حيث أن العديد من الحيوانات والطيور هي جزء من سلاسل الغذاء التي تبدأ في النظم البيئية المائية.

إلى جانب موت البحيرات ، أصبح تدهور الغابات واضحًا أيضًا. تعمل الأحماض على تكسير الطبقة الشمعية الواقية من الأوراق ، مما يجعل النباتات أكثر عرضة للحشرات والفطريات وغيرها. الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. أثناء الجفاف ، يتبخر المزيد من الرطوبة من خلال الأوراق التالفة.

يساهم تسرب المغذيات من التربة وإطلاق العناصر السامة في إبطاء نمو الأشجار وموتها. يمكن الافتراض أن ما يحدث للأنواع البرية من الحيوانات عندما تموت الغابات.

إذا انهار النظام البيئي للغاباتثم يبدأ تآكل التربة ، ويصبح انسداد الخزانات والفيضانات وتدهور إمدادات المياه كارثيًا.

نتيجة لتحمض التربة ، يتم إذابة العناصر الغذائية الحيوية للنباتات ؛ يتم نقل هذه المواد عن طريق المطر إلى المياه الجوفية. في الوقت نفسه ، يتم أيضًا تسريب المعادن الثقيلة من التربة ، والتي تمتصها النباتات بعد ذلك ، مما يتسبب في أضرار جسيمة لها. باستخدام مثل هذه النباتات للطعام ، يتلقى الشخص أيضًا جرعة متزايدة من المعادن الثقيلة معها.

عندما تتدهور حيوانات التربة ، تنخفض الغلة ، تتدهور جودة المنتجات الزراعية ، وهذا كما نعلم يؤدي إلى تدهور صحة السكان.

تحت تأثير الأحماض من الصخور والمعادن ، يتم إطلاق الألمنيوم ، وكذلك الزئبق والرصاص. والتي تنتهي بعد ذلك في المياه السطحية والجوفية. يمكن أن يسبب الألمنيوم مرض الزهايمر الشيخوخة المبكرة. المعادن الثقيلة في مياه طبيعية، تؤثر سلبًا على الكلى والكبد والجهاز العصبي المركزي ، مما يتسبب في أمراض الأورام المختلفة. قد تظهر العواقب الوراثية للتسمم بالمعادن الثقيلة بعد 20 عامًا أو أكثر ، وليس فقط في أولئك الذين يستخدمونها المياه القذرةولكن أيضا في نسلهم.

يؤدي المطر الحمضي إلى تآكل المعادن والدهانات والمركبات الاصطناعية ، ويدمر الآثار المعمارية.

تعتبر الأمطار الحمضية أكثر شيوعًا في البلدان الصناعية ذات الطاقة المتطورة للغاية. خلال العام ، تطلق محطات الطاقة الحرارية الروسية حوالي 18 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى ذلك ، بسبب انتقال الهواء الغربي ، تأتي مركبات الكبريت من أوكرانيا وأوروبا الغربية.

لمكافحة الأمطار الحمضية ، يجب بذل الجهود للحد من انبعاثات المواد الحمضية من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. ولهذا تحتاج إلى:

استخدام الفحم منخفض الكبريت أو إزالة الكبريت منه

تركيب فلاتر لتنقية المنتجات الغازية

استخدام مصادر الطاقة البديلة

يظل معظم الناس غير مبالين بمشكلة المطر الحمضي. هل ستنتظر بلا مبالاة موت المحيط الحيوي أم أنك ستتصرف؟

المطر الحمضي مشكلة شائعة في العديد من المناطق حول العالم. إنها تشكل خطرا جسيما على الإنسان والبيئة. لذلك ، من الضروري التعامل مع هذه المشكلة بشكل صحيح ، وتحديدها في الوقت المناسب ، مما سيتيح لك حماية نفسك من مثل هذا التأثير السلبي.

المطر الحمضي - ما هو؟

من المعتقد أن أي ترسيب يجب أن يكون له حموضة في حدود 5.6-5.8 درجة حموضة. في هذه الحالة ، الماء الذي يسقط في منطقة معينة هو محلول حمضي قليلاً. لا يشكل خطرا على البيئة وغير ضار بالبشر.

ما هو المطر الحمضي

إذا زادت حموضة الترسيب ، فإنها تسمى حمضية. عادةً ما يكون المطر حمضيًا قليلاً ، وهو ما يفسره التفاعل الكيميائي الذي يحدث في الهواء بين ثاني أكسيد الكربون والماء. نتيجة لهذا التفاعل ، يتكون حمض الكربونيك. هي التي تعطي المطر خصائص حمضية قليلاً. تفسر الزيادة في حموضة هطول الأمطار بوجود ملوثات مختلفة في تكوين الطبقات السفلية من الغلاف الجوي.

في أغلب الأحيان ، تحدث هذه الظاهرة بسبب أكسيد الكبريت. يدخل في تفاعل كيميائي ضوئي ، مما يؤدي إلى تكوين أنهيدريد الكبريتيك. تتفاعل هذه المادة مع الماء الذي ينتهي بتكوين حامض الكبريتيك. يتأكسد تدريجيا رطوبة عاليةهواء. والنتيجة هي حمض كبريتيك خطير بشكل خاص.

مادة كيميائية أخرى تسبب المطر الحمضي هي أكسيد النيتريك. يتفاعل كيميائيًا مع جزيئات الهواء والماء بنفس الطريقة ، مكونًا مركبات خطرة. يتمثل الخطر الرئيسي لهذا التساقط في أنها لا تختلف ظاهريًا عن العادية في اللون أو الرائحة.

أسباب المطر الحمضي

تسمى أسباب هطول الأمطار ذات الحموضة العالية:

لماذا يتكون المطر الحمضي؟

• عادم المركبهالتي تعمل بالبنزين. عند الاحتراق ، تدخل مواد ضارة إلى الغلاف الجوي وتلوثه ؛
• تشغيل محطات الطاقة الحرارية. لإنتاج الطاقة ، يتم حرق ملايين الأطنان من الوقود ، مما يؤثر سلبًا على البيئة ؛
• استخراج ومعالجة واستخدام مختلف المعادن(خام ، غاز ، فحم) ؛
• نتيجة الانفجارات البركانيةعند دخول الكثير من الانبعاثات المسببة للأحماض إلى البيئة ؛
• العمليات النشطة لتحلل المخلفات البيولوجية. نتيجة لذلك ، يتم تكوين مركبات نشطة كيميائيًا (الكبريت والنيتروجين) ؛
• نشاط المنشآت الصناعيةتعمل في تشغيل المعادن والهندسة الميكانيكية وإنتاج المنتجات المعدنية ؛
• الاستخدام الفعال للهباء الجوي والبخاخاتتحتوي على كلوريد الهيدروجين الذي يؤدي إلى تلوث الهواء.
• استخدام مكيفات الهواء ومعدات التبريد. إنهم يعملون على حساب الفريون ، الذي يشكل تسربه خطورة على البيئة بشكل خاص ؛
• إنتاج مواد البناء. في عملية تصنيعها ، تتشكل انبعاثات ضارة تؤدي إلى هطول أمطار حمضية ؛
• تسميد التربة بالمركبات المحتوية على النيتروجينالتي تلوث الغلاف الجوي تدريجيًا.

تأثير المطر الحمضي على الإنسان والبيئة

يعتبر الترسيب الملوث بالمواد الحمضية خطيرًا جدًا على النظام البيئي بأكمله - النباتات والحيوانات والبشر. مثل هذه الأمطار يمكن أن تثير مشاكل بيئية خطيرة تتطلب نهجا متكاملا لحلها.

عندما تصل الأمطار الحمضية إلى التربة ، يتم تدمير العناصر الغذائية اللازمة للنمو الطبيعي للنباتات. إنهم يرسمون المعادن (الرصاص والألومنيوم) التي تشكل خطراً على البشر ، والتي كانت سابقاً في حالة غير نشطة ، على سطح التربة. مع التعرض المطول للتربة لهذا العامل ، يصبح غير مناسب لزراعة المحاصيل. ويستغرق استعادة ممتلكاته أكثر من عام عمل شاقالمتخصصين.

نفس التأثير السلبي لهطول الأمطار مع ارتفاع الحموضة يحدث أيضًا على حالة المسطحات المائية. تصبح غير مناسبة لنمو الأسماك والطحالب بسبب اختلال توازنها. بيئة طبيعيةمقيم.

كما أن ارتفاع حموضة الترسيب يؤدي إلى تلوث الهواء. تمتلئ الكتل الهوائية بكمية هائلة من الجسيمات السامة التي يستنشقها الإنسان وتبقى على سطح المباني. إنهم يدمرون أعمال الطلاء والمواد المواجهة والهياكل المعدنية. ونتيجة لذلك ، فإن مظهر المباني والآثار والسيارات وكل ما هو في الهواء الطلق ينزعج.

آثار الترسيب الحمضي

تؤدي الأمطار الحمضية إلى مشاكل بيئية عالمية تؤثر على كل شخص:

• يتغير النظام البيئي للأجسام المائية ، مما يؤدي إلى موت الأسماك والطحالب ؛
• لا يمكن استخدام المياه من الخزانات الملوثة بسبب زيادة تركيز السموم في تركيبتها ؛
• الأضرار التي تلحق بأوراق وجذور الأشجار ، مما يؤدي إلى موتها ؛
• التربة ، حيث يتم ملاحظة زيادة حموضة هطول الأمطار باستمرار ، تصبح غير مناسبة لنمو أي نبات.

للأمطار الحمضية تأثير سلبي ليس فقط على حالة النباتات والحيوانات ، ولكن أيضًا على حياة الإنسان. يؤثر موت الماشية وأنواع الأسماك التجارية والمحاصيل بشكل سلبي على الوضع الاقتصادي في الدولة. ويؤدي الضرر الذي يلحق بالممتلكات (تكسية المباني ، الأشياء التي تمثل الذاكرة المعمارية أو التاريخية) إلى تكاليف إضافية لترميمها.

هذا هطول الأمطار له تأثير سلبي للغاية على صحة السكان. سيشعر الأشخاص المصابون بأمراض الجهاز التنفسي المزمنة ، والذين يقعون في المنطقة المتأثرة بالأمطار الحمضية ، بحالة أسوأ.

النباتات والأسماك والحيوانات الموجودة في المنطقة التي يتم فيها ملاحظة هذا هطول الأمطار باستمرار تشكل خطورة كبيرة على الناس. تناول بانتظام مثل هذه الأطعمة ، ومركبات الزئبق والرصاص والألمنيوم تخترق الجسم. المواد الموجودة في المطر الحمضي تسبب البشر أمراض خطيرة. أنها تتداخل مع القلب والأوعية الدموية الجهاز العصبيوالكبد والكلى يسبب التسمم والطفرات الجينية.

كيف تحمي نفسك من المطر الحمضي

يعتبر هطول الأمطار مع الحموضة العالية مشكلة خطيرة في الصين وروسيا والولايات المتحدة ، حيث يوجد العديد من شركات المعادن الضارة وتعدين الفحم. من المستحيل التعامل مع هذه المشكلة محليًا. من الضروري اتخاذ إجراءات شاملة لضمان تفاعل العديد من الدول. يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على تطوير أنظمة علاج فعالة من شأنها تقليل الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي.

يمكن للشخص العادي أن يحمي نفسه من آثار المطر الحمضي بمظلة ومعطف واق من المطر. من المستحسن عدم الخروج على الإطلاق طقس سيئ. أثناء المطر ، من الضروري إغلاق جميع النوافذ وعدم فتحها لبعض الوقت بعد انتهائها.

المطر الحمضي مشكلة بيئية خطيرة يسببها التلوث. إن ظهورهم المتكرر لا يخيف العلماء فحسب ، بل يخيفهم أيضًا الناس العاديين، لأن مثل هذا هطول الأمطار يمكن أن يكون له تأثير سلبي على صحة الإنسان. يتميز المطر الحمضي بانخفاض درجة الحموضة. بالنسبة لهطول الأمطار العادي ، يكون هذا الرقم 5.6 ، وحتى الانتهاك الطفيف للمعيار محفوف بعواقب وخيمة على الكائنات الحية التي سقطت في المنطقة المصابة.

مع حدوث تحول كبير ، يؤدي انخفاض مستوى الحموضة إلى موت الأسماك والبرمائيات والحشرات. أيضًا في المنطقة التي يُلاحظ فيها هطول الأمطار ، يمكن للمرء أن يلاحظ حروقًا حمضية على أوراق الأشجار ، وموت بعض النباتات.

الآثار السلبية للأمطار الحمضية موجودة أيضًا للبشر. بعد عاصفة ممطرة ، تتراكم الغازات السامة في الغلاف الجوي ، ويُنصح بشدة بعدم استنشاقها. المشي لمسافة قصيرة في المطر الحمضي يمكن أن يسبب الربو وأمراض القلب والرئة.

المطر الحمضي: الأسباب والعواقب

كان المطر الحمضي مشكلة لفترة طويلة. الطابع العالمي، وعلى كل سكان الكوكب أن يفكروا في مساهمتهم في هذه الظاهرة الطبيعية. جميع المواد الضارة التي تدخل الهواء أثناء حياة الإنسان لا تختفي في أي مكان ، بل تبقى في الغلاف الجوي وتعود عاجلاً أم آجلاً إلى الأرض على شكل ترسيب. في الوقت نفسه ، فإن عواقب المطر الحمضي خطيرة للغاية لدرجة أن القضاء عليها يستغرق أحيانًا مئات السنين.

من أجل معرفة ما يمكن أن تكون عليه عواقب المطر الحمضي ، يجب على المرء أن يفهم مفهوم الظاهرة الطبيعية قيد الدراسة. لذلك يتفق العلماء على أن هذا التعريف ضيق للغاية بحيث لا يمكن تحديده مشكلة عالمية. من المستحيل مراعاة الأمطار فقط - البرد الحمضي والضباب والثلوج هي أيضًا ناقلات للمواد الضارة ، لأن عمليات تكوينها متطابقة إلى حد كبير. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تظهر غازات سامة أو غيوم غبار أثناء الطقس الجاف. هم أيضا نوع من الترسيب الحمضي.

أسباب المطر الحمضي

يعود سبب الأمطار الحمضية إلى حد كبير إلى العامل البشري. يؤدي تلوث الهواء المستمر بالمركبات المكونة للحمض (أكاسيد الكبريت وكلوريد الهيدروجين والنيتروجين) إلى اختلال التوازن. والموردون الرئيسيون لهذه المواد في الغلاف الجوي هم الشركات الكبيرة ، ولا سيما تلك التي تعمل في مجال التعدين ، ومعالجة المنتجات الزيتية ، وحرق الفحم أو زيت الوقود. على الرغم من توافر الفلاتر وأنظمة التنقية ، إلا أن مستوى التكنولوجيا الحديثة لا يزال لا يقضي تمامًا على الأثر السلبي للنفايات الصناعية.

أيضًا ، يرتبط المطر الحمضي بزيادة المركبات على هذا الكوكب. غازات العادم ، وإن كانت بنسب صغيرة ، تحتوي أيضًا على مركبات حمضية ضارة ، ومن حيث عدد السيارات ، يصبح مستوى التلوث حرجًا. تساهم محطات الطاقة الحرارية أيضًا ، بالإضافة إلى العديد من الأدوات المنزلية ، مثل الهباء الجوي ومنتجات التنظيف وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى التأثير البشري ، يمكن أن تحدث الأمطار الحمضية أيضًا بسبب بعض العمليات الطبيعية. لذا فإن النشاط البركاني يؤدي إلى ظهورها ، حيث تنبعث منه كمية كبيرة من الكبريت. بالإضافة إلى أنها تشكل مركبات غازية أثناء تحلل بعض المواد العضوية مما يؤدي أيضًا إلى تلوث الهواء.

كيف يتكون المطر الحمضي؟

تتفاعل جميع المواد الضارة المنبعثة في الهواء مع الطاقة الشمسية وثاني أكسيد الكربون أو الماء ، مما ينتج عنه مركبات حمضية. جنبا إلى جنب مع قطرات الرطوبة ، ترتفع في الغلاف الجوي وتشكل السحب. نتيجة لذلك ، تحدث أمطار حمضية ، وتتشكل رقاقات الثلج أو أحجار البرد ، والتي تعيد جميع العناصر الممتصة إلى الأرض.

في بعض المناطق ، لوحظت انحرافات عن المعيار 2-3 وحدات: مستوى الحموضة المسموح به هو 5.6 درجة حموضة ، ولكن في الصين ومنطقة موسكو انخفض هطول الأمطار بمؤشرات 2.15 درجة الحموضة. في الوقت نفسه ، من الصعب جدًا التنبؤ بالضبط بمكان ظهور المطر الحمضي ، لأن الرياح يمكن أن تحمل السحب المتكونة بعيدًا جدًا عن مكان التلوث.

تكوين المطر الحمضي

المكونات الرئيسية للمطر الحمضي هي أحماض الكبريتيك والكبريت ، وكذلك الأوزون ، الذي يتكون أثناء العواصف الرعدية. هناك أيضًا مجموعة متنوعة من النيتروجين للترسيب ، حيث تكون النواة الرئيسية هي أحماض النيتريك والنيتروجين. في حالات نادرة ، يمكن أن يحدث المطر الحمضي بسبب نسبة عالية من الكلور والميثان في الغلاف الجوي. يمكن أن تتساقط المواد الضارة الأخرى أيضًا ، اعتمادًا على تركيبة الصناعة و النفايات المنزليةالتي تدخل الهواء في منطقة معينة.

العواقب: المطر الحمضي

المطر الحمضي وآثاره موضوع دائم للمراقبة للعلماء في جميع أنحاء العالم. لسوء الحظ ، فإن توقعاتهم مخيبة للآمال للغاية. إن هطول الأمطار بمستوى منخفض من الحموضة يشكل خطورة على النباتات والحيوانات والبشر. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي إلى مشاكل بيئية أكثر خطورة.

بمجرد وصول الأمطار الحمضية إلى التربة ، تدمر العديد من العناصر الغذائية التي تحتاجها النباتات للنمو. عند القيام بذلك ، يقومون أيضًا بسحب المعادن السامة إلى السطح. من بينها الرصاص والألمنيوم وما إلى ذلك. مع وجود محتوى حمضي مركّز بدرجة كافية ، يؤدي هطول الأمطار إلى موت الأشجار ، وتصبح التربة غير مناسبة لزراعة المحاصيل ، ويستغرق الأمر سنوات لاستعادتها!

نفس الشيء يحدث مع المسطحات المائية. تكوين المطر الحمضي يخل بالتوازن بيئة طبيعيةالأمر الذي يؤدي إلى موت الأسماك ، فضلاً عن تباطؤ نمو الطحالب. وبالتالي ، يمكن أن يختفي جسم مائي كامل لفترة طويلة.

قبل أن يصطدم بالأرض ، يشق المطر الحمضي طريقه عبر الكتل الهوائية ، تاركًا جزيئات من المواد السامة في الهواء. هذا يؤثر سلبًا للغاية على صحة الحيوانات والبشر ، كما يتسبب في أضرار جسيمة للمباني. العديد من مواد الطلاء والورنيش والواجهات ، تبدأ الهياكل المعدنية في الذوبان بمجرد سقوط القطرات عليها! نتيجة لذلك ، سيتضرر مظهر المنزل أو النصب التذكاري أو السيارة بشكل دائم.

المشاكل البيئية العالمية التي يمكن أن تسببها الأمطار الحمضية:

1. التغييرات في النظام البيئي للأجسام المائية ، نتيجة لذلك - موت النباتات والحيوانات. لا يمكن استخدام هذه المصادر للشرب ، لأن محتوى المعادن الثقيلة فيها سيكون أعلى بعدة مرات من القاعدة.
2. أضرار كبيرة في أوراق الشجر وجذورها مما يحرمها من الحماية من الصقيع والعديد من الأمراض. المشكلة ذات صلة خاصة في حالة الأشجار الصنوبرية، والتي تكون "مستيقظة" حتى في البرد القارس.
3. تلوث التربة بالمواد السامة. جميع النباتات الموجودة في المنطقة المصابة من التربة ستضعف بالتأكيد أو تموت تمامًا. جميع العناصر الضارة تأتي مع عناصر مفيدة. لسوء الحظ ، لم يتبق سوى عدد قليل جدًا.

آثار المطر الحمضي على الإنسان

من خلال دراسة هطول الأمطار الحمضية وأسبابها وعواقبها ، لا يهتم العلماء بالطبيعة فحسب ، بل يهتمون بها أيضًا حياة الانسان. نفوق الماشية ، أسماك تجارية، المحاصيل - كل هذا يؤثر بشكل كبير على مستوى المعيشة والوضع الاقتصادي في أي بلد.

إذا نسيت الضرر الذي يلحق بالممتلكات أو المشاكل الاقتصادية لفترة من الوقت وفكرت بشكل مباشر في الصحة ، فإن الصورة تظهر محبطة أيضًا. أي مرض مرتبط الجهاز التنفسيمن شخص ، سوف يتفاقم إذا دخل المريض المنطقة المصابة أثناء أو بعد المطر الحمضي.

من الخطورة أيضًا الأسماك والحيوانات التي يمكن أن تؤكل في المنطقة. قد تحتوي على مركبات سامة من الزئبق والرصاص والمنغنيز والألمنيوم. توجد دائمًا أيونات المعادن الثقيلة في المطر الحمضي نفسه. بمجرد دخولها إلى جسم الإنسان ، فإنها تسبب التسمم ، مرض خطيرالكلى والكبد وانسداد القنوات العصبية وتشكيل جلطات الدم. قد تستغرق بعض تأثيرات المطر الحمضي جيلًا حتى تظهر ، لذا فإن حماية نفسك من المواد السامة ضرورية أيضًا من أجل الأجيال القادمة.

كيف تحمي نفسك من الأمطار الحمضية وتمنع حدوثها

اليوم ، تتعرض الولايات المتحدة وروسيا والصين لخطر الأمطار الحمضية. إنه على أراضي هذه البلدان أن معظم مصانع معالجة الفحم و المؤسسات المعدنية. ومع ذلك ، فإن الخطر يلوح في الأفق أيضًا على اليابان وكندا ، حيث يمكن أن تكون الرياح هي السبب وراء الأمطار الحمضية. وفقًا لبعض الدراسات ، إذا لم يتم اتخاذ تدابير وقائية ، فسيتم استكمال هذه القائمة من قبل أكثر من اثني عشر دولة في المستقبل القريب جدًا.

يكاد يكون من غير المجدي التعامل مع مشكلة الأمطار الحمضية محليًا. لتغيير الوضع في الجانب الأفضلهناك حاجة إلى تدابير شاملة لا يمكن تحقيقها إلا بتفاعل دول عديدة. يواصل العلماء العمل على أنظمة تنظيف جديدة ، في محاولة لتقليل إطلاق المواد الضارة في الغلاف الجوي ، ومع ذلك ، فإن نسبة الترسيب الحمضي تتزايد فقط.

لحماية نفسك من الآثار السلبية للأمطار الحمضية ، تأكد من استخدام مظلة ومعطف واق من المطر في الطقس الرطب. أسوأ شيء هو الحصول على قطرات في مناطق مفتوحة من الجلد. في الوقت نفسه ، يجب أن يكون مفهوما أنه من المستحيل التمييز بين المطر الحمضي والمطر العادي بالعين المجردة ، لذلك يجب مراعاة الاحتياطات باستمرار.

إذا سمعت أن المطر الحمضي سوف يسقط في منطقتك ، فحاول ألا تخرج في الوقت المحدد. أيضًا ، ابق في المنزل لبضع ساعات أخرى بعد المطر أو الثلج أو البرد ، وأغلق النوافذ والأبواب بإحكام حتى لا تدخل المواد السامة في الهواء إلى الغرفة.

في في الآونة الأخيرةفي كثير من الأحيان يمكنك سماع أن المطر الحمضي قد بدأ. يحدث عندما تتفاعل الطبيعة والهواء والماء مع ملوثات مختلفة. يؤدي هذا الترسيب إلى عدد من النتائج السلبية:

• أمراض في البشر.
• موت النباتات الزراعية.
• الحد من مساحات الغابات.

المطر الحمضي ناتج عن الانبعاثات الصناعية مركبات كيميائيةواحتراق المنتجات النفطية وأنواع الوقود الأخرى. هذه المواد تلوث الغلاف الجوي. ثم تتفاعل الأمونيا والكبريت والنيتروجين ومواد أخرى مع الرطوبة ، مما يتسبب في أن يصبح المطر حمضيًا.

لأول مرة في التاريخ البشريتم تسجيل المطر الحمضي في عام 1872 ، وبحلول القرن العشرين أصبحت هذه الظاهرة متكررة للغاية. المطر الحمضي يسبب أكبر قدر من الضرر للولايات المتحدة و الدول الأوروبية. بالإضافة إلى ذلك ، طور دعاة حماية البيئة خريطة خاصة توضح المناطق الأكثر تعرضًا للأمطار الحمضية الخطرة.

أسباب المطر الحمضي

أسباب هطول الأمطار السامة من صنع الإنسان وطبيعية. نتيجة لتطور الصناعة والتكنولوجيا ، بدأت المصانع والمصانع والشركات المختلفة في إطلاق كميات هائلة من أكاسيد النيتروجين والكبريت في الهواء. لذلك ، عندما يدخل الكبريت الغلاف الجوي ، فإنه يتفاعل مع بخار الماء ، مكونًا حامض الكبريتيك. يحدث الشيء نفسه مع ثاني أكسيد النيتروجين ، يتكون حمض النيتريك ، ويتساقط مع هطول الأمطار في الغلاف الجوي.

غازات العادم هي مصدر آخر لتلوث الهواء. النقل على الطرق. بمجرد وصولها إلى الهواء ، تتأكسد المواد الضارة وتسقط على الأرض في شكل مطر حمضي. يحدث ترسيب النيتروجين والكبريت في الغلاف الجوي نتيجة احتراق الفحم الخث في محطات الطاقة الحرارية. تدخل كمية كبيرة من أكسيد الكبريت إلى الهواء أثناء معالجة المعادن. تنبعث مركبات النيتروجين أثناء إنتاج مواد البناء.

يحتوي جزء معين من الكبريت في الغلاف الجوي أصل طبيعيعلى سبيل المثال ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكبريت بعد ثوران بركاني. يمكن إطلاق المواد المحتوية على النيتروجين في الهواء نتيجة نشاط بعض ميكروبات التربة وتصريفات البرق.

آثار المطر الحمضي

هناك عواقب كثيرة للمطر الحمضي. يمكن للأشخاص الذين يقعون في مثل هذا المطر أن يدمروا صحتهم. هذه الظاهرة الجوية تسبب الحساسية والربو والسرطان. كما أن الأمطار تلوث الأنهار والبحيرات فتصبح المياه غير صالحة للاستعمال. جميع سكان المياه في خطر ، ويمكن أن تموت أعداد كبيرة من الأسماك.

يتساقط المطر الحمضي على الأرض ويلوث التربة. هذا يستنفد خصوبة الأرض ، ويقلل من عدد المحاصيل. بما أن هطول الأمطار يتساقط على مساحات شاسعة فإنه يؤثر سلبًا على الأشجار مما يساهم في تجفيفها. نتيجة للتأثير العناصر الكيميائية، عمليات التمثيل الغذائي في الأشجار تتغير ، يتم إعاقة تطور الجذور. تصبح النباتات حساسة للتغيرات في درجات الحرارة. بعد أي مطر حمضي ، يمكن للأشجار أن تتساقط أوراقها فجأة.

يعد تدمير الآثار الحجرية والأشياء المعمارية من العواقب الأقل خطورة لهطول الأمطار السامة. كل هذا يمكن أن يؤدي إلى انهيار المباني العامة ومنازل عدد كبير من الناس.

نحن بحاجة إلى التفكير بجدية في مشكلة المطر الحمضي. تعتمد هذه الظاهرة بشكل مباشر على أنشطة الناس ، وبالتالي من الضروري تقليل كمية الانبعاثات التي تلوث الغلاف الجوي بشكل كبير. عندما يتم تقليل تلوث الهواء إلى الحد الأدنى ، سيكون الكوكب أقل عرضة لهطول الأمطار الخطرة مثل المطر الحمضي.

حل مشكلة الأمطار الحمضية البيئية

مشكلة المطر الحمضي مشكلة عالمية بطبيعتها. في هذا الصدد ، لا يمكن حلها إلا إذا تضافرت جهود عدد كبير من الناس. تتمثل إحدى الطرق الرئيسية لحل هذه المشكلة في تقليل الانبعاثات الصناعية الضارة في الماء والهواء. من الضروري في جميع المؤسسات استخدام فلاتر التنظيف والمرافق. الحل الأكثر تكلفة على المدى الطويل ، ولكنه أيضًا أكثر الحلول الواعدة للمشكلة هو إنشاء مؤسسات صديقة للبيئة في المستقبل. يجب استخدام جميع التقنيات الحديثة مع مراعاة تقييم تأثير الأنشطة على البيئة.

تسبب وسائل النقل الحديثة الكثير من الضرر للغلاف الجوي. من غير المحتمل أن يتخلى الناس عن السيارات في المستقبل القريب. ومع ذلك ، اليوم صديقة للبيئة جديدة مركبات. هذه هي السيارات الهجينة والكهربائية. حازت سيارات مثل Tesla بالفعل على اعتراف في دول مختلفةسلام. تعمل على بطاريات خاصة. كما تكتسب الدراجات البخارية الكهربائية شعبية تدريجية. بالإضافة إلى ذلك ، لا تنس النقل الكهربائي التقليدي: الترام ، وحافلات الترولي ، والمترو ، والقطارات الكهربائية.

لا ينبغي أن ننسى أن تلوث الهواء يقوم به الناس أنفسهم. ليست هناك حاجة للاعتقاد بأن شخصًا آخر هو المسؤول عن هذه المشكلة ، وهذا تحديدًا لا يعتمد عليك. هذا ليس صحيحا تماما بالطبع ، شخص واحد غير قادر على صنع انبعاثات سامة و مواد كيميائيةفي الغلاف الجوي بكميات كبيرة. ومع ذلك ، فإن الاستخدام المنتظم لسيارات الركاب يؤدي إلى حقيقة أنك تطلق غازات العادم بانتظام في الغلاف الجوي ، وبالتالي يصبح هذا سببًا للأمطار الحمضية.

لسوء الحظ ، ليس كل الناس على دراية بمشكلة بيئية مثل المطر الحمضي. حتى الآن ، هناك العديد من الأفلام والمقالات في المجلات والكتب حول هذه المشكلة ، بحيث يمكن لكل شخص بسهولة ملء هذه الفجوة وإدراك المشكلة والبدء في العمل لصالح حلها.