Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.(2011г.)

Районная научно – практическая конференция

Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.

                                                                                                       Автор работы:

                                                                                  Слюсаренко Мария

                                                                                         обучающаяся 11 класса,
                                                                                        МОУ «Усть-Удинская            
                                                                                        СОШ №2»

                                                                                                                                                   
                                                                           Руководитель:

                                                                            учитель химии -биологии

                                                                            Щукина Н. Г.  

                                                   п.  Усть-Уда, 2011г.

Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.

Слюсаренко Мария

учащаяся 11 класса, МОУ «Усть – Удинская СОШ №2»

                                                             Аннотация.

Когда специалисты говорят о кислотных дождях, обычно вспоминают один очень неприятный случай, который произошел в США в конце 70-х годов. Тогда в небольшом городке Уилинге в штате Западная Виргиния три дня моросил дождь, который был кислее лимонного   сока.
  В обычных осадках, выпадающих в виде, дождя, тоже содержится некоторое количество кислоты, и это считается нормальным. Но на этот раз кислотность превосходила нормальную в 5 тысяч раз. Так что же такое кислотные дожди?
    В своей работе мы рассказываем о причинах возникновения  кислотных дождей, их влиянии на окружающую среду  и живые организмы . В практической части были проведены исследования  степени проявления кислотных дождей в нашей местности на растениях –индикаторах.

    Цель нашей работы - определить степень проявления кислотных дождей в нашей местности.  
  Для достижения  цели были  поставлены задачи:  

1.) Изучить   литературу  по данной  проблеме.

 2.) Провести исследование степени  поражения   растений –индикаторов  кислотными осадками на разных участках имеющих различную удаленность от источников местного антропогенного воздействия;

3) Сделать заключение  о концентрации загрязняющих веществ в нашей местности.

 
 При написании работы использован информационно- исследовательский метод.

Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.

Слюсаренко Мария.

учащаяся  11 класса, МОУ «Усть – Удинская СОШ №2»

План исследования.

Прежде всего, надо сказать, что в самой природе кислотных дождей не существует. Кислотными становятся обычные дожди. Причина их возникновения в том, что практически во всех странах мира с каждым годом увеличивается загрязненность воздуха. Это происходит за счет сжигания ископаемого топлива: угля, нефти, газа. В результате в атмосферу выделяется огромное количество кислотообразующих газов: сернистого ангидрида и оксидов азота. Эти вещества содержатся также и в выхлопных газах. Они загрязняют атмосферу и не только надолго остаются в ней, но и переносятся на большие расстояния, на сотни и даже на тысячи километров. Когда же идет дождь, эти загрязнители соединяются в атмосфере с влагой, и тогда обычные осадки в виде дождя становятся опасным кислотным дождем.

Не пользуясь сложным оборудованием и реактивами, мы  определили  степень проявления кислотных дождей в нашей местности. Для этого мы  использовали  видимые признаки повреждения растений-индикаторов.

                 Рис.1. Чувствительность  растений к загрязнению кислотными осадками

Видимым признаком повреждения растений является некроз. Некроз растений — это омертвление участка тканей растений, чаще отмирание листьев или хвои. По степени проявления некрозов мы сделали  заключение о концентрации загрязняющих веществ.

Рис.2. Развитие некрозов сосновой хвои при увеличении концентрации диоксида серы в  
           воздухе.

Главными признаками кислотного угнетения также являются:

• изреживание кроны из-за преждевременного опадения листвы, сбрасывание хвои, сухость и безжизненность коры;
• красно-коричневая суховершинность у голосеменных растений и красно-коричневый некроз хвои и веток; 
• слишком много шишек у хвойных деревьев; 
• у ели отмечается синдром плакучести — вяло обвисшие вниз ветки, потерявшие большую часть прошлогодней хвои, выступление смолы на ветвях и стволах в охвоенной области кроны;
• у пихты образуется так называемое «гнездо аиста»: похожая на гнездо форма кроны, разветвление без центрального побега; замедление роста в высоту; боковые ветви образуют болезненные побеги.

      Принято выделять следующие степени повреждения растений, которые могут коррелироваться со степенью загрязнения атмосферы диоксидом серы, поскольку он, по мнению специалистов, наиболее опасен для лесов:

0 — без признаков повреждения;

1 — слабо поврежденные;

2 — повреждение средней степени;

3 - сильно поврежденные;

4 — засохшие.

1. Мы выбрали  площадку с деревьями – индикаторами(сосна).

Исследовали три участка леса(выборка  из десяти деревьев) в разных районах посёлка:

Центральный парк – участок №1.

Парк по улице Орджоникидзе – участок №2.

Участок леса за посёлком Усть – Уда – участок №3.

2)Уточнили  местные источники загрязнения атмосферы.

 Проводя исследования, мы выяснили, что местными источниками загрязнения атмосферы, являются: котельные МУП «Тепловодоканал», печные трубы частных домов, выхлопные газы  автомобилей, а в весенний и летний периоды- лесные пожары.

3)Провели  визуальное обследование состояния растений – индикаторов.

   
Изучив состояние деревьев на всех участках, получили следующие результаты:

      Таб.1.  Признаки повреждения растений.

Таб.2.   Степень повреждения растений.

4)Обработали  материал и сделали  выводы.

Вывод.

    Для проведения исследования мы выбрали несколько площадок, имеющих различную удаленность от источников местного антропогенного воздействия. Уточнили местные источники загрязнения атмосферы диоксидом серы и оксидами азота, возможность приноса кислотных дождей.

Провели визуальное обследование состояния растений-индикаторов (в данном случае сосны) на данных площадках. Обработали материалы и сделали следующий вывод:                                                               что воздействие кислотных дождей на нашу местность в основном не выявлено. Лишь на участке №1 зафиксированы значительные признаки повреждений. А именно: красно – коричневая сухость вершин отмечена на 50% растений; сухость и безжизненность коры на 30%; отсутствие коры на 60%; некроз веток и хвои в средней степени. На участках №2 и №3 видимые повреждения отсутствуют. Некроз веток и хвои также отсутствует, так как в нашем посёлке и районе отсутствуют промышленные предприятия, которые являются основным источником выбросов диоксида серы. Учитывая большое влияние розы ветров на распространённость кислотных осадков, в дальнейшем мы планируем провести  исследования, учитывая этот фактор.

Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.

Слюсаренко Мария

учащаяся  11 класса, МОУ «Усть – Удинская СОШ №2»

                                                                  Научная статья.

Природными источниками поступления диоксида серы в атмосферу являются главным образом вулканы и лесные пожары. Естественная фоновая концентрация SО2 в атмосфере достаточно стабильна, включена в биохимический круговорот и для экологически благополучных территорий России равна 0,39 мкг/м3 (Арктика) – 1,28 мкг/м3 (средние широты). Эти концентрации значительно ниже принятого в мировой практике предельно допустимого значения (ПДК) по SО2, равного 15 мкг/м3.

Общее количество диоксида серы антропогенного происхождения в атмосфере сейчас значительно превышает ее естественное поступление и составляет в год около 100 млн т (для сравнения: природные выбросы SO2 в год равны примерно 20 млн т). Из них на долю США приходится 20%, на долю России – менее 10%. Диоксид серы образуется при сжигании богатого серой горючего, такого, как уголь и мазут (содержание серы в них колеблется от 0,5 до 5–6%), на электростанциях (~40% антропогенного поступления в атмосферу), в металлургических производствах, при переработке содержащих серу руд, при различных химических технологических процессах и работе ряда предприятий машиностроительной отрасли промышленности ~50%).

При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде главным образом ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы); в 4–5 раз меньше окисленной серы дает сжигание мазута.

Как показывают данные, приведенные в таблице, в России выбросы диоксида серы составляют более 30% всех вредных промышленных выбросов. На предприятиях энергетической отрасли промышленности, черной и цветной металлургии доля выбросов диоксида серы составляет примерно 40 и 50% соответственно (см. табл.). Меньше доля выбросов SO2 предприятиями нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, угольной и газовой отраслей промышленности– около 8% собственных выбросов загрязняющих веществ и около 5% суммарных выбросов и оксида серы предприятиями России, хотя предприятия этих отраслей дают примерно пятую часть всех техногенных выбросов загрязняющих веществ.
 Содержанию оксидов азота в атмосфере стали уделять внимание лишь после обнаружения озоновых дыр в связи с открытием азотного цикла разрушения озона.(Природные поступления в атмосферу оксидов азота связаны главным образом с электрическими разрядами, при которых образуется NО, впоследствии – NО2. )
          В России   около 25% выбросов оксидов азота дает сжигание топлива на предприятиях электро- и теплоэнергетики, столько же  на предприятиях металлургической, машиностроительной  и  не  связанной  с  процессами  горения  топлива химической отраслей промышленности (например, получение азотной кислоты и взрывчатых веществ). Главный источник техногенных оксидов азота в атмосфере – автотранспорт и другие виды моторного транспорта (около 40%).

Отметим еще два – экономических – аспекта рассматриваемой проблемы, оказывающих большое влияние на общую экологическую ситуацию в России, в том числе и связанную с кислотными осадками. К началу спада производства в России (1991) на предприятиях срок эксплуатации наличного промышленного оборудования был запредельным, в базовых отраслях промышленности (среди них те, что дают наибольшие кислотообразующие выбросы) средний возраст оборудования приближался к 30 годам. Изношенное оборудование требует больше ресурсов для эксплуатации, производит больше отходов, отличается повышенной аварийностью. Помимо отсутствия средств на капитальные затраты предприятия не имеют средств и на текущие затраты. В этих критических условиях для снижения удельных затрат на производимую продукцию предприятие экономит на всем и в первую очередь на охране окружающей среды, строительстве или модернизации очистных сооружений и других мероприятиях.

Как следует из ежегодных государственных докладов Госкомэкологии «О состоянии окружающей природной среды в Российской Федерации», данных мониторинга Росгидромета, во многих регионах даже сократившийся поток загрязнений превосходит ассимиляционный потенциал соответствующих экосистем, т. е. является для них заведомо чрезмерным.

Механизм образования кислотных осадков

         Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот.Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО3, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты. Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной. Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег).

При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном при сжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы.

Рис.3. Механизм образования кислотных осадков

Выпадение кислотных дождей

Впервые кислотные дожди были отмечены в Западной Европе, в частности Скандинавии, и Северной Америке в 1950-х гг. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире и приобрела особое значение в связи с возросшими техногенными выбросами оксидов серы и азота. За несколько десятилетий размах этого бедствия стал настолько широк, а отрицательные последствия столь велики, что в 1982 г. в Стокгольме состоялась специальная международная конференция по кислотным дождям, в которой приняли участие представители 20 стран и ряда международных организаций. До сих пор острота этой проблемы сохраняется, она постоянно в центре внимания национальных правительств и международных природоохранных организаций.   В России наиболее высокие уровни выпадений окисленной серы и оксидов азота (до 750 кг/км2 в год) на значительных по площади ареалах (несколько тыс. км2) наблюдаются в густонаселенных и промышленных регионах страны – в Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском и других районах; на локальных ареалах (площадью до 1 тыс. км2) – в ближнем следе металлургических предприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов и промышленных центров (Москва, Санкт-Петербург, Омск, Норильск, Красноярск, Иркутск и др.), насыщенных энергетическими установками и автотранспортом. За последние пять лет, согласно результатам измерений Росгидромета, наблюдается неизменное повышение кислотности дождей (минимальные значения рН = 3,1–3,4) на Урале и в Предуралье, на северо-западе и юге европейской территории России.
     Специфическая особенность кислотных дождей – их трансграничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих выбросов воздушными течениями на большие расстояния – сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени способствует принятая некогда «политика высоких труб» как эффективное средство против загрязнения приземного воздуха. Почти все страны одновременно являются «экспортерами» своих и «импортерами» чужих выбросов. Наибольший вклад в трансграничное подкисление природной среды России соединениями серы вносят Украина, Польша, Германия. В свою очередь, из России больше всего окисленной серы направляется в страны Скандинавии. Экспортируется «мокрая» часть выбросов (аэрозоли), сухая часть загрязнений выпадает в непосредственной близости от источника выброса или на незначительном удалении от него.

                              Влияние кислотных дождей на экосистемы и людей

 Кислотные дожди оказывают многоплановое влияние на окружающую среду

                      Рис. 4 Воздействия кислотных дождей на окружающую среду

В первую очередь отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва, растения. Больше всего страдают елово-пихтовые и дубовые леса. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит к нарушению листовой поверхности, процессов транспирации (испарение с поверхности листа) и фотосинтеза за счет разрушения хлорофилла (это воздействие можно определить зрительно по побурению листьев и игл).   В меньшей степени от кислотных дождей страдают сельскохозяйственные растения, поскольку подкисление почв здесь можно контролировать агрохимикатами.
   Воздействию кислотообразующих газов и кислотных осадков подвергаются органические материалы – кожа, бумага, ткани, резина, красители. Как восстановитель диоксид серы вызывает обесцвечивание красителей, что приводит к выцветанию тканей. Известняк, мел, мрамор, туф, содержащие карбонат кальция, разрушаются под действием кислотных дождей.

Многие скульптуры и здания в Риме, Венеции и других городах, памятники зодчества, такие, как Акрополь в Афинах, Кёльнский собор и другие, за несколько последних десятилетий получили значительно большие повреждения, чем за все предыдущее время. Под угрозой полного разрушения в результате действия кислотных осадков находятся более 50 тыс. скульптур скального «Города Будд» под Юньанем в Китае, построенного 15 веков назад. Из бетона и других минеральных строительных материалов, а также стекла под действием кислотных дождей выщелачиваются не только карбонаты, но и силикаты. Если рН осадков достигает значений, равных 4,5–3, то ионы алюминия начинают вымываться из кристаллической решетки. С уменьшением рН интенсивно протекает разрушение силикатной кристаллической структуры, как, например, в полевом шпате (сырье для производства керамики, стекла, цемента).Подобным образом кислотные дожди разрушают древние оконные стекла церквей, соборов и дворцов. Старинное стекло из-за повышенного содержания оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов более подвержено действию кислот, чем современное.

Металлы под действием кислотных дождей, туманов и рос разрушаются еще быстрее, чем строительные материалы и стекло.

Такой же ущерб претерпевают изделия из бронзы, на которых образуется так называемая патина, состоящая из карбонатов и сульфатов. Кислота разъедает металл, переводя его в виде ионов в раствор, что становится заметным при отслаивании корки налета, достигающей миллиметровой толщины. Изделие при этом теряет свою первоначальную форму.

Загрязнение воздуха кислотообразующими выбросами оказывает многообразное вредное влияние  и  на  организм  человека.
     Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы, особенно опасно для пожилых людей, страдающих сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, в тяжелых случаях может возникнуть отек легких. Вредно это и для здоровых людей, поскольку SO2 и сульфатные частицы обладают канцерогенным действием. Установлена тесная взаимосвязь между повышением смертности от бронхитов и ростом концентрации диоксида серы в воздухе. Во время трагического лондонского тумана 1952 г. более 4000 смертей было отнесено за счет повышенного содержания во влажном воздухе диоксида серы и сульфатных частиц.

Многочисленные исследования показали увеличение числа заболеваний дыхательных путей в районах, воздух которых загрязнен диоксидом азота NО2. Попадая в дыхательные пути, он взаимодействует с гемоглобином крови, затрудняя перенос кислорода к органам и тканям, вызывает респираторные, астматические и сердечные заболевания. В феврале 1972 г. в Японии по этой причине заболело более 70 000 человек, для многих из них заболевание имело летальный исход.

Кислотные дожди подобным образом действуют и на животных, однако систематических исследований здесь не проводилось, за исключением обитателей водных экосистем.

Методы  снижения загрязнения атмосферы кислотообразующими выбросами.

Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов диоксида серы и оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендаций по осуществлению снижения этих выбросов. Основными на сегодняшний день методами снижения загрязнения атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы.
   Среди эффективных методов борьбы с выбросами окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы следует отметить различные газоочистители, такие, как электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, но является дорогостоящим (снижение температуры дымовых газов и понижение тяги требует дополнительных затрат энергии на их подогрев; кроме того, возникает проблема утилизации СаSO4) и экономически эффективен лишь при строительстве новых крупных предприятий. Такой же дорогостоящий метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО (удаляется до 99% оксидов азота, превращающихся в безвредные азот и воду).

Восстановление нормальной кислотности водоемов возможно за счет известкования, при этом не только уменьшается кислотность воды, но и повышается ее буферная способность, т. е. сопротивляемость по отношению к будущим кислотным осадкам.

Известкование можно применять и для защиты лесов от кислотных дождей, используя распыление с самолетов свежемолотого доломита (СаСО3•MgCO3), который реагирует с кислотами с образованием безвредных веществ.

Для защиты памятников культуры и ценных архитектурных сооружений используют покрытия из высокомолекулярных соединений – силиконов или производных эфиров кремниевой кислоты; для защиты металлических изделий – покрытие их лаком, масляной краской или легирование сталей, образующих устойчивую к кислотам оксидную пленку.

Перспективна замена бензина в автомобилях другими видами топлива (например, смесью спиртов), применение газобаллонных автомобилей, использующих природный газ, и электромобилей; использование на электростанциях в качестве топлива природного газа.

Реально заменить горючие ископаемые могут возобновимые экологически чистые энергетические ресурсы, такие, как солнечная энергия, ветер, морские приливы, термальные источники недр Земли. Пока возможности таких энергопроизводств относительно ограничены, но тем не менее, например, в Дании ветровые электростанции дают около 12% энергии (столько же дают все АЭС в России).
                                                       

Заключение

  Чистота атмосферного воздуха планет – одно из приоритетных направлений природоохранной деятельности национальных правительств, которая развивается в рамках программы, принятой на ХIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций в июне 1997 г.

      Энергосбережение, внедрение новых неэнергоемких технологий и безотходных и малоотходных технологий производственных процессов, применение альтернативных источников энергии, все меры экологического контроля способны решить проблему загрязнения атмосферного воздуха, оздоровить окружающую среду, снять угрозу необратимых отрицательных изменений в биосфере Земли.

Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.

Слюсаренко Мария.

учащаяся  11 класса, МОУ «Усть – Удинская СОШ №2»

                                                                  Литература.

     1.   Алексеев С. Экологический практикум школьника. Издательство « Учебная                           литература» : Учебное пособие / Под ред. С.В. Алексеева.- М.: АО МДС, 1996.

2. Дзятковская Е.Н., Экология и здоровье. Иркутск. 1994. Часть 2.

3.   Енгелфрид Ю.,  Как защитить себя от опасных веществ  / Под ред.М. Браунгарта – М.: МГУ, 1994.

4.   Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. В 2 томах / Пер. с англ.- М.   1993.

5. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учеб. пособие для вузов. – СПб., 1998.
6. Тищенко Н. Охрана атмосферного воздуха. В 2 кн. Часть  1: Выделение вредных веществ.

Районная научно – практическая конференция

Степень проявления кислотных дождей в нашей местности.

                                                                                                       Автор работы:

                                                                                  Слюсаренко Мария

                                                                                         обучающаяся 11 класса,
                                                                                        МОУ «Усть-Удинская            
                                                                                        СОШ №2»

                                                                                                                                                   
                                                                           Руководитель:

                                                                            учитель химии -биологии

                                                                            Щукина Н. Г.  

                                                   п.  Усть-Уда, 2011г.