Hydrometeore mit einem Wasserstoffindex unter dem Normalwert, gekennzeichnet durch das Vorhandensein Schadstoffe, stellen sauren Regen dar. Es kann Schnee, Nebel, Regen oder Hagel sein. Jede Art in der Atmosphäre und auf der Erde kann zu einer Umweltkatastrophe führen.

Noch vor wenigen Jahrzehnten war nur die wissenschaftliche Gemeinschaft besorgt über die negativen Auswirkungen dieses Phänomens. Mittlerweile löst es nicht nur in der wissenschaftlichen Welt, sondern auch in der breiten Öffentlichkeit und bei verschiedenen Regierungsbehörden große Besorgnis aus.

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Geschichte des Problems

Der Einfluss von Niederschlägen mit reduziertem Wasserindex auf Umfeld wurde vor mehr als hundert Jahren vom britischen Chemiker R. Smith identifiziert. Der Wissenschaftler interessierte sich für Smog und die darin enthaltenen Stoffe. So entstand das Konzept des Säuregehalts, das von der damaligen fortgeschrittenen wissenschaftlichen Gemeinschaft sofort abgelehnt wurde. Zehn Jahre später begann sein Kollege erneut über den Wasserstoffindex zu sprechen.

Der Chemiker und Ingenieur S. Arrhenius veröffentlichte eine Nachricht über Chemikalien Ah, das kann ein Wasserstoffkation abgeben. Er machte die Wissenschaftler erneut auf die Schädlichkeit solcher Niederschläge und die Gefahr aufmerksam, die das Phänomen mit sich bringt, und wurde zum Erfinder des Begriffs „Säure/Base“. Seitdem gelten diese Indikatoren als Maß für den Säuregehalt der Gewässer.

Svante Arrhenius

Die Hauptelemente von Hydrometeoren sind saure Bestandteile. Bei dieser Substanz handelt es sich um einbasige Säuren (Schwefelsäure und Salpetersäure). Niederschläge aufgrund wechselwirkender Gase (Chlor und Methan) sind seltener. Ihre Zusammensetzung hängt davon ab, welche chemischen Abfälle mit Wasser kombiniert werden.

Kurz gesagt, der Entstehungsmechanismus des Phänomens ist die Kombination von in die Atmosphäre freigesetzten Oxiden mit Wassermolekülen. Bei der Wechselwirkung kommt es zur Bildung chemischer Komponenten - Schwefel- und Salpetersäure.

Gründe für das Erscheinen

Hydrometeore mit niedrigem pH-Wert werden durch erhöhte Konzentrationen von Schwefel und Stickoxiden in der Atmosphäre verursacht. Verbindungen gelangen entweder auf natürlichem Wege oder durch den Menschen in die Atmosphäre. Natürliche Quellen sind:

Der Hauptgrund ist menschliche Aktivität. Was ist es? Der Niederschlagsfaktor ist die Luftverschmutzung. Die bekanntesten Schadstoffe sind der Straßenverkehr und Wärmekraftwerke. Emissionen von Industriebetrieben spielen eine wesentliche Rolle bei der Bildung von Oxiden in der Atmosphäre. Atomtests. Hydrometeore mit Säure entstehen in großen Mengen an Orten, an denen Weltraumraketen gestartet werden.

Kosmodrom Wostotschny. Start der Trägerrakete Sojus-2.1b mit 19 Satelliten

Hydrometeore mit Säuren sind nicht nur Schnee oder Nebel, sondern auch Staubwolken. Sie entstehen, wenn bei trockenem Wetter giftige Gase und Dämpfe in die Luft gelangen.

Die Hauptgründe liegen in den enormen Schadstoffemissionen in die Atmosphäre. Zu den wichtigsten zählen hier die Chemieproduktion, Öl- und Benzinlager sowie Lösungsmittel, die von Jahr zu Jahr in Unternehmen und im Alltag immer aktiver eingesetzt werden. Das Problem der sauren Ausfällung ist in Gebieten, in denen die Metallverarbeitung konzentriert ist, sehr akut. Die Produktion führt zum Auftreten von Schwefeloxiden in der Atmosphäre, die irreparable Schäden an Flora und Fauna verursachen.

Von allen oben genannten Gefahren ist das Phänomen der Luftverschmutzung durch Giftmüll aus Verbrennungsmotoren die größte Gefahr. Gase steigen in die Luft und verursachen Oxidation. Einer der Gründe dafür sind Stickstoffverbindungen, die bei der Herstellung von Materialien für den Bau-, Hoch- und Straßenbau freigesetzt werden. Sie führen auch oft zu Sedimenten mit niedrigem pH-Wert.

Interessante Fakten:

• Auf der Venus entsteht Smog durch die Konzentration von Schwefelsäure in der Atmosphäre.
• Auch auf dem Mars werden Kalkstein- und Marmorfelsen durch den giftigen Säureniederschlag in Form von Nebel korrodiert.

Die Fakten über solche Niederschläge zeigen, dass das Problem des sauren Regens schon seit Millionen von Jahren besteht. Ihr Einfluss auf die Erde ist seit prähistorischen Zeiten bekannt. Vor fast 300 Millionen Jahren führte die Entstehung von saurem Regen zum Aussterben von 90 Prozent der Arten.

Folgen für die Natur

Niederschlag mit pH-Wert niedriges Niveau stellen die Gefahr globaler Störungen in der Biosphäre dar. Welchen Schaden verursachen sie? Ökologen sprechen über die negativen Folgen dieser Niederschläge:

Konsequenzen für die moderne Menschheit

Leider vermehrt sich der Stoff, der den größten Beitrag zur Bildung saurer Niederschläge leistet, jedes Jahr in der Atmosphäre. Saurer Regen als global ökologisches Problem klar und ernsthaft. Ihre häufigste Entstehung wird in Dänemark, Schweden, Norwegen und Finnland beobachtet. Warum leiden die skandinavischen Länder mehr als alle anderen? Dafür gibt es mehrere Gründe. Erstens der Windtransport von Schwefelformationen aus Mitteleuropa und Großbritannien. Zweitens tragen kalkarme Seen zum sauren Regen bei. Stauseen haben keine große Fähigkeit, Säuren zu neutralisieren.

In Russland nehmen die sauren Niederschläge jedes Jahr zu. Umweltschützer schlagen Alarm. Die Atmosphäre über Megacities ist übersättigt chemische Elemente Und gefährlicher Stoff. Besonders häufig treten saurer Regen und Smog auf Großstädte fallen bei ruhigem Wetter aus. In der Region Archangelsk werden saure Niederschläge durch die Verbrennung von minderwertigem Kraftstoff verursacht. Das Problem der Umweltverschmutzung in der Region Archangelsk hat sich in den letzten zehn Jahren nicht zum Besseren verändert und wird durch die Emission von Chemikalien in die Atmosphäre verursacht. Dabei handelt es sich um Schwefel- und Salpetersäure, die zur Bildung saurer Niederschläge führen. Nicht auf die bestmögliche Weise In Kasachstan ist die Situation dieselbe. Dort sind saure Niederschläge mit der Erschließung von Bergbauvorkommen und den Aktivitäten großer Teststandorte verbunden.

Negative Folgen durch sauren Regen sind ausnahmslos in allen Ländern zu beobachten. Unter ihrem Verlust leidet nicht nur die Umwelt. Chronische Erkrankungen wie Allergien und Asthma nehmen in der Bevölkerung zu. Das Problem wird immer akuter, da es große negative Auswirkungen auf die Gesundheit hat Moderne Menschen. Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass sie zu einem Anstieg der Zahl von Krebstumoren führen. Die Hauptursache für Niederschläge sind schädliche Emissionen, die der Mensch nicht vermeiden kann. Deshalb raten Ärzte davon ab, sich in den Regen zu begeben, sich mit Regenmänteln und Regenschirmen zu schützen und sich nach einem Spaziergang gründlich zu waschen. Die Folgen können Vergiftungen und die allmähliche Ansammlung von Giftstoffen im Körper sein.

Allergien und Asthma betreffen Kinder, Jugendliche und ältere Menschen

Wenn Sie die Frage stellen: Nennen Sie die Gebiete, in denen sich saurer Regen am häufigsten bildet. Die Antwort ist ganz einfach: an Orten mit der größten Konzentration verschiedener Industrien und Fahrzeuge. Allerdings ist es nicht so einfach, in dieser Hinsicht eine Spitzenregion zu identifizieren. Warum ist saurer Regen gefährlich? Denn weil der Wind seine Richtung ändert, kann der Niederschlag viele Kilometer von einer Metropole oder einem Teststandort entfernt fallen.

Kontrollmaßnahmen

Die Ursachen für saure Niederschläge sind vollständig untersucht. Trotzdem nimmt das Problem saurer Hydrometeore immer weiter zu. Über den Umgang mit saurem Regen wird viel geredet, doch das Ausmaß der Umweltkatastrophe nimmt immer weiter zu. Beispiele für Problemlösungen werden in vielen Fällen aufgezeigt Industrieländer Oh.

Saurer Regen ist neben Ozonlöchern ein globales Umweltproblem, für das es keine radikale und schnelle Lösung gibt. Viele Wissenschaftler und Umweltschützer glauben, dass dies auf die Entwicklung zurückzuführen ist moderne Wirtschaft Dies ist im Allgemeinen nicht möglich. Auf die Frage: erklären, Beweise liefern, präsentieren sie Grafiken und Tabellen von Studien, die auf eine Zunahme des Gefährdungsgrades für Natur und Mensch hinweisen. Die Lösung des Problems besteht nun darin, schädliche Emissionen zu reduzieren. Die Ursache des negativen Phänomens muss beseitigt werden. Hierzu kommen folgende Methoden zur Bekämpfung von saurem Regen zum Einsatz:

• Durch die Reduzierung des Schwefelgehalts im Kraftstoff werden die Ursachen für Säureausfällungen verringert.
• der Betrieb von Hochleitungen in Betrieben darstellt moderne Wege Probleme lösen;
• verbesserte Technologie beseitigt die Ursachen und Folgen schädlicher Emissionen;
• Auch die Kalkung von Stauseen gehört dazu effektive Wege Lösung des Problems.

Bemerkenswert ist, dass es noch nicht einmal einen Hinweis darauf gibt, dass in absehbarer Zukunft Methoden entwickelt werden, um die negativen Auswirkungen saurer Niederschläge auf Mensch und Natur zu minimieren.

Saurer Regen

Allgemeines Konzept des „sauren Regens“:

Der Begriff „saurer Regen“ wurde erstmals 1872 vom englischen Entdecker Angus Smith geprägt, der auf den Smog in Manchester aufmerksam gemacht wurde. Und obwohl die damaligen Wissenschaftler die Theorie der Existenz von saurem Regen ablehnten, ist es heute eine offensichtliche Tatsache, dass saurer Regen eine der Ursachen für den Tod lebender Organismen, Wälder, Nutzpflanzen und anderer Vegetationsarten ist. Darüber hinaus zerstört saurer Regen Gebäude und Baudenkmäler, macht Metallkonstruktionen unbrauchbar, verringert die Bodenfruchtbarkeit und kann dazu führen, dass giftige Metalle in Grundwasserleiter eindringen.

Der Begriff „saurer Regen“ bezieht sich auf alle Arten von meteorologischen Niederschlägen – Regen, Schnee, Hagel, Nebel, Graupel – deren pH-Wert unter dem durchschnittlichen pH-Wert des Regenwassers liegt, der etwa 5,6 beträgt. „Reiner“ Regen ist in der Regel immer leicht sauer, da das in der Luft enthaltene Kohlendioxid (CO 2) eindringt chemische Reaktion mit Regenwasser unter Bildung schwacher Kohlensäure. Theoretisch sollte solch „sauberer“, schwach saurer Regen einen pH-Wert von 5,6 haben, was dem Gleichgewicht zwischen CO 2 im Wasser und CO 2 in der Atmosphäre entspricht. Allerdings aufgrund der ständigen Präsenz in der Atmosphäre verschiedene Substanzen Regen ist nie völlig „rein“ und sein pH-Wert schwankt zwischen 4,9 und 6,5, wobei der Durchschnitt für die Region bei etwa 5,0 liegt gemäßigte Wälder. Neben CO 2 gelangen auf natürliche Weise auch verschiedene Schwefel- und Stickstoffverbindungen in die Erdatmosphäre, die bei Niederschlägen eine saure Reaktion hervorrufen. So kann es auch aus natürlichen Gründen zu „saurem Regen“ kommen. Neben der natürlichen Freisetzung verschiedener Oxide mit saurer Reaktion in die Erdatmosphäre gibt es jedoch auch anthropogene Quellen, deren Emission um ein Vielfaches höher ist als die natürliche. Luftverschmutzung mit großen Mengen an Schwefel und Stickoxiden kann den Säuregehalt des Niederschlags auf pH = 4,0 erhöhen, was über den von den meisten lebenden Organismen tolerierten Grenzen liegt.

Ursachen für sauren Regen:

Der Hauptgrund Saurer Regen ist das Vorhandensein von Schwefeldioxid SO 2 und Stickstoffdioxid NO 2 in der Erdatmosphäre, die durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre in Schwefel- bzw. Salpetersäure umgewandelt werden, deren Niederschlag an der Oberfläche erfolgt der Erde wirkt sich auf lebende Organismen und das Ökosystem als Ganzes aus.

Arten von Schwefelverbindungen:

Zu den wichtigsten Schwefelverbindungen in der Erdatmosphäre gehören:

1. Schwefeldioxid - SO 2

2. Kohlenstoffoxysulfid – COS

3. Schwefelkohlenstoff – CS 2

4. Schwefelwasserstoff – H 2 S

5. Dimethylsulfid – (CH 3) 2 S

6. Sulfation – SO 4 2-

Quellen für Schwefelverbindungen:

Natürliche Quellen für Schwefelemissionen in die Atmosphäre:

ICH. Biologische Isolation. Fast jeder ohne Ausnahme traditionelle Modelle Der Schwefelkreislauf zeigte, dass etwa 50 % des Schwefels aufgrund seiner biologischen Umwandlungen in Boden- und Wasserökosystemen in der Atmosphäre vorkommen. Es wird angenommen, dass sich Schwefel durch mikrobiologische Prozesse in diesen natürlichen Ökosystemen in Form von Schwefelwasserstoff (H 2 S) verflüchtigt. Zahlreiche wissenschaftliche Daten weisen darauf hin, dass Mikroorganismen Schwefelwasserstoff hauptsächlich auf zwei Arten produzieren:

1. Reduzierung von Sulfaten.

2. Zersetzung organischer Stoffe.

Desulfovibrio sowie verwandte Bakterien, Sulfatreduzierer, bewohnen Sümpfe, Sümpfe und schlecht entwässerte Böden in großer Zahl. Diese Mikroorganismen nutzen Sulfate als endgültigen Elektronenakzeptor. Auch extrem groß und verschiedene Gruppen Mikroorganismen, darunter Aerobier, Thermophile, Psychrophile, Bakterien, Actinomyceten und Pilze, zersetzen schwefelhaltige organische Verbindungen und setzen Schwefelwasserstoff frei. Auch die Meeresoberfläche und ihre tiefen Schichten können erhebliche Mengen Schwefelwasserstoff enthalten. Die Quellen der Dimethylsulfidbildung sind derzeit nicht vollständig bekannt, es wird jedoch angenommen, dass Algen an ihrem Vorkommen beteiligt sind. Die biologische Freisetzung von Schwefel übersteigt nicht 30–40 Millionen Tonnen pro Jahr, was etwa einem Drittel der insgesamt freigesetzten Schwefelmenge entspricht.

II. Vulkanische Aktivität. Bei einem Vulkanausbruch gelangen neben großen Mengen Schwefeldioxid auch Schwefelwasserstoff, Sulfate und elementarer Schwefel in die Erdatmosphäre. Diese Verbindungen gelangen hauptsächlich in die untere Schicht – die Troposphäre – und in einigen Fällen auch in die Troposphäre. große Stärke Bei Eruptionen wird in höheren Schichten – in der Stratosphäre – ein Anstieg der Konzentration von Schwefelverbindungen beobachtet. Bei Vulkanausbrüchen gelangen jährlich durchschnittlich etwa 2 Millionen Tonnen schwefelhaltige Verbindungen in die Atmosphäre. Für die Troposphäre angegebene Menge Schwefel ist im Vergleich zur biologischen Freisetzung unbedeutend; für die Stratosphäre sind Vulkanausbrüche die wichtigsten Schwefelquellen.

III. Oberfläche der Ozeane. Nach der Verdunstung von Wassertröpfchen, die von der Oberfläche der Ozeane in die Atmosphäre gelangen, bleibt Meersalz zurück, das neben Natrium- und Chlorionen Schwefelverbindungen – Sulfate – enthält.

Zusammen mit Meersalzpartikeln gelangen jährlich 50 bis 200 Millionen Tonnen Schwefel in die Erdatmosphäre, was viel mehr ist als die natürliche Emission von Schwefel in die Atmosphäre. Gleichzeitig werden Salzpartikel aufgrund ihrer große Größen fallen schnell aus der Atmosphäre und so gelangt nur ein winziger Teil des Schwefels in die oberen Schichten und wird über das Land versprüht. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass aus Sulfaten marinen Ursprungs keine Schwefelsäure gebildet werden kann und diese daher im Hinblick auf die Entstehung von saurem Regen nicht von Bedeutung sind. Ihr Einfluss betrifft lediglich die Regulierung der Wolkenbildung und des Niederschlags.

Anthropogene Quellen von Schwefelemissionen in die Atmosphäre:

Arten von Stickstoffverbindungen:

Die Atmosphäre enthält eine Reihe stickstoffhaltiger Verbindungen, von denen Lachgas (N 2 O) am häufigsten vorkommt. Dieses Gas in den unteren Luftschichten ist neutral und beteiligt sich nicht an der Bildung von saurem Regen. Auch in der Erdatmosphäre befinden sich saure Stickoxide wie Stickoxid NO und Stickstoffdioxid NO2. Darüber hinaus enthält die Atmosphäre die einzige alkalische Stickstoffverbindung – Ammoniak.

Zu den wichtigsten Stickstoffverbindungen in der Erdatmosphäre gehören:

1. Lachgas – NO 2

2. Stickoxid – NO

3. Stickstoffhaltiges Anhydrid – N 2 O 3

4. Stickstoffdioxid – NO 2

5. Stickoxid – N 2 O 5

Quellen für Stickstoffverbindungen:

Natürliche Emissionsquellen von Stickstoffverbindungen in die Atmosphäre:

ICH. Bodenemission von Stickoxiden. Bei der Aktivität im Boden lebender denitrifizierender Bakterien werden aus Nitraten Stickoxide freigesetzt. Nach Angaben von 1990 entstehen auf diese Weise jährlich weltweit etwa 8 Millionen Tonnen Stickoxide (bezogen auf Stickstoff).

II. Blitzentladungen. Bei elektrischen Entladungen in der Atmosphäre verbinden sich molekularer Stickstoff und Sauerstoff in der Luft aufgrund der sehr hohen Temperatur und des Übergangs in den Plasmazustand zu Stickoxiden. Die dabei entstehende Stickoxidmenge beträgt etwa 8 Millionen Tonnen.

III. Verbrennung von Biomasse. Diese Art von Quelle kann entweder künstlichen oder natürlichen Ursprungs sein. Größte Menge Biomasse wird durch Waldbrand (zur Gewinnung von Produktionsflächen) und Brände in der Savanne verbrannt. Bei der Verbrennung von Biomasse gelangen im Laufe des Jahres 12 Millionen Tonnen Stickoxide (bezogen auf Stickstoff) in die Luft.

IV. Andere Quellen. Andere Quellen natürlicher Stickoxidemissionen sind weniger bedeutsam und schwer abzuschätzen. Dazu gehören: die Oxidation von Ammoniak in der Atmosphäre, die Zersetzung von Lachgas in der Stratosphäre, was zur Freisetzung einer Mischung der resultierenden Oxide NO und NO 2 in die Troposphäre führt, und schließlich photolytische und biologische Prozesse in der Troposphäre Ozeane. Zusammengenommen produzieren diese Quellen im Laufe des Jahres 2 bis 12 Millionen Tonnen Stickoxide (bezogen auf Stickstoff).

Anthropogene Emissionsquellen von Stickstoffverbindungen in die Atmosphäre:

Unter den anthropogenen Stickoxidquellen nimmt die Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl, Gas etc.) den ersten Platz ein. Bei der Verbrennung verbinden sich durch die hohe Temperatur Stickstoff und Sauerstoff in der Luft. Dabei ist die Menge des gebildeten Stickoxids NO proportional zur Verbrennungstemperatur. Darüber hinaus entstehen Stickoxide durch die Verbrennung stickstoffhaltiger Stoffe im Kraftstoff. Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entlässt die Menschheit jährlich etwa 12 Millionen Tonnen in das Luftbecken der Erde. Stickoxide. Etwas weniger Stickoxide, etwa 8 Millionen Tonnen. pro Jahr stammt aus der Verbrennung von Kraftstoff (Benzin, Dieselkraftstoff usw.) in Verbrennungsmotoren werden weltweit von der Industrie emittiert. Stickstoff pro Jahr. Also immerhin 37 % von knapp 56 Millionen Tonnen. Der jährliche Ausstoß von Stickoxiden ist auf anthropogene Quellen zurückzuführen. Dieser Prozentsatz wird jedoch viel höher sein, wenn Biomasse-Verbrennungsprodukte hinzugefügt werden.

Atmosphärisches Ammoniak:

Ammoniak, das in wässriger Lösung alkalisch ist, spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung von saurem Regen, da es atmosphärische saure Verbindungen neutralisieren kann:

NH 3 + H 2 SO 4 = NH 4 HSO 4

NH 3 + NH 4 HSO 4 = (NH 4) 2 SO 4

NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3

Dadurch wird der saure Niederschlag neutralisiert und es entstehen Ammoniumsulfate und Nitrat.

Die wichtigste Quelle für atmosphärisches Ammoniak ist der Boden. Organische Stoffe im Boden werden von bestimmten Bakterien abgebaut, und eines der Endprodukte dieses Prozesses ist Ammoniak. Wissenschaftler konnten feststellen, dass die Aktivität des Bakteriums, die letztlich zur Bildung von Ammoniak führt, vor allem von der Temperatur und der Feuchtigkeit des Bodens abhängt. In hohen Breiten (Nordamerika und Nordeuropa), insbesondere in den Wintermonaten, kann die Freisetzung von Ammoniak aus dem Boden vernachlässigbar sein. Gleichzeitig gibt es in diesen Gebieten höchstes Level Emissionen von Schwefeldioxid und Stickoxiden, wodurch Säuren in der Atmosphäre nicht neutralisiert werden und somit die Gefahr von saurem Regen steigt. Beim Abbau von Haustierurin werden große Mengen Ammoniak freigesetzt. Diese Ammoniakquelle ist so bedeutend, dass sie in Europa die Ammoniakemissionskapazität der Böden übersteigt.

Chemische Umwandlungen von Schwefelverbindungen:

In der Regel ist Schwefel nicht vollständig oxidiert in Emissionen enthalten (die Oxidationsstufe des Schwefels in seinem Dioxid beträgt 4, d. h. ein Schwefelatom addiert sich zu zwei Sauerstoffatomen). Befinden sich Schwefelverbindungen ausreichend lange in der Luft, so werden sie unter dem Einfluss der in der Luft enthaltenen Oxidationsmittel in Schwefelsäure bzw. Sulfate umgewandelt. Bei der Oxidation von Schwefeldioxid (SO 2) durch Sauerstoff (O 2) erhöht Schwefel seine Oxidationsstufe und wandelt sich in Schwefeltrioxid (SO 3) um, das wiederum eine sehr hygroskopische Substanz ist und sehr stark mit atmosphärischem Wasser interagiert verwandelt sich schnell in H 2 SO4. Aus diesem Grund kommt Schwefeltrioxid unter normalen atmosphärischen Bedingungen nicht in der Luft vor. große Mengen. Durch die Reaktion entstehen Schwefelsäuremoleküle, die schnell in der Luft oder auf der Oberfläche von Aerosolpartikeln kondensieren.

Neben Schwefeldioxid gibt es auch erhebliche Mengen anderer natürlich vorkommender Schwefelverbindungen in der Atmosphäre, die letztendlich zu Schwefelsäure (oder Sulfaten) oxidiert werden.

Chemische Umwandlungen von Stickstoffverbindungen:

Die am häufigsten in Emissionen enthaltene Stickstoffverbindung ist das Stickoxid NO, das in Wechselwirkung mit Luftsauerstoff Stickstoffdioxid bildet. Letzteres wird durch Reaktion mit dem Hydroxylradikal in Salpetersäure NO 2 + OH = HNO 3 umgewandelt. Die so gewonnene Salpetersäure kann im Gegensatz zur Schwefelsäure lange Zeit bleiben im gasförmigen Zustand, da es schlecht kondensiert. Dies liegt daran, dass Salpetersäure flüchtiger ist als Schwefelsäure. Salpetersäuredampf kann von Wolken- oder Niederschlagströpfchen oder Aerosolpartikeln absorbiert werden.

Saure Sedimentation (saurer Regen)

Die letzte Stufe im Schadstoffkreislauf ist die Sedimentation, die auf zwei Arten erfolgen kann:

1. Auswaschung von Sedimenten oder Nasssedimentation

2. Niederschlag oder trockene Sedimentation

Die Kombination dieser beiden Prozesse wird als saure Sedimentation bezeichnet.

Auswirkungen von saurem Regen auf die Umwelt

Durch die saure Sedimentation gelangen saure atmosphärische Mikroelemente, Schwefel- und Stickstoffverbindungen auf die Erdoberfläche, was zu starken Veränderungen des Säuregehalts von Gewässern und Böden führt. Ein erhöhter Säuregehalt wirkt sich zunächst auf den Zustand von Süßwasserkörpern und Wäldern aus. Saurer Regen hat unterschiedliche Auswirkungen. Zunächst fördern Niederschläge mit hohem Stickstoffgehalt zunächst das Wachstum der Bäume im Wald, da die Bäume mit Nährstoffen versorgt werden. Durch ihren ständigen Verbrauch kommt es jedoch zu einer Übersättigung des Waldes mit ihnen, was zu einer Versauerung des Bodens führt. Durch Veränderungen des Säuregehalts im Boden verändert sich die Löslichkeit der darin enthaltenen Schwer- und Giftmetalle, die in den Körper von Tieren und Menschen gelangen und entlang der trophischen Kette, in der sie sich ansammeln, übertragen werden können. Unter dem Einfluss von Säure verändert sich die biochemische Struktur des Bodens, was zum Absterben von Bodenlebewesen und einigen Pflanzen führt.

Unter dem Einfluss von saurem Regen werden anorganische Verbindungen aus Pflanzen ausgewaschen, darunter alle wichtigen Mikro- und Makroelemente. Beispielsweise werden Kalium, Kalzium, Magnesium und Mangan meist in den größten Mengen ausgewaschen. Aus Pflanzen werden auch verschiedene organische Verbindungen ausgelaugt, wie Zucker, Aminosäuren, organische Säuren, Hormone, Vitamine, Pektin und phenolische Substanzen usw. Durch diese Prozesse erhöht sich der Verlust an für Pflanzen notwendigen Nährstoffen, was letztendlich zu deren Schädigung führt.

Wasserstoffionen, die durch sauren Regen in den Boden gelangen, können durch im Boden vorhandene Kationen ersetzt werden, was entweder zur Auswaschung von Kalzium, Magnesium und Kalium oder zu deren Sedimentation in dehydrierter Form führt. Die Mobilität giftiger Schwermetalle wie Mangan, Kupfer und Cadmium nimmt zu. Die Löslichkeit von Schwermetallen hängt stark vom pH-Wert ab. Gelöst und daher leicht von Pflanzen aufgenommen, sind Schwermetalle Gifte für Pflanzen und können zu deren Absterben führen. Eines der gefährlichsten Elemente für im Boden lebende Organismen ist Aluminium, das in einer stark sauren Umgebung gelöst ist. Viele Böden, beispielsweise in nördlichen gemäßigten und borealen Waldgebieten, nehmen höhere Konzentrationen an Aluminium auf als Konzentrationen an Alkalikationen. Obwohl viele Pflanzenarten diesem Verhältnis standhalten können, verändert sich bei starken sauren Niederschlägen das Aluminium-Kalzium-Verhältnis im Bodenwasser so stark, dass das Wurzelwachstum geschwächt wird und die Existenz von Bäumen gefährdet ist.

Veränderungen in der Bodenzusammensetzung können die Zusammensetzung von Mikroorganismen im Boden verändern, ihre Aktivität beeinflussen und dadurch die Prozesse der Zersetzung und Mineralisierung sowie der Stickstofffixierung und inneren Versauerung beeinflussen.

Trotz der sauren Niederschläge hat der Boden die Fähigkeit, den Säuregehalt der Umgebung auszugleichen, d.h. Bis zu einem gewissen Grad kann es einem erhöhten Säuregehalt standhalten. Die Bodenbeständigkeit wird normalerweise durch das Vorhandensein von Kalkstein- und Sandsteingesteinen (einschließlich Calciumcarbonat CaCO 3) bestimmt, die aufgrund der Hydrolyse alkalisch reagieren.

Versauerung von Süßwasser.

Bei der Versauerung von Süßwasser geht die Neutralisationsfähigkeit verloren. Die Versauerung wird meist durch starke Säuren wie Schwefel- und Salpetersäure verursacht. Über längere Zeiträume spielen Sulfate eine wichtigere Rolle, aber bei episodischen Ereignissen (Schneeschmelze) wirken Sulfate und Nitrate zusammen.

Der Prozess der Versauerung von Gewässern lässt sich in drei Phasen einteilen:

1. Verlust von Bicarbonat-Ionen, d.h. Abnahme der Neutralisationsfähigkeit bei konstantem pH-Wert.

2. Abfall des pH-Werts, wenn die Menge an Bicarbonat-Ionen abnimmt. Der pH-Wert sinkt dann unter 5,5. Die empfindlichsten Arten lebender Organismen beginnen bereits bei pH = 6,5 abzusterben.

Der Tod von Lebewesen kann neben der Wirkung des hochgiftigen Aluminiumions auch dadurch verursacht werden, dass unter dem Einfluss des Wasserstoffions Cadmium, Zink, Blei, Mangan sowie andere giftige Schwermetalle stehen freigegeben. Anzahl der Pflanzen Nährstoffe beginnt abzunehmen. Das Aluminiumion bildet mit dem Orthophosphation unlösliches Aluminiumphosphat, das in Form eines Bodensediments ausfällt: Al 3+ + PO 4 3- ª AlPO 4 . In der Regel geht eine Abnahme des pH-Werts des Wassers mit einem Rückgang der Populationen und dem Tod von Fischen, Amphibien, Phyto- und Zooplankton sowie vielen anderen Organismen einher.

Die Versauerung von Seen und Flüssen hat ihr größtes Ausmaß in Schweden, Norwegen, den USA, Kanada, Dänemark, Belgien, Holland, Deutschland, Schottland, Jugoslawien und einer Reihe anderer europäischer Länder erreicht. Eine Untersuchung von 5.000 Seen in Südnorwegen ergab, dass in 1.750 von ihnen die Fischbestände verschwunden waren und dass 900 weitere Seen ernsthaft gefährdet waren. Im Süden und zentrale Teile In Schweden kommt es in 2.500 Seen zu einem Fischschwund, in weiteren 6.500 Seen, in denen bereits Anzeichen einer Versauerung festgestellt wurden, wird ein ähnlicher Rückgang erwartet. Fast 18.000 Seen haben einen Wasser-pH-Wert von weniger als 5,5, was sich sehr negativ auf die Fischbestände auswirkt.

Direkte Auswirkungen saurer Niederschläge auf die Umwelt

1. Absterben von Pflanzen. Das direkte Absterben von Pflanzen wird am häufigsten in der Nähe der direkten Emissionsquelle sowie in einem Umkreis von mehreren zehn Kilometern um diese Quelle beobachtet. Der Hauptgrund ist die hohe Konzentration an Schwefeldioxid. Diese Verbindung wird an der Oberfläche der Pflanze, hauptsächlich an ihren Blättern, adsorbiert und nimmt beim Eindringen in den Pflanzenkörper an verschiedenen Redoxreaktionen teil. Unter ihrem Einfluss kommt es zur Oxidation ungesättigter Fettsäuren der Membranen, wodurch sich deren Durchlässigkeit verändert, was sich anschließend auf lebenswichtige Prozesse wie Atmung und Photosynthese auswirkt. Zunächst kommt es zum Absterben von Flechten, die nur in einer sehr sauberen Umgebung existieren können. Flechten sind empfindliche Indikatoren für verschiedene Arten Luftverschmutzung. Aktuelle Untersuchungen der Universität Nottingham haben gezeigt, dass polsterbildende Arten der Gattung Cladonia als empfindliche Indikatoren für sauren Regen dienen können.

2. Direkte Auswirkung auf den Menschen. Eine besondere Gefahr für die menschliche Gesundheit stellen Aerosolpartikel saurer Natur dar. Der Grad ihrer Gefährlichkeit hängt in erster Linie von ihrer Größe ab. Große Aerosolpartikel werden in den oberen Atemwegen zurückgehalten, während kleine (weniger als 1 Mikrometer) Tröpfchen, die aus einer Mischung aus Schwefel- und Salpetersäure bestehen, bis in die entlegensten Bereiche der Lunge eindringen und dort erhebliche Schäden verursachen können. Darüber hinaus können Metalle wie Aluminium (und andere Schwermetalle) in die Nahrungskette gelangen, an deren Spitze ein Mensch steht, was zu seiner Vergiftung führen kann.

3. Korrosion von Metallen, Gebäuden und Denkmälern. Die Ursache der Korrosion ist eine Erhöhung der Konzentration von Wasserstoffionen auf der Oberfläche von Metallen, von der deren Oxidation maßgeblich abhängt. In Vorstadtgebieten beträgt der Korrosionsgrad von Metallstrukturen mehrere Mikrometer pro Jahr, während er in verschmutzten Stadtgebieten 100 Mikrometer erreichen kann. Im Jahr. Saurer Regen kann nicht nur Metalle, sondern auch Gebäude, Denkmäler und andere Bauwerke schädigen. Denkmäler aus Kalk- und Sandstein werden durch sauren Regen sehr schnell zerstört. In Sandsteinen und Kalksteinen enthaltenes CaCO 3 wird zu Calciumsulfat und kann leicht vom Regenwasser ausgewaschen werden.

Der Hauptbrennstoff in Estland ist derzeit fossiler Ölschiefer, der einen relativ hohen Schwefelgehalt aufweist. Durch die thermische Nutzung gelangen jedoch auch basische Oxide in die Atmosphäre, die saure Bestandteile neutralisieren. Daher verursacht das Verbrennen von Ölschiefer keinen sauren Regen. Im Nordosten Estlands hingegen kommt es zu alkalischen Niederschlägen, deren pH-Wert 9 oder mehr Einheiten erreichen kann.

Möglichkeiten zur Lösung des Problems

Um das Problem des sauren Regens zu lösen, ist es notwendig, die Emissionen von Schwefeldioxid und Stickoxiden in die Atmosphäre zu reduzieren. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, unter anderem durch die Reduzierung der Energie, die der Mensch durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erhält, und durch die Erhöhung der Zahl der Kraftwerke, die sie nutzen Alternative Energiequellen(Energie Sonnenlicht, Wind, Gezeitenenergie). Weitere Möglichkeiten zur Reduzierung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre sind:

1. Reduzierung des Schwefelgehalts in verschiedenen Kraftstoffarten. Die akzeptabelste Lösung wäre, nur Kraftstoffe zu verwenden, die minimale Mengen an Schwefelverbindungen enthalten. Allerdings gibt es nur sehr wenige solcher Kraftstoffarten. Nur 20 % der weltweiten Ölreserven haben einen Schwefelgehalt von weniger als 0,5 %. Und in Zukunft wird leider der Schwefelgehalt im verwendeten Kraftstoff zunehmen, da Öl mit niedrigem Schwefelgehalt immer schneller produziert wird. Dasselbe gilt auch für fossile Kohlen. Die Entfernung von Schwefel aus Kraftstoffen hat sich als sehr kostspieliger Prozess erwiesen finanziell Darüber hinaus ist es möglich, nicht mehr als 50 % der Schwefelverbindungen aus der Kraftstoffzusammensetzung zu entfernen, was eine unzureichende Menge ist.

2. Verwendung hoher Rohre. Diese Methode verringert nicht die Auswirkungen auf die Umwelt, erhöht jedoch die Effizienz der Vermischung von Schadstoffen in höheren Schichten der Atmosphäre, was zu sauren Niederschlägen in weiter von der Verschmutzungsquelle entfernten Gebieten führt. Diese Methode verringert die Auswirkungen der Verschmutzung auf lokale Ökosysteme, erhöht jedoch das Risiko von saurem Regen in entlegeneren Regionen. Außerdem diese Methode ist sehr unmoralisch, da das Land, in dem diese Emissionen entstehen, einen Teil der Folgen auf andere Länder überträgt.

3. Technologische Veränderungen. Die Menge an Stickoxiden NO, die bei der Verbrennung entsteht, hängt von der Verbrennungstemperatur ab. Im Zuge der Versuche konnte festgestellt werden, dass je niedriger die Verbrennungstemperatur ist, desto weniger Stickoxide entstehen, außerdem hängt die NO-Menge von der Verweildauer des Kraftstoffs in der Verbrennungszone mit Luftüberschuss ab. Somit können entsprechende Technologieänderungen die Emissionen reduzieren. Eine Reduzierung der Schwefeldioxidemissionen kann durch die Reinigung der Endgase von Schwefel erreicht werden. Die gebräuchlichste Methode ist das Nassverfahren, bei dem die entstehenden Gase durch eine Kalksteinlösung geleitet werden, was zur Bildung von Sulfit und Calciumsulfat führt. Auf diese Weise kann der größtmögliche Schwefelanteil aus den Endgasen entfernt werden.

4. Liming. Um die Versauerung von Seen und Böden zu reduzieren, werden ihnen alkalische Stoffe (CaCO 3) zugesetzt. Sehr häufig kommt dieser Vorgang in skandinavischen Ländern zum Einsatz, wo Kalk aus Hubschraubern auf den Boden oder auf das Einzugsgebiet gesprüht wird. Die skandinavischen Länder leiden am meisten unter saurem Regen, da die meisten skandinavischen Seen granit- oder kalkarme Böden haben. Solche Seen haben eine viel geringere Fähigkeit, Säuren zu neutralisieren als Seen in kalkreichen Gebieten. Doch neben den Vorteilen bringt das Kalken auch eine Reihe von Nachteilen mit sich:

· Bei fließendem und sich schnell vermischendem Seewasser erfolgt die Neutralisierung nicht effektiv genug;

· Das passiert grober Verstoß chemisches und biologisches Gleichgewicht von Wasser und Boden;

· Es ist nicht möglich, alle schädlichen Auswirkungen der Versauerung zu beseitigen;

· Schwermetalle können durch Kalken nicht entfernt werden. Bei sinkendem Säuregehalt gehen diese Metalle in schwerlösliche Verbindungen über und fallen aus. Bei erneuter Zugabe von Säure lösen sie sich wieder auf und stellen somit ein ständiges Gefahrenpotenzial für die Seen dar.

Es ist zu beachten, dass bisher keine Methode entwickelt wurde, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe den Ausstoß von Schwefeldioxid und Stickstoff auf ein Minimum reduziert bzw. teilweise ganz verhindert.

Normales Regenwasser reagiert leicht sauer, da die Luft, in der sich Feuchtigkeitspartikel bilden, Kohlendioxid enthält. Aber wenn die Atmosphäre einen erhöhten Gehalt an Schadstoffen aufweist, die durch den Betrieb von Autos, Hüttenbetrieben, Kraftwerken und anderen emittiert werden Menschliche Aktivität, dann reagiert das Wasser mit diesen Verbindungen und sein pH-Wert sinkt. Es enthält schwefelhaltige, stickstoffhaltige, schwefelhaltige, Salpetersäure und andere Säuren. Und wenn sie in Form von Regen, Schnee oder anderen Niederschlägen (einschließlich Nebel) auf den Boden fallen, interagieren diese Stoffe mit der Umwelt und wirken sich schädlich auf diese aus.

Folgen von saurem Regen

Wenn im Bereich von Stauseen – über Flüssen, Seen, Meeren – saurer Regen beobachtet wird, beginnt auch das Wasser in ihnen allmählich zu oxidieren, obwohl es bei kleinen Stößen Änderungen des pH-Werts aktiv widersteht. Kommt es jedoch regelmäßig zu saurem Regen, nimmt diese Stabilität ab, wodurch sich der ökologische Zustand der Gewässer verschlechtert. Bei einer hohen Säurekonzentration im Wasser beginnen die darin lebenden Lebewesen, meist Insekten, zu sterben. Eintagsfliegen können beispielsweise nicht bei einem pH-Wert über 5,5 leben. Fische sind zwar widerstandsfähiger gegen solche Verschmutzungen, doch wenn die Insekten sterben, ist die Kette unweigerlich unterbrochen: Forellen, die sich von ihnen ernähren, leiden beispielsweise unter Nahrungsmangel. Dadurch sinkt auch die Zahl der Fische im Stausee.

Einige Fische können in saurem Wasser überleben, darin jedoch keine Nachkommen aufziehen, was ebenfalls zum Tod der Population führt.

Fällt saurer Regen auf Wälder, werden die Blätter der Bäume zerstört und fallen ab. Am häufigsten sind diese betroffen hohe Bäume, die in Säurewolken enden. Leichte Niederschläge mit hohem Säuregehalt zerstören Wälder langsamer und unmerklicher: Sie verringern nach und nach die Bodenfruchtbarkeit und sättigen ihn mit Giftstoffen, Pflanzen werden krank und sterben langsam ab.

Autos, die Luftverschmutzung verursachen, beginnen dann darunter zu leiden: Saurer Niederschlag zerstört ihre Schutzschichten. Solche Regenfälle sind für von Menschenhand geschaffene Bauwerke nicht weniger gefährlich: Gebäude und Denkmäler aus Marmor oder Kalkstein werden regelrecht korrodiert, da Calcit aus ihnen ausgewaschen wird.

Granit- und Sandsteine ​​sind säurebeständiger.

Saurer Regen stellt auch eine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar. Äußerlich sind sie nicht zu unterscheiden, sie sehen aus wie gewöhnlicher Regen, haben keinen spezifischen Geruch oder Geschmack und führen nicht zu unangenehmen Empfindungen auf der Haut. Nicht nur bei Niederschlägen, sondern auch beim Schwimmen in einem Fluss oder See können Sie Säuren ausgesetzt sein. Dies führt zu einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Atemwegserkrankungen – Asthma, Bronchitis, Sinusitis.

Jeder weiß, was Wasser ist. Auf der Erde gibt es eine riesige Menge davon – eineinhalb Milliarden Kubikkilometer.

Wenn Sie sich das vorstellen Gebiet Leningrad den Boden eines riesigen Glases und versuchen Sie, das gesamte Wasser der Erde darin aufzunehmen, dann sollte seine Höhe größer sein als die Entfernung von der Erde zum Mond. Es scheint, dass es so viel Wasser gibt, dass es immer genug davon geben sollte. Das Problem ist jedoch, dass alle Ozeane salziges Wasser haben. Wir und fast alle Lebewesen brauchen frisches Wasser. Aber es gibt nicht viel davon. Deshalb entsalzen wir Wasser.

IN frisches Wasser Flüsse und Seen enthalten viele lösliche Substanzen, darunter auch giftige. Es kann pathogene Mikroben enthalten und kann daher ohne zusätzliche Reinigung nicht verwendet oder gar getrunken werden. Wann Es regnet Wassertropfen (oder Schneeflocken, wenn es schneit) fangen schädliche Verunreinigungen aus der Luft ein, die aus den Rohren einer Fabrik in die Luft eingedrungen sind.

Dadurch fällt mancherorts auf der Erde schädlicher, sogenannter saurer Regen. Weder Pflanzen noch Tiere mögen es.

Die wohltuenden Regentropfen haben den Menschen schon immer Freude bereitet, doch inzwischen ist Regen in vielen Teilen der Erde zu einer ernsthaften Gefahr geworden.

Saurer Niederschlag (Regen, Nebel, Schnee) ist Niederschlag, dessen Säuregehalt höher als normal ist. Ein Maß für den Säuregehalt ist der pH-Wert (Wasserstoffwert). Die pH-Skala reicht von 02 (extrem sauer) über 7 (neutral) bis 14 (alkalisch), wobei der Neutralpunkt ( reines Wasser) hat einen pH-Wert von 7. Regenwasser drin saubere Luft hat einen pH-Wert von 5,6. Je niedriger der pH-Wert, desto höher der Säuregehalt. Liegt der Säuregehalt des Wassers unter 5,5, gilt der Niederschlag als sauer. In weiten Teilen der Industrieländer der Welt fallen Niederschläge, deren Säuregehalt den Normalwert um das 10- bis 1000-fache übersteigt (pH = 5-2,5).

Die chemische Analyse der Säurefällung zeigt das Vorhandensein von Schwefelsäure (H 2 SO 4) und Salpetersäure (HNO 3). Das Vorhandensein von Schwefel und Stickstoff in diesen Formeln weist darauf hin, dass das Problem mit der Freisetzung dieser Elemente in die Atmosphäre zusammenhängt. Bei der Verbrennung von Kraftstoff wird Schwefeldioxid in die Luft freigesetzt, außerdem reagiert Luftstickstoff mit Luftsauerstoff zu Stickoxiden.

Diese gasförmigen Produkte (Schwefeldioxid und Stickoxide) reagieren mit atmosphärischem Wasser unter Bildung von Säuren (Salpeter- und Schwefelsäure).

In aquatischen Ökosystemen führen saure Niederschläge zum Tod von Fischen und anderen Wasserlebewesen. Die Versauerung des Fluss- und Seewassers hat auch schwerwiegende Auswirkungen auf Landtiere, da viele Tiere und Vögel Teil der Nahrungsketten sind, die in aquatischen Ökosystemen beginnen.

Neben dem Sterben der Seen wird auch die Waldschädigung sichtbar. Säuren zerstören die schützende Wachsschicht der Blätter und machen Pflanzen anfälliger für Insekten, Pilze und andere Krankheitserreger. Bei Trockenheit verdunstet mehr Feuchtigkeit durch beschädigte Blätter.

Die Auswaschung von Nährstoffen aus dem Boden und die Freisetzung toxischer Elemente tragen zur Verlangsamung des Baumwachstums und zum Absterben bei. Man kann sich vorstellen, was mit wilden Tierarten passiert, wenn Wälder sterben.

Wenn das Waldökosystem zerstört wird, beginnt die Bodenerosion, die Verstopfung von Gewässern, Überschwemmungen und die Verschlechterung der Wasserversorgung werden katastrophal.

Durch die Versauerung des Bodens werden für Pflanzen lebenswichtige Nährstoffe gelöst; Diese Stoffe gelangen über den Regen ins Grundwasser. Gleichzeitig werden Schwermetalle aus dem Boden ausgewaschen, die dann von den Pflanzen aufgenommen werden und diese schwer schädigen. Durch die Verwendung solcher Pflanzen als Nahrung nimmt der Mensch auch eine erhöhte Dosis Schwermetalle auf.

Wenn sich die Bodenfauna verschlechtert, gehen die Erträge zurück, die Qualität der landwirtschaftlichen Produkte verschlechtert sich, und dies führt, wie wir wissen, zu einer Verschlechterung der öffentlichen Gesundheit.

Unter dem Einfluss von Säuren aus Felsen und Mineralien wird Aluminium sowie Quecksilber und Blei freigesetzt. die dann ins Oberflächen- und Grundwasser gelangen. Aluminium kann die Alzheimer-Krankheit, eine Form vorzeitiger Alterung, verursachen. Schwermetalle gelegen in natürliche Gewässer, wirken sich negativ auf die Nieren, die Leber und die Leber aus nervöses System, was verschiedene Krebsarten verursacht. Die genetischen Folgen einer Schwermetallvergiftung können nicht nur bei Konsumenten erst nach 20 Jahren oder länger auftreten schmutziges Wasser, sondern auch unter ihren Nachkommen.

Saurer Regen korrodiert Metalle, Farben und synthetische Verbindungen und zerstört Baudenkmäler.

Saurer Regen kommt am häufigsten in Industrieländern mit hochentwickelten Energiesystemen vor. Im Laufe eines Jahres emittieren Wärmekraftwerke in Russland etwa 18 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Atmosphäre, außerdem kommen dank des westlichen Lufttransports Schwefelverbindungen aus der Ukraine und Westeuropa.

Um den sauren Regen zu bekämpfen, müssen Anstrengungen auf die Reduzierung der Emissionen säurebildender Stoffe aus Kohlekraftwerken gerichtet werden. Und dafür benötigen Sie:

Verwendung von schwefelarmer Kohle oder Entfernung von Schwefel daraus

Installation von Filtern zur Reinigung gasförmiger Produkte

Anwendung alternative Quellen Energie

Den meisten Menschen bleibt das Problem des sauren Regens gleichgültig. Werden Sie gleichgültig auf die Zerstörung der Biosphäre warten oder Maßnahmen ergreifen?

Saurer Regen wurde erstmals in den 1950er Jahren in Westeuropa, insbesondere Skandinavien, und Nordamerika beobachtet. Mittlerweile besteht dieses Problem in der gesamten industriellen Welt und hat im Zusammenhang mit den erhöhten anthropogenen Emissionen von Schwefel und Stickoxiden besondere Bedeutung erlangt. Im Laufe mehrerer Jahrzehnte wurde das Ausmaß dieser Katastrophe so groß und die negativen Folgen so groß, dass 1982 eine Sonderkatastrophe stattfand Internationale Konferenzüber sauren Regen, an dem Vertreter aus 20 Ländern und mehreren Ländern teilnahmen Internationale Organisationen. Die Schwere dieses Problems bleibt bis heute bestehen, es steht ständig im Fokus der Aufmerksamkeit nationaler und internationaler Regierungen Umweltorganisationen. Im Durchschnitt ist der Säuregehalt der Niederschläge, die in Westeuropa und Nordamerika auf einer Fläche von fast 10 Millionen Quadratmetern hauptsächlich in Form von Regen fallen. km beträgt 5-4,5, und Nebel haben hier oft einen pH-Wert von 3-2,5. IN letzten Jahren In Industriegebieten Asiens kam es zu saurem Regen. Lateinamerika und Afrika. Zum Beispiel im östlichen Transvaal (Südafrika), wo 4/5 des Stroms des Landes pro 1 Quadratmeter erzeugt wird. km fallen pro Jahr etwa 60 Tonnen Schwefel in Form von saurem Niederschlag. In tropischen Gebieten, in denen die Industrie praktisch unterentwickelt ist, kommt es durch die Freisetzung von Stickoxiden in die Atmosphäre durch die Verbrennung von Biomasse zu sauren Niederschlägen.

Ein besonderes Merkmal des sauren Regens ist seine grenzüberschreitende Natur, da säurebildende Emissionen durch Luftströmungen über große Entfernungen – Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern – übertragen werden. Dies wird durch die einst eingeführte „High-Pipe-Policy“ erheblich erleichtert wirksames Mittel gegen Bodenluftverschmutzung. Fast alle Länder sind gleichzeitig „Exporteure“ ihrer eigenen und „Importeure“ der Emissionen anderer. Der „nasse“ Teil der Emissionen (Aerosole) wird exportiert, der trockene Teil der Schadstoffe fällt in unmittelbarer Nähe der Emissionsquelle oder in geringer Entfernung davon an.

Austausch Säurebildende und andere luftverschmutzende Emissionen sind typisch für alle Länder Westeuropas und Nordamerika. Großbritannien, Deutschland und Frankreich schicken ihren Nachbarn mehr oxidierten Schwefel, als sie von ihnen erhalten. Norwegen, Schweden und Finnland erhalten von ihren Nachbarn mehr oxidierten Schwefel, als sie über ihre eigenen Grenzen freisetzen (bis zu 70 % des sauren Regens in diesen Ländern ist das Ergebnis des „Exports“ aus Großbritannien und Deutschland). Der grenzüberschreitende Transport saurer Niederschläge ist einer der Gründe für das Konfliktverhältnis zwischen den USA und Kanada.

Saurer Regen und seine Ursachen

Der Begriff „saurer Regen“ bezieht sich auf alle Arten von meteorologischen Niederschlägen – Regen, Schnee, Hagel, Nebel, Graupel – deren pH-Wert unter dem durchschnittlichen pH-Wert von Regenwasser liegt (der durchschnittliche pH-Wert für Regenwasser beträgt 5,6). Bei menschlicher Aktivität freigesetztes Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxide (NOx) werden in der Erdatmosphäre in säurebildende Partikel umgewandelt. Diese Partikel reagieren mit atmosphärischem Wasser und verwandeln es in saure Lösungen, die den pH-Wert des Regenwassers senken. Der Begriff „saurer Regen“ wurde erstmals 1872 vom englischen Entdecker Angus Smith geprägt. Der viktorianische Smog in Manchester erregte seine Aufmerksamkeit. Und obwohl die damaligen Wissenschaftler die Theorie der Existenz von saurem Regen ablehnten, zweifelt heute niemand mehr daran, dass saurer Regen eine der Ursachen für das Absterben von Leben in Gewässern, Wäldern, Feldfrüchten und Vegetation ist. Darüber hinaus zerstört saurer Regen Gebäude und Kulturdenkmäler sowie Pipelines, macht Autos unbrauchbar, verringert die Bodenfruchtbarkeit und kann dazu führen, dass giftige Metalle in Grundwasserleiter gelangen.

Wasser regelmäßiger Regen ist ebenfalls eine schwach saure Lösung. Dies liegt daran, dass natürliche Luftstoffe wie Kohlendioxid (CO2) mit Regenwasser reagieren. Dabei entsteht schwache Kohlensäure (CO2 + H2O = H2CO3). Während der pH-Wert von Regenwasser idealerweise 5,6–5,7 beträgt, wahres Leben Der Säuregehalt des Regenwassers in einem Gebiet kann sich vom Säuregehalt des Regenwassers in einem anderen Gebiet unterscheiden. Dies hängt in erster Linie von der Zusammensetzung der in der Atmosphäre eines bestimmten Gebiets enthaltenen Gase ab, beispielsweise Schwefeloxide und Stickoxide.

Die chemische Analyse der Säurefällung zeigt das Vorhandensein von Schwefelsäure (H2SO4) und Salpetersäure (HNO3). Das Vorhandensein von Schwefel und Stickstoff in diesen Formeln weist darauf hin, dass das Problem mit der Freisetzung dieser Elemente in die Atmosphäre zusammenhängt. Bei der Verbrennung von Kraftstoff wird Schwefeldioxid in die Luft freigesetzt, außerdem reagiert Luftstickstoff mit Luftsauerstoff zu Stickoxiden.

Wie bereits erwähnt, weist jedes Regenwasser einen gewissen Säuregehalt auf. Im Normalfall entspricht dieser Indikator jedoch einem neutralen pH-Wert – 5,6–5,7 oder etwas höher. Der leichte Säuregehalt ist auf den Kohlendioxidgehalt der Luft zurückzuführen, gilt aber als so gering, dass er für lebende Organismen keinen Schaden anrichtet. Somit sind die Ursachen für sauren Regen ausschließlich auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen und können nicht durch natürliche Ursachen erklärt werden.

Voraussetzungen für die Erhöhung des Säuregehalts des atmosphärischen Wassers entstehen, wenn Industrieunternehmen emittieren große Mengen Schwefeloxide und Stickoxide. Die typischsten Quellen dieser Verschmutzung sind Fahrzeugabgase, metallurgische Produktion und Wärmekraftwerke (KWK). Der derzeitige Entwicklungsstand der Reinigungstechnologien erlaubt es leider nicht, Stickstoff- und Schwefelverbindungen herauszufiltern, die bei der Verbrennung von Kohle, Torf und anderen in der Industrie verwendeten Rohstoffen entstehen. Dadurch gelangen solche Oxide in die Atmosphäre, verbinden sich durch Reaktionen unter dem Einfluss von Sonnenlicht mit Wasser und fallen in Form von Niederschlägen, die als „saurer Regen“ bezeichnet werden, auf den Boden.