Влияние кислотных осадков на биосферу

Размещено на http://www.allbest.ru

Кислотные осадки оказывают вредное воздействие не только на отдельные предметы или живые существа, но и на их совокупность. В природе и в окружающей среде образовались сообщества растений и животных, между которыми, как и между живыми и неживыми организмами, существует постоянный обмен веществ. Эти сообщества, которые можно также называть экологической системой, обычно состоят из четырех групп: неживые объекты, живые организмы, потребители и разрушители.

Влияние кислотности в первую очередь сказывается на состоянии пресных вод и лесов. Обычно воздействия на сообщества бывают косвенными, т.е. опасность представляют не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы (например, высвобождение алюминия). В определенных объектах (почва, вода, ил и т.д.) в зависимости от кислотности могут возрасти концентрации тяжелых металлов, так как в результате изменения pH изменяется их раствори­мость. Через питьевую воду и животную пищу, например, через рыбу в организм человека также могут попасть токсичные металлы. Если под действием кислотности изменяются строение почвы, ее биология и химия, то это может привести к гибели растений (например, отдельных деревьев). Обычно эти косвенные воздействия не являются местными и могут влиять на расстоянии нескольких сотен километров от источника загрязнения.

Кислотные осадки, их причины и последствия. Меры их предотвращения.

Кислотные осадки - выпадение осадков в виде дождя и снега с повышенной степенью кислотности в результате антропогенного химического загрязнения атмосферы, что приводит из-за подкисления водоемов и почвы к снижению плодородия почв и угрожает существованию жизни в водоемах.

Двуокись серы - основной загрязнитель, обусловливающий появление кислых осадков. В присутствии паров воды сернистый ангидрид превращается в раствор серной кислоты. Таким же образом из двуокиси углерода и окислов азота образуются угольная и азотная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые другие соединения, что в сумме и дает раствор с кислой реакцией (кислые или кислотные осадки).

Доля SO2 в образовании кислых осадков составляет около 70%. 20-30% кислых осадков связано с другими выбросами. Появлению кислых осадков способствует также СО². Из-за ее постоянного присутствия в атмосфере нормальной является pH осадков равная 5,6.

Кислотные осадки - не новое явление. Впервые они зарегистрированы еще в 1907-1908 годах в Англии. К настоящему времени отмечены случаи выпадения осадков с pH 2,2-2,3. Такие значения близки к кислотности лимонного сока или бытового уксуса.

Наиболее распространены кислые осадки в северном полушарии. Здесь значительны выбросы кислых веществ и благоприятны условия для их мокрого осаждения в виде дождей, снега, туманов.

Длительные периоды с отрицательными температурами усугубляют продолжительность действия кислых осадков. Дело в том, что последние в значительной мере нейтрализуются аммиаком. Зимой же его выделение из почв, органики, минеральных удобрений и других источников незначительны вследствие прекращения действия микроорганизмов-аммионификаторов.

Кислые осадки особенно типичны для Скандинавских стран, а также Англии, ФРГ, Бельгии, Дании, Польши, Канады, северных районов США. Не единичны случаи конфликтных ситуаций из-за их трансграничных переносов. Так, отдельные районы Норвегии, Финляндии, Исландии, Дании, по имеющимся данным, на 80-90% загрязняются со стороны ФРГ и Люксембурга. Для Швеции доля осадков извне близка к 70%. В России очаги образования кислых осадков приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск, Красноярск и другие районы. В наши дни в Санкт-Петербурге pH дождя колеблется от 4,8 до 3,7, в Красноярске - от 4,9 до 3,8, в Казани - от 4,8 до 3,3. В городах до 70-90% загрязнений в атмосферу, в том числе и для образования кислых осадков, поставляет автотранспорт.

Отрицательное влияние кислых осадков разнообразно. Они действуют на почвы, водные экосистемы, растения; памятники архитектуры, строения и другие объекты. осадок кислотный биосфера плодородие

Действие кислых осадков на почвы. На почвы кислые осадки оказывают наиболее ощутимое отрицательное воздействие в северных и тропических районах. В первом случае это связано с тем, что подкисляются и без того кислые (подзолистые и их разновидности) почвы. Эти почвы, как правило, не содержат природных соединений, нейтрализующих кислотность (карбонат кальция, доломит и др.).

Тропические почвы, хотя и имеют нейтральную и щелочную реакцию, но также не содержат веществ - нейтрализаторов кислотности в силу интенсивного и постоянного промывания дождями.

Попадая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редуцентов, азотофиксаторов и других организмов почвенной среды. При pH, равной 5, и ниже в почвах резко увеличивается растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца, ртути). В ряде мест кислые осадки и продукты их действия (алюминий, тяжелые металлы, нитраты и др.) проникают в грунтовые воды, а затем в водоемы и водопроводную сеть, где также способствуют высвобождению из труб алюминия и других вредных веществ. Результатом этого является ухудшение качества питьевой воды.

Действие кислых осадков на водные экосистемы. Попадая в водные источники, кислые осадки повышают кислотность и жесткость воды. Многие гидробионты очень чувствительны к изменению этих показателей. При pH водной среды ниже 6 обычно сильно подавляется деятельность ферментов, гормонов и других биологически активных веществ, от которых зависит рост и развитие организмов. При этом взрослые организмы менее зависимы от pH среды. Отрицательное действие pH проявляется в основном на яйцеклетках и молоди. В данном случае гибель чаще наступает не от прямого действия загрязнителей на организмы, а через невозможность их размножения.

В настоящее время на Земле насчитываются тысячи озер, в значительной мере лишившихся своих обитателей. Около 20% рек и озер Швеции, Норвегии и Канады (а это несколько десятков тысяч) потеряли более половины обитающих в них организмов. Так, в Швеции в 14 тыс. озер уничтожены наиболее чувствительные виды, а 2200 озер практически безжизненны. В США около 1000 озер заметно подкислено, а более 3 тыс. имеют кислотность, не благоприятную для многих обитателей.

Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса. Колоссальный вред кислые осадки или компоненты, их образующие, оказывают на леса. Механизм влияния в данном случае наиболее многообразен. Кислые осадки способствуют выщелачиванию из растений биогенов (особенно кальция, магния и калия), сахаров, белков, аминокислот. Они повреждают защитные ткани, увеличивают вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов, способствуют появлению вспышек численности насекомых. Конечный результат таких воздействий - снижение фитоценозами продуктивности, а нередко и их массовая гибель.

Появляется все больше данных об отрицательном влиянии кислых осадков на растения через почву. Это влияние наиболее ощутимо в результате увеличения подвижности алюминия и тяжелых металлов. Свободный алюминий повреждает молодые корни, создает очаги для проникновения в них инфекций, а также вызывает преждевременное старение деревьев (болезнь Альцгеймера).

Наиболее сильно повреждаются хвойные леса. Это в первую очередь связано с большой продолжительностью жизни их хвои (4-6 лет), что способствует накоплению в ней токсикантов.

Первым признаком поражения хвойных лесов газами и кислыми осадками является сокращение сроков жизни хвои и уменьшение ее размера. Наиболее сильно повреждаются леса в трудных условиях (на бедных почвах, в гористых местностях, в зоне туманов и т.п.). Кроме хвойных, высокой поражаемостью отличается также бук, граб и другие твердолиственные виды.

Очень высокой чувствительностью к загрязнению атмосферы характеризуются многие виды лишайников. Они обычно первыми исчезают из экосистем и являются индикаторами неблагоприятного состояния среды.

Большие площади пораженных и погибших от загрязнения атмосферы почв лесов имеются в ФРГ, Швеции, Финляндии, Австрии, Польше, Канаде, на севере США и в других регионах. В ФРГ массовое поражение лесов зарегистрировано в начале 80-х гг. В хвойных лесах, особенно пихтовых, повреждения отмечались у 80-90% деревьев, а в среднем у 10% всех видов древесных растений. В России повреждено около 1,5-2 млн. га лесов. Основные очаги поражения расположены в районе Норильска, Мончегорска, Братска.

В последнее время много внимания уделяется поражению лесов в результате совместного действия традиционных загрязнителей (SO2, NO2) и озона. Последний является в основном продуктом фотохимического смога. Показано, что в его присутствии интенсивно разрушается хлорофилл как в результате прямого влияния, так и через ускорение расходования витамина С, который является важным агентом защиты хлорофилла от окисления.

Размещено на Allbest.ru