Что такое кислотные дожди: определение, сущность понятия, история исследования

Одной из глобальных проблем в экологии является быстрый рост загрязнения атмосферы — важнейшей среды биосферы и жизненного пространства человека.

Вследствие интенсивной человеческой деятельности создается большая антропогенная нагрузка на окружающую среду, что нарушает равновесные процессы в биосфере, приводя к ряду экологических проблем, к числу которых относятся кислотные дожди.

Среди источников загрязнения атмосферы, влияющих на образование кислотных осадков, кратко можно выделить выбросы:

• электростанций;
• металлургических;
• химических;
• нефтехимических предприятий;
• автомобильного транспорта;
• авиации.

Учеными подсчитано, что в атмосферу каждый год выбрасывается порядка сотен миллионов тонн оксидов серы и азота, а также галогенов и других химических соединений.

Сжигание колоссальных объемов топлива, чрезмерное потребление ресурсов нашей планеты, бурное развитие промышленности приводит к химическому загрязнению геосферы Земли, включая воздушное пространство.

В представленной статье мы простыми словами дадим характеристику такому явлению, как кислотные дожди, расскажем, что они собой представляют. Вы также узнаете, какой инженер ввел термин и понятие «кислотный дождь» и прочтете о событиях, которые этому предшествовали.

Определение и сущность понятия

Под термином «кислотные дожди» подразумеваются все виды атмосферных осадков, содержащие определенное количество кислоты:

• дождь и дождь со снегом;
• снег и град;
• туман.

При этом сущность такова, что pH (водородный показатель) таких осадков должен быть ниже среднего значения pH дождевой воды — 5.6 единиц.

Определение

В различной справочной литературе приводятся такие определения и толкования понятия «кислотный дождь»:

Сущность

Судя из названия, кислотный дождь представляет собой закисленные осадки с низким уровнем водородного показателя pH. Дождевая вода природного состава воздуха обладает слабокислой реакцией с pH 5.5-5.6 из-за хорошей растворимости в ней углекислого газа (СО₂) с формированием слабой угольной кислоты.

Загрязняющие вещества, присутствующие в атмосферном воздухе (преимущественно кислотные оксиды) вступают в реакцию с кислородом и водяным паром. Иными словами, происходит физический захват осадками (оседающими частицами воды) химических веществ антропогенной природы, присутствующих в избытке в атмосферном воздухе.

В результате контакта образуются кислотообразующие частицы, снижающие pH метеорологических осадков ниже 5.5.

То есть, образуются кислотные осадки:

• град;
• дождь;
• роса;
• снег;
• туман.

В солнечную погоду кислотные соединения уносит ветер. В дождливые дни, растворяясь в каплях дождя, скапливаясь в облаках, кислоты могут перемещаться на значительные расстояния, после чего выпадают в виде кислотного дождя, снега или другого рода осадков, окисляя окружающую среду.

При уменьшении pH на 1 единицу кислотность атмосферных осадков возрастает в 10 раз, а при уменьшении pH на 2 единицы — в 100 раз. Мировым рекордом считается выпавший 20 апреля 1974 года в шотландском городке Питлокри дождь с pH 2.4, напоминающий вкусом столовый уксус.

Кто и когда ввел термин?

Впервые определение «кислотный дождь» было заявлено ученым из Шотландии, химиком Робертом Энгусом Смитом (1817-1884), которого иногда именуют «Отец кислотного дождя».

Химию Роберт Смит изучал в Германии с 1839 года под руководством Юстуса фон Либиха, что увенчалось получением диплома доктора философии в 1841 году.

Сразу после получения диплома химик возвратился в Великобританию, где до 1845 года работал химиком-аналитиком в химической лаборатории при Королевском Манчестерском институте. Далее ученый зарабатывал на жизнь независимым экспертом и аналитиком, публикуя с 1850-х годов ряд научных работ, связанных с химическим составом атмосферы.

Исследуя в 1852 году химический состав дождевой воды в городах северной Британии, Р. Смит открыл кислотные дожди, возникающие вследствие сжигания угля, обогащенного серой.

Ученый завершил цикл исследования химического состава атмосферы монографией «Воздух и дождь: начала химической климатологии», опубликованной в 1872 году. В данную научную работу вошли исследования по открытию Р. Смитом в 1852 году кислотных дождей.

Таким образом, явление «кислотные дожди» открыто химиком Робертом Смитом в 1852 году, а термин «кислотные дожди» впервые озвучен в его научном труде в 1872 году.

Что содержат осадки, которые называют кислотными?

В соответствии с данными научных публикаций, кислотными осадками называют дожди (реже снег), содержащие растворы кислот:

• азотистых и азотных;
• сернистых и серных.

К компонентам кислотных дождей также относят:

• озон, образуемый при грозах;
• метан;
• хлор;
• другие вредные компоненты из состава бытовых и промышленных отходов (твердые частицы железа и сульфата кальция)

Серная кислота в воздухе имеет вид легкого тумана, который состоит из мельчайших капель. Кислотные туманы имеют самую сильную кислую реакцию среди всех кислотных осадков. В Гамбурге однажды зафиксировали кислотность тумана с рН менее 2, что выше, чем у лимонного сока (рН = 2.3).

Подробнее о составе кислотных дождей здесь.

Полезное видео

В данном видео кратко и понятно рассказывается о том, что называют кислотными осадками, каково их значение в экологии и кем был введен этот термин:

Заключение

Кислотные дожди с содержанием растворов азотной и серной кислот наносят природе нашей планеты значительный ущерб, принося в жертву строения, растительность, водоемы, земельные участки, животных. Если проблема кислотных осадков выйдет из-под контроля человека, могут возникнуть серьезные экономические и социальные последствия.

Из статьи вы узнали, что значит термин «кислотный дождь», какова сущность данного явления.