Где бывают кислотные дожди чаще всего: первые зарегистрированные случаи и зоны риска

К загрязнениям атмосферы, не признающим государственных границ, относятся кислотные осадки, являющиеся экологической проблемой почти всех стран нашей планеты.

С выбросами промышленных предприятий и автомобильного транспорта в атмосферу попадают оксиды азота и оксиды серы, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты.

Выпадая с кислотными осадками в виде дождей, снега, града, туманов, кислоты воздействуют на природную среду, вызывая заболевания и гибель лесов, ухудшение свойств почв, закисление водоемов, сопровождающееся гибелью биоты.

Содержание большого количества кислот в атмосферных осадках было обнаружено учеными многих стран, включая:

• Скандинавию;
• Америку;
• Канаду;
• Северную Европу;
• Японию.

В данной статье мы рассмотрим, где могут идти кислотные осадки, где они впервые были зарегистрированы, приведем примеры самых известных случаев.

Когда и где впервые были зарегистрированы случаи?

Понятие «кислотный дождь» впервые введено химиком из Шотландии Робертом Ангусом Смитом. Об этом он написал в своем научном труде «Воздух и дождь: начала химической климатологии» в 1872 году. В основу монографии легло изучение смога, нависшего над Манчестером.

Ученый обнаружил «3 вида воздуха»:

• в полях вдали от городской черты — с карбонатом аммония;
• в окрестностях — с сульфатом аммония;
• в городе — с серной кислотой.

В соответствии с выводами Р. Смита, кислый городской воздух способствует разъеданию поверхностного слоя металлов и обесцвечиванию красок в тканях, а кислая дождевая вода — вызывает повреждения материалов и растительности.

С проблемой окисления атмосферными осадками химик связывал следующие явления:

• сжигание ископаемого угля;
• траекторию ветров;
• разложение органических материалов;
• близость к морю;
• количество выпадающих осадков.

Публикация Смита положила начало исследования кислотного дождя. Так, вначале 1940-х годов почвоведом из Швеции Хансом Эгнером началось исследование влияния выпадающих кислых осадков на растения в роли обеспечения дополнительными питательными веществами.

В начале 1950-х годов значительно увеличилось количество выбросов, что привело к проблеме кислотных дождей к 1960 году в странах Европы и Северной Америки. Появились первые публикации с описанием загрязнителей — окислов азота и окислов серы.

В научном мире упоминается об опубликованной в 1968 году работе с доказательством увеличения кислотности атмосферных осадков над скандинавскими странами.

В конце 1970-х годов учеными США, Скандинавии и Канады были зафиксированы дожди с диоксидом серы вследствие деятельности угольных электростанций. В американском городке Уилинг на протяжении трех дней моросил дождь со вкусом лимонного сока.

Измерения рН показали, что кислотность осадков была выше нормы в 5000 раз.

В средствах массовой информации были опубликованы сотни статей:

• «Кислота с неба»;
• «Теперь даже дождь опасен»;
• «Дождь ужаса»;
• «Бич с неба».

Агентством по окружающей среде ЕРА в 1980 году было заявлено, что закисление озер в северо-восточном регионе США кислотными осадками увеличилось по сравнению с 1940 годом в 100 раз. А в 1981 году ЕРА дала прогноз увеличения в 2 раза количества кислотных озер к 1990 году.

Таким образом, трудно сказать, когда был самый первый кислотный дождь на Земле и был ли он губительным для природы, однако самый кислый дождь, записанный в Книгу рекордов Гиннеса, с рН 2.83 зафиксирован в 1982 году в районе Великих озер (американо-канадская граница).

Наблюдение и контроль

В США в начале 1970-х годов была принята долгосрочная региональная программа по управлению качеством воздуха в западных районах, включая штаты:

• Аризона;
• Вайоминг;
• Дакота;
• Колорадо;
• Нью-Мексико;
• Монтана;
• Юта.

Для наблюдений и контроля загрязнения воздуха применялись станции, расположенные в регионах с высокой плотностью населения вблизи с источниками загрязнений.

Итог программы:

• составление списка всех загрязнителей воздуха в регионе;
• разработка классификации источников загрязнения (промышленные, коммунально-бытовые, линейные, точечные, пространственные), включая характер выбросов и их объем.

Первая сеть пунктов контроля атмосферного воздуха в Лос-Анджелесе действовала с 1954 года, модернизирована в 1971 году с оснащением аппаратурой, оповещающей о превышении максимальных концентраций SO₂, NO_x и других компонентов.

Несмотря на это, общественная организация по охране природы им. Одюбона США высказалась, что предпринимаемые усилия по контролю за состоянием окружающей среды недостаточны.

Они самостоятельно будут мониторить кислотные дожди, планируя создать в стране сеть из 200 станций мониторинга кислотных дождей с целью своевременной информации общественности о существующей проблеме.

В 1980 году в Соединенных Штатах была создана NAPAP — национальная сеть мониторинга кислотных осадков. Программа включает в себя многочисленные станции по всей стране, где проводятся измерения содержания кислотных веществ в осадках и атмосферном воздухе.

Деятельность NAPAP связана с источниками, воздействием и контролем оксидов серы и азота, которые являются основными антропогенными выбросами, вызывающими кислотные дожди.

Агентство по охране окружающей среды США (ЕРА) и другие организации также проводят исследования и мониторинг в области кислотных осадков, чтобы более глубоко понимать причины и последствия этого явления.

Контроль загрязнения атмосферного воздуха в Северной Америке осуществляется с 1970 года с помощью региональной программы, в рамках которой совместно со Службой охраны атмосферного воздуха Канады:

• проведена инвентаризация выбросов загрязнения атмосферы;
• составлены карт-схемы;
• определены объекты — источники поступления SO₂, NO_x в атмосферу.

В Великобритании сеть станций мониторинга качества атмосферного воздуха включает пункты с измерительными приборами для сбора данных о составе осадков, расположенные в различных регионах страны.

Существуют программы, направленные на изучение состава дождевой и снежной воды. Данные о химическом составе осадков могут использоваться для определения уровня кислотности.

Во Франции измерять содержание загрязняющих веществ в атмосфере начали с 1960-х годов. К 1990 году в стране насчитывали 1940 измерительных приборов, включая SO₂-анализаторы, установленных на 1420 станциях контроля атмосферного воздуха.

Сети мониторинга расположены в городах и крупных районах. По результатам измерений с контрольных станций была составлена первая карта загрязнений атмосферного воздуха во Франции.

Например, измерения качества воздуха в промышленно-торговом центре Фосс-де-Бер показали, что даже незначительное среднегодовое загрязнение воздуха сернистым газом в отдельные периоды может достигать угрожающих размеров концентрации.

Во избежание риска увеличения кислотных осадков, была создана АСККА — автоматизированная система контроля качества атмосферы. Сеть контрольно-измерительных станций, с региональным центром управления, включала 15 пунктов наблюдения, созданных в период с 1976 по 1978 гг.

После нанесения кислотными дождями в 1974 году существенного ущерба в Японии (районы Кинки и Токио) в стране с 1975 года начали исследовать кислотные осадки в префектурах Канто.

А с 1983 года Агентством охраны окружающей среды (АОС) внедрена пятилетняя программа исследования кислотных дождей в 14 зонах Японии. Начиная с 1990 года, программа мониторинга кислотных осадков была введена по всей стране.

Где обычно идут кислотные дожди?

Выпадение кислотных осадков преимущественно наблюдается в регионах с высоким уровнем промышленной деятельности, где совершаются значительные выбросы загрязняющих веществ, таких как:

• оксиды серы (SO_х);
• оксиды азота (NO_x).

Эти выбросы могут происходить из электростанций, заводов, автотранспорта и других источников.

Наибольшие проблемы с кислотными дождями часто наблюдаются в регионах с высокой промышленной активностью и слабой способностью почвы нейтрализовать кислотные вещества. Например, Северная Америка и Европа, особенно в прошлом, сталкивались с проблемами кислотных дождей.

Подтверждением промышленного источника выпадений кислотных осадков в Европе служат центры их формировании над:

• Германией;
• Великобританией;
• Скандинавскими странами (Данией, Норвегией, Швецией);
• Хорватией;
• Чехией.

В высокоурбанизированных регионах Западной Европы фиксируют кислотные дожди с рН менее 5.

Распределение рН осадков по земному шару представлено на карте:

Токсичные вещества, образующиеся над промышленными городами, переносятся на большие расстояния с воздушными массами, выпадая в конечном итоге с осадками на Землю. Трансграничный перенос способствует попаданию значительного количества осадков на территории соседних стран.

В Скандинавские страны, особенно Норвегию и Швецию, вместе с западными ветрами приносятся оксиды серы и азота из:

• Германии;
• Великобритании;
• Франции.

А в Северную Европу — из Западной Европы.

В соответствии с данными научных публикаций, в Европейскую часть Российской Федерации порядка 40% осадков серы поступает из европейских стран:

• Германии;
• Польши;
• Украины.

А причиной возникновения кислотных осадков в Канаде часто являются воздушные потоки из США.

География кислотных дождей в азиатском регионе связана с появлением индустриально-развитых государств :

• Малайзии;
• Тайваня,;
• Южной Кореи;
• Японии.

В разных регионах Азии в 1990-х годах возросло использование нефти, серосодержащих углей — основных источников кислотных осадков. Это привело к выделению в 1990 году в азиатском регионе 34 млн тонн SO₂, что на 40% превысило уровень оксидов серы в Северной Америке за этот же период.

Высокий уровень кислотных осадков наблюдался в республике Корея, на северо-востоке Индии, в Южном Китае, Таиланде, расположенных рядом или ниже по направлению ветра от индустриальных и урбанизированных центров.

Распределение кислотных осадков в разных странах мира:

Влияют на возникновение кислотных дождей и климатические колебания. Кислые осадки часто выпадают после продолжительного периода жары. Летние ливни, сменяющие длительный период палящего солнца и ясной погоды, могут содержать большое количество агрессивных кислот.

На карте ниже можно проследить регионы России с частым выпадением осадков с повышенным содержанием серы, включая серную кислоту.

Из карты видно, что лидерами по количеству кислотных осадков в Российской Федерации являются:

• Ленинградская область и Санкт-Петербург;
• Норильский регион;
• Центральный федеральный округ;
• Южный Урал.

Видео

Данное видео еще раз кратко рассказывает нам о механизме образования кислотных дождей, а также о том, где они чаще всего идут и бывает ли так, что они выпадают без последствий:

Заключение

Кислотные дожди представляют собой серьезную экологическую проблему, которая исходит от промышленных и транспортных выбросов в атмосферу. Распределение кислотных осадков неоднородно и зависит от уровня промышленной активности, типов загрязнителей и географических особенностей.

Исторически проблемы с кислотными дождями находились в фокусе внимания регионов с высоким уровнем индустриализации, таких как Европа и Северная Америка. Эти страны в прошлом сталкивались с серьезными последствиями кислотных осадков, приводящими к деградации почв, изменениям в составе водных ресурсов и угрозам для экосистем.

В результате усилий, направленных на снижение выбросов вредных веществ, в этих регионах наблюдается снижение уровней кислотных осадков.

Восточная Азия, включая Китай и Южную Корею, становится все более подверженной проблемам с кислотными дождями из-за интенсивного промышленного развития и роста автотранспорта.

Эти регионы сталкиваются с вызовами в области охраны окружающей среды, требуя срочных мер для сокращения загрязнений и предотвращения дальнейших негативных последствий.

Ситуация может меняться в зависимости от принимаемых странами мер и глобальных усилий по борьбе с изменениями климата. Важно продолжать мониторинг и разрабатывать совместные стратегии для уменьшения воздействия кислотных осадков на окружающую среду и обеспечения устойчивости экосистем.