Smog
La pollution de l'air
Suite à la pollution environnement de nombreux locaux et mondiaux problèmes environnementaux, qui sont caractéristique crise écologique moderne. Les plus connus d'entre eux sont liés à la pollution. air atmosphérique. Voici des informations sur certains de ces phénomènes.
Pollution de l'air extérieur est tout changement dans son état et ses propriétés qui a impact négatif sur la santé humaine et animale, l'état des plantes et des écosystèmes. La pollution atmosphérique peut être naturelle (naturelle) ou anthropique (technogène).
pollution naturelle l'air est causé par l'activité volcanique, les intempéries rochers, l'érosion éolienne, la fumée des feux de forêt et de steppe.
Pollution anthropique associés à la libération de divers polluants dans le processus de l'activité humaine. Par son ampleur, il dépasse largement la pollution naturelle.
Distinguer pollution atmosphérique locale, régionale et mondiale. Un exemple de pollution locale est la zone de Krasnoyarsk, adjacente à KRAZ; régional - le plateau de Putorana à proximité de Norilsk; global - teneur accrue en CO 2 dans toute l'atmosphère moderne du globe.
Les principaux polluants (polluants) sont le dioxyde de soufre (SO 2), les oxydes de carbone (CO) et les particules. Ils représentent environ 98% de la quantité totale de substances nocives. Outre les principaux polluants, environ 70 types de substances nocives sont observées dans l'atmosphère des villes et des grandes villes, parmi lesquelles les formaldéhydes, le fluorure d'hydrogène, l'ammoniac, le phénol, le benzène, le disulfure de carbone, etc. villes, la concentration des principaux polluants - dioxyde de soufre et monoxyde de carbone - dépasse le plus souvent les niveaux autorisés.
Principal sources la pollution atmosphérique sont les centrales thermiques et nucléaires, les chaufferies, les entreprises de métallurgie ferreuse, production chimique, émissions des véhicules, traitement du gaz et du pétrole, incinération des déchets.
Il existe les principaux types de pollution de l'air suivants : smog, pluie acide, accumulation gaz à effet de serre et la perturbation de la couche d'ozone.
Smog– (au sens large) toute pollution de l'air visible à l'œil nu.
Le tout premier des cas de pollution atmosphérique officiellement enregistrés, qui a eu de graves conséquences, a été le smog dans la ville de Donora (États-Unis) en 1948. En 36 heures, deux douzaines de décès ont été enregistrés, des centaines d'habitants se sont sentis très mal. Quatre ans plus tard, en décembre 1952, un incident encore plus tragique se produisit à Londres. Plus de 4 000 personnes sont mortes en cinq jours à cause de la pollution accumulée dans l'air. Bien qu'au cours des années suivantes, un grave smog à Londres et dans d'autres villes ait été observé à plusieurs reprises, de telles conséquences catastrophiques, heureusement, ne se sont plus produites.
Conditions de formation: pollution de l'air par la poussière et les gaz en combinaison avec des conditions météorologiques(augmentation de l'humidité de l'air, augmentation de l'activité solaire), entraînant un effet synergique (se renforçant mutuellement). Une condition supplémentaire pour l'augmentation du smog est un temps calme et une inversion de température. Ce dernier se manifeste par le chevauchement de l'air froid au-dessus du sol avec une couche de ce qui précède air chaud. Cela se produit lorsque l'air froid « fuit » (coincé) sous l'air chaud. En conséquence, le mouvement ascendant de l'air est bloqué et les polluants ne sont pas transportés vers le haut, mais s'accumulent au-dessus de la Terre. Phénomène inversion de température peut améliorer les reliefs. Ainsi, les montagnes entourant la zone polluée empêchent l'écoulement horizontal des polluants.
Il existe trois types de smog :
· smog humide (type Londres) - une combinaison de polluants gazeux (principalement du SO 2), de particules de poussière et de gouttelettes de brouillard. La concentration d'oxydes de soufre, de poussière et de monoxyde de carbone atteint des niveaux dangereux pour l'homme. Ainsi, en 1952 à Londres, plus de 4 000 personnes sont mortes à cause de l'humidité du smog.
· brouillard de glace (type Alaska) - une combinaison de pollution par la poussière et les gaz et de gouttes de brouillard gelées.
· smog photochimique (type Los Angeles) - pollution atmosphérique secondaire due à la décomposition et à l'interaction chimique des polluants, principalement les oxydes d'azote et les hydrocarbures volatils, sous l'influence de rayons de soleil. La conséquence de la pollution atmosphérique secondaire lors du smog photochimique est la formation d'oxydants photochimiques (composés agressifs et nocifs O 3 (ozone), CO (monoxyde de carbone), nitrates de peroxyle (PAN), etc. l'empoisonnement de 10 mille personnes , et en 1971 - 28 mille.
Conditions de formation du smog photochimique. La combustion du carburant dans un moteur de voiture se produit lorsque haute température, l'interaction entre l'oxygène et l'azote, qui font partie de l'air atmosphérique, commence. L'oxygène atomique formé lors de la dissociation des molécules d'oxygène est capable de scinder une molécule d'azote relativement inerte, initiant une réaction en chaîne :
O 2 + quantum de lumière ® O* + O* (radicaux oxygène)
O* + N 2 ® NON + N*
N* + O 2 ® NON + O*
En conséquence, du monoxyde d'azote apparaît dans les gaz d'échappement qui, une fois rejetés dans l'atmosphère, sont oxydés par l'oxygène atmosphérique et se transforment en dioxyde d'azote. Le dioxyde d'azote brun est photochimiquement actif. Lorsqu'il absorbe la lumière, il se dissocie :
Ainsi, un atome d'oxygène réactif apparaît dans l'air, qui peut réagir avec la formation d'ozone :
O* + O 2 ® O 3 .
La présence d'ozone est la plus caractéristique smog photochimique. Il ne se forme pas lors de la combustion du carburant, mais est un polluant secondaire. Possédant les propriétés oxydantes les plus fortes, l'ozone a un effet nocif sur la santé humaine et détruit de nombreux matériaux, principalement le caoutchouc.
POUR conséquences négatives smog s'applique à:
§ détérioration de l'état des personnes (maux de tête, suffocation, nausées, phénomènes allergiques au niveau de la peau, des yeux, des muqueuses des voies respiratoires supérieures) ; peut augmenter la mortalité;
§ le smog entraîne l'assèchement de la végétation, la perte des rendements des cultures ;
§ provoque une usure prématurée des bâtiments, des structures métalliques, des produits en caoutchouc, etc. Par exemple, le smog de Los Angeles endommage davantage le caoutchouc, tandis que le smog de Londres endommage le fer et le béton.
Aujourd'hui, les problèmes environnementaux du transport automobile dans les grands Villes russes sont devenus un problème sérieux. Ainsi, les gaz d'échappement des automobiles à Moscou et à Saint-Pétersbourg s'élèvent à des centaines de milliers de tonnes par an. Le transport automobile est assurément arrivé en tête parmi toutes les autres sources de pollution de l'air. Par conséquent, à Moscou, Saint-Pétersbourg et dans d'autres grandes villes, le smog devient un visiteur fréquent, surtout par temps calme.
Pour la prévention du smog est essentielle :
§ améliorer les moteurs de voiture;
§ nettoyer efficacement les gaz d'échappement ;
§ La quantité de monoxyde de carbone produite dans les moteurs de voiture peut être réduite en la brûlant en dioxyde de carbone moins dangereux. Une augmentation de la proportion d'air dans le mélange combustible contribue à réduire non seulement les émissions de CO, mais également les hydrocarbures non brûlés. Les plus efficaces étaient les convertisseurs catalytiques, dans lesquels le monoxyde de carbone et les hydrocarbures non brûlés sont oxydés en dioxyde de carbone et en eau, et les oxydes d'azote sont réduits en azote moléculaire. Malheureusement, les convertisseurs catalytiques ne peuvent pas être utilisés lorsque le véhicule est ravitaillé en essence au plomb. Une telle essence contient des composés de plomb qui empoisonnent de manière irréversible le catalyseur. Hélas, l'essence au plomb est encore largement utilisée dans notre pays ;
§ Afin de réduire les émissions de dioxyde de soufre, les composés soufrés sont préalablement éliminés de l'huile et les gaz de combustion sont en outre purifiés. La libération de composés soufrés dans l'atmosphère peut également être réduite en brûlant combustible solide dans un lit fluidisé. Les émissions de particules des centrales thermiques sont réduites en utilisant des précipitateurs électrostatiques ou des filtres à air sous vide.
pluie acide- il s'agit de toute précipitation (pluie, brouillard, neige) dont l'acidité est inférieure à la normale en raison de leur acidification par les impuretés de l'air. Les précipitations acides comprennent également la précipitation de particules acides sèches de l'atmosphère (sinon les dépôts acides).
Le terme « pluie acide » a été introduit en 1872 par l'ingénieur anglais Robert Smith dans sa monographie Air and Rain : The Beginning of Chemical Climatology. En l'absence de polluants dans l'air, la réaction de l'eau de pluie est légèrement acide (pH = 5,6), car le dioxyde de carbone de l'air s'y dissout facilement pour former de l'acide carbonique faible. Par conséquent, une précipitation avec un pH £ 5,5 devrait être appelée plus précisément acide.
L'analyse chimique des précipitations acides montre la présence d'acides sulfurique (H 2 SO 4) et nitrique (HNO 3). La présence de soufre et d'azote dans ces formules indique que le problème est lié au rejet de ces éléments dans l'atmosphère. Lorsque le carburant est brûlé, le dioxyde de soufre pénètre dans l'air, l'azote atmosphérique réagit également avec l'oxygène atmosphérique et des oxydes d'azote se forment. Par conséquent, les conditions de formation des précipitations acides sont l'entrée massive dans l'atmosphère de dioxyde de soufre (SO 2) et d'oxydes d'azote (NO 2, etc.) qui, du fait de leur dissolution dans l'eau, acidifient les précipitations :
SO 3 + H 2 O ® H 2 SO 4,
NO 2 + H 2 O ® HNO 3.
L'acidité des précipitations est généralement due à la présence d'acide sulfurique pour 2/3 et d'acide nitrique pour 1/3.
Figure 2. Mécanisme de formation des précipitations acides
L'acidité des précipitations dépend à la fois de la quantité d'acides (le niveau de pollution atmosphérique par les oxydes de soufre et d'azote) et de la quantité d'eau entrant dans la terre sous forme de précipitations. Le pH diminue (ce qui signifie que l'acidité augmente) dans les précipitations dans cette séquence : fortes pluies ® bruine ® brouillards. Une acidité importante peut avoir une rosée acide, qui se forme à partir de dépôts acides (précipitation acide sèche) à la surface des plantes et d'autres objets lorsqu'une petite quantité d'eau qui goutte (rosée) tombe.
Les précipitations acides illustrent l'effet de seuil. La plupart des sols, des lacs et des rivières contiennent des substances chimiques, qui peut interagir avec certains acides en les neutralisant. Cependant, une exposition régulière à long terme aux acides épuise la plupart de ces substances retardatrices d'acidité. Puis, comme si tout à coup, la mort massive des arbres et des poissons dans les lacs et les rivières commence. Lorsque cela se produit, il est trop tard pour prendre des mesures pour éviter de graves dommages. Le retard est de 10 à 20 ans.
Sourcesémissions d'oxydes de soufre et d'azote dans l'atmosphère : centrales thermiques (fonctionnant au charbon de qualité inférieure et au fioul) ; chaudières industrielles; les fumées de la circulation transport routier Les solutions faibles d'acide sulfurique et nitrique qui en résultent dans l'atmosphère peuvent tomber sous forme de précipitations, parfois après plusieurs jours, à des centaines de kilomètres de la source d'émission (Figure 2).
En général, l'acidité des précipitations, en particulier dans les lieux de concentration entreprises industrielles, peut dépasser la normale de 10 à 1000 fois.
Dynamique. Les pluies acides ont été observées pour la première fois en Europe de l'Ouest, notamment en Scandinavie, et Amérique du Nord dans les années 1950 Or ce problème existe dans tout le monde industriel, et a acquis une importance particulière en liaison avec l'augmentation des émissions technogéniques d'oxydes de soufre et d'azote.
En moyenne, l'acidité des précipitations, qui tombe principalement sous forme de pluie en Europe occidentale et en Amérique du Nord sur une superficie de près de 10 millions de km 2, est de 5 à 4,5, et les brouillards ici ont souvent un pH de 3 à 2,5. .
En Russie, les niveaux les plus élevés de précipitations de soufre oxydé et d'oxydes d'azote (jusqu'à 750 kg/km 2 par an) sur de vastes zones (plusieurs milliers de km2) sont observés dans les régions densément peuplées et industrielles du pays - dans le nord-ouest , Central, Central Chernozem , Oural et autres régions; dans les zones locales (d'une superficie allant jusqu'à 1 000 km2) - dans le sillage proche des entreprises métallurgiques, des grandes centrales électriques de district, ainsi que des grandes villes et des centres industriels (Moscou, Saint-Pétersbourg, Omsk, Norilsk, Krasnoïarsk, Irkoutsk, etc.), saturé centrales électriques et les transports motorisés. Les valeurs minimales de pH des précipitations dans ces endroits atteignent 3,1-3,4. La région la plus favorable à cet égard est la République de Sakha (Yakoutie).
Une caractéristique spécifique des pluies acides est leur nature transfrontalière, due au transfert d'émissions acidifiantes par les courants d'air sur de longues distances - des centaines voire des milliers de kilomètres. Ceci est largement facilité par la "politique des hauts tuyaux" autrefois adoptée comme recours efficace contre la pollution de l'air au sol.
Presque tous les pays sont à la fois « exportateurs » de leurs propres émissions et « importateurs » d'émissions étrangères. La plus grande contribution à l'acidification transfrontalière de l'environnement naturel de la Russie par les composés soufrés est apportée par l'Ukraine, la Pologne et l'Allemagne.
Environ 75 % des précipitations acides au Canada sont transportées par des vents en provenance des États-Unis, et seulement 15 % des précipitations acides dans les États du nord-est sont dues à des émissions au Canada même. Ce grand bilan positif du transport des pluies acides entre les États-Unis et le Canada a tendu les relations entre les deux pays.
Des scientifiques et des responsables canadiens et de nombreux scientifiques américains ont reproché au gouvernement américain de ne pas avoir agi assez rapidement pour réduire d'au moins 50 % les émissions nocives des installations industrielles et des centrales électriques. Le ministère de l'Environnement de l'Ontario estime que les pluies acides menacent 48 000 lacs canadiens et leurs industries de la pêche sportive (1,1 milliard de dollars par an) et du tourisme (10 milliards de dollars par an). Les Canadiens craignent également que les pluies acides nuisent sylviculture et les industries connexes, qui emploient chaque dixième habitant du pays et rapportent 14 milliards de dollars par an.
Les conséquences des précipitations acides se réduisent à un impact négatif sur les composantes de l'écosystème :
1. Les précipitations acides entraînent dégradation des forêts en raison des brûlures directes des tissus végétaux, du lessivage des nutriments des sols et d'une diminution de la résistance des plantes aux ravageurs et aux maladies. Le lessivage de l'aluminium et des métaux lourds du sol par les acides entrants et leur pénétration ultérieure dans les plantes ou les plans d'eau provoquent l'empoisonnement des organismes. Les forêts s'assèchent, la cime sèche se développe sur grandes surfaces. L'acide augmente la mobilité dans les sols de l'aluminium, qui est toxique pour les petites racines, ce qui entraîne une inhibition du feuillage et des aiguilles, une fragilité des branches. Les conifères sont particulièrement touchés, car les aiguilles sont remplacées moins souvent que les feuilles et accumulent donc plus de substances nocives au cours de la même période. Arbres de conifères jaunissent, leurs couronnes s'amincissent, les petites racines sont endommagées. Mais aussi arbres à feuilles caduques la couleur des feuilles change, le feuillage tombe prématurément, une partie de la cime meurt, l'écorce est endommagée. Renouvellement naturel des conifères et forêts de feuillus n'arrive pas. Au milieu des années 70, ils ont commencé à remarquer que les fourrés d'épicéas norvégiens commençaient à jaunir et à s'effriter, 50 millions d'hectares de forêt en 25 pays européens affectée par un mélange complexe de polluants, y compris les pluies acides. Exemples:
§ Aux Pays-Bas et en Grande-Bretagne, en 1986, environ un tiers des arbres étaient "complètement ou modérément nus". En Allemagne, la même chose s'est produite avec 20%, en Tchécoslovaquie et en Suisse avec environ 16% d'arbres.
§ En Allemagne, 30%, et par endroits 50%, des forêts ont été touchées. Et tout cela se passe loin des villes et des centres industriels. Il s'est avéré que la cause de tous ces problèmes était les pluies acides.
§ De plus, la pollution de l'atmosphère des centrales thermiques et des centrales thermiques a conduit, comme le pensent les scientifiques, à un phénomène nouveau, la défaite de certaines espèces roches tendres arbres, ainsi qu'une baisse rapide et simultanée du taux de croissance d'au moins six espèces de conifères.
3. La Scandinavie a été particulièrement touchée par les pluies acides. Dans les années 70 en des rivières et des lacs les poissons ont commencé à disparaître dans les pays scandinaves, la neige des montagnes s'est transformée en Couleur grise, le feuillage des arbres couvrait le sol à l'avance. Très vite les mêmes phénomènes ont été constatés aux USA, au Canada, en Europe de l'Ouest. La valeur du pH varie selon les masses d'eau, mais dans les eaux non perturbées environnement naturel la portée de ces changements est strictement limitée. eaux naturelles et les sols ont des capacités tampons, ils sont capables de neutraliser une certaine part acide et sauver l'environnement. Cependant, il est évident que la capacité tampon de la nature n'est pas illimitée. L'intensité de l'influence dépend de la capacité tampon de l'écosystème. Cependant, les capacités du tampon sont limitées ; avec l'apport continu de précipitations acides à l'écosystème, il est consommé chimiquement et il arrive un moment où même un léger apport supplémentaire d'acide entraîne une diminution du pH dans le biotope de l'écosystème. . Avec une diminution du pH dans les écosystèmes aquatiques, la capacité de reproduction diminue, la mort d'organismes (principalement plus primitifs) est notée; longue formation chaînes alimentaires non seulement dans l'eau, mais aussi dans les écosystèmes terrestres proches de l'eau. Fixé:
§ Réduction de la capacité de reproduction du saumon et de la truite au pH< 5,5.
§ Mort et diminution de la productivité de nombreuses espèces de phytoplancton lorsque le pH<6 – 8.
§ Perturbation du cycle de l'azote dans les lacs lorsque la valeur du pH fluctue de 5,4 à 5,7.
§ Dommages aux racines des arbres et mort de nombreuses espèces de poissons en raison de la libération d'ions d'aluminium, de plomb, de mercure et de cadmium par les sols et les sédiments du fond.
4. Les écologistes canadiens ont réussi à établir que la population vivant dans les récifs coralliens Caraïbes poisson a diminué de 32 à 72 % au cours des 10 à 15 dernières années. Il est rapporté par Science NOW. Les écologistes citent plusieurs raisons possibles du déclin du nombre de coraux. Parmi eux, une augmentation de l'acidité de l'eau due à la hausse des niveaux de CO 2 dans l'atmosphère et une augmentation de la température des océans.
5. Les pluies acides tuent non seulement la faune, mais aussi détruire des monuments d'architecture . Le marbre dur et durable, un mélange d'oxydes de calcium (CaO et CO 2 ), réagit avec une solution d'acide sulfurique et se transforme en gypse (CaSO 4). Les changements de température, les torrents de pluie et de vent détruisent cette matière molle. Les monuments historiques de la Grèce et de Rome, qui existaient depuis des millénaires, sont en train d'être détruits sous nos yeux ces dernières années. Le même sort menace le Taj Mahal - chef-d'œuvre de l'architecture indienne de la période moghole, à Londres - la Tour et l'abbaye de Westminster. A la cathédrale Saint-Paul de Rome, une couche de calcaire de Portland a été érodée de 2,5 cm.En Hollande, les statues de la cathédrale Saint-Jean fondent comme des bonbons. Des dépôts noirs ont rongé le Palais Royal sur la place du Dam à Amsterdam. Plus de 100 000 des vitraux les plus précieux décorant les cathédrales de Tent, Conterbury, Cologne, Erfurt, Prague, Berne et d'autres villes européennes pourraient être complètement perdus au cours des 15 à 20 prochaines années.
6. Une étude des dossiers médicaux d'un grand nombre de citadins montre clairement que les zones urbaines les plus polluées ont le plus grand nombre de maladies respiratoires et l'espérance de vie la plus faible. Impact sur les personnes et les produits :
réactions allergiques de la peau et des muqueuses chez l'homme;
· usure prématurée due à la corrosion accélérée des bâtiments, structures, monuments architecturaux (en marbre) ;
La productivité des terres agricoles est fortement réduite.
Mesures visant à réduire l'effet destructeur des précipitations acides. Il faut sauver la nature de l'acidification. Pour ce faire, il faudra réduire drastiquement les émissions d'oxydes de soufre et d'azote dans l'atmosphère, mais avant tout, le dioxyde de soufre, puisque c'est l'acide sulfurique et ses sels qui déterminent l'acidité des pluies qui tombent à de grandes distances du lieu de sortie industrielle de 70 à 80 %.
Les masses d'eau touchées par les pluies acides peuvent être revitalisées par de petites quantités d'engrais phosphatés; ils aident le plancton à absorber les nitrates, ce qui entraîne une diminution de l'acidité de l'eau. Le phosphate est moins cher à utiliser que la chaux et le phosphate a moins d'impact sur la chimie de l'eau.
L'une des mesures de contrôle des dépôts acides est la surveillance. Les observations de la composition chimique et de l'acidité des précipitations en Russie sont effectuées par 131 stations, qui prélèvent des échantillons totaux pour analyse chimique, et 108 stations, où seule la valeur du pH est mesurée rapidement.
Le système de contrôle de la pollution de la couverture neigeuse sur le territoire de la Russie est réalisé en 625 points surveillant une superficie de 15 millions de km2. Des échantillons sont prélevés pour la présence d'ions sulfate, de nitrate d'ammonium, de métaux lourds et la valeur du pH est déterminée.
Les pluies acides - le prix du progrès
Les scientifiques ont longtemps tiré la sonnette d'alarme : la pollution de l'environnement a atteint des proportions incroyables. Déversement de déchets liquides dans les masses d'eau, gaz d'échappement et produits chimiques volatils dans l'atmosphère, enfouissement de restes nucléaires sous terre - tout cela a amené l'humanité au bord du désastre écologique.
Nous avons déjà assisté au début de changements dans l'écosystème de la planète : de temps en temps dans l'actualité ils rapportent des phénomènes météorologiques atypiques pour une zone particulière, Green Peace tire la sonnette d'alarme à propos de la disparition massive d'espèces entières d'animaux, les pluies acides ne sont pas devenues rares, mais plutôt une régularité, passant régulièrement sur les villes industrielles. Une personne est confrontée à une situation ambiguë : une augmentation du niveau de vie s'accompagne d'une détérioration de l'environnement, qui affecte l'état de santé. Ce problème est reconnu depuis longtemps dans le monde entier. L'humanité devrait se demander : le progrès technologique vaut-il les conséquences qu'il entraîne ? Pour mieux comprendre ce problème, considérons l'une des «réalisations» de l'industrie moderne - les pluies acides, qui à notre époque sont racontées même à l'école. Sont-ils vraiment si dangereux ?
Les pluies acides : causes et conséquences
Non seulement la pluie peut être acide, mais aussi la neige, la rosée et même le brouillard. Toute en face
précipitations normales, mais leurs valeurs d'acide sont beaucoup plus élevées que la normale, ce qui explique leur impact négatif sur l'environnement. Le mécanisme de formation des pluies acides est le suivant : les gaz d'échappement et autres déchets industriels contenant de fortes doses d'oxyde de soufre et de sodium pénètrent dans l'atmosphère, où ils se lient aux gouttelettes d'eau, formant une solution acide faiblement concentrée, qui tombe au sol sous forme de précipitations, causer des dommages irréparables à la nature. Les pluies acides empoisonnent l'eau que boivent les animaux ; tombant dans les plans d'eau, ils détruisent lentement la flore et la faune locales, tuent les cultures agricoles, se répandent sur les champs, tombent dans le sol, l'empoisonnent. De telles précipitations causent des dommages importants même aux structures d'ingénierie, corrodent les murs de pierre des bâtiments et sapent les structures porteuses en béton armé. Les précipitations acides sont le sort non seulement des grandes villes et des industries
zones, les nuages toxiques peuvent être transportés par des masses d'air sur des milliers de kilomètres et tomber sur les forêts et les lacs.
Comment faire face aux pluies acides ?
Les conséquences des pluies acides nuisent non seulement à l'environnement, mais aussi à l'économie, et tout le monde le sait. Alors pourquoi des mesures décisives ne sont-elles pas prises pour améliorer la situation ? Pour réduire les émissions dans l'atmosphère, des investissements de plusieurs milliards de dollars sont nécessaires : il faut moderniser la technologie de production ; comme pour les gaz d'échappement des automobiles, il faut passer à des carburants plus modernes. Le résultat ne sera tangible que lorsque l'ensemble de la communauté mondiale s'impliquera dans la résolution de ce problème. Malheureusement, dans la poursuite de la prospérité et de la croissance du PIB, les gouvernements de nombreux pays ne prêtent pas l'attention voulue au problème de la protection de l'environnement.
Pluies acides - tous les types de précipitations météorologiques - pluie, neige, grêle, brouillard, grésil - dans lesquelles il y a une diminution du pH des précipitations due à la pollution de l'air par des oxydes acides, généralement des oxydes de soufre et des oxydes d'azote
Les pluies acides sont l'un des termes que l'industrialisation a apportés à l'humanité.
Mentionné pour la première fois en 1872, le concept n'est devenu vraiment pertinent que dans la seconde moitié du XXe siècle.
Toute eau de pluie a un certain niveau d'acidité. Mais dans le cas normal, cet indicateur correspond à un niveau de pH neutre - 5,6-5,7 ou légèrement supérieur.
Les conditions préalables à l'augmentation de l'acidité de l'eau atmosphérique surviennent lorsque les entreprises industrielles émettent de grands volumes d'oxydes de soufre et d'oxydes d'azote. Les sources les plus typiques de cette pollution sont les gaz d'échappement des véhicules, la production métallurgique et les centrales thermiques (CHP). Malheureusement, le niveau actuel de développement des technologies de purification ne permet pas de filtrer les composés azotés et soufrés résultant de la combustion du charbon, de la tourbe et d'autres types de matières premières utilisées dans l'industrie.
Les effets des pluies acides
1 Les pluies acides augmentent considérablement l'acidité des lacs, des étangs, des réservoirs, ce qui entraîne la disparition progressive de leur flore et de leur faune naturelles. À la suite de changements dans l'écosystème des plans d'eau, ils deviennent inondés, obstrués et augmentent le limon. De plus, à la suite de tels processus, l'eau devient impropre à l'usage humain. Il augmente la teneur en sels de métaux lourds et en divers composés toxiques qui, dans une situation normale, sont absorbés par la microflore du réservoir.
2 Les pluies acides entraînent la dégradation des forêts, l'extinction des plantes. Les conifères sont particulièrement touchés, car le lent renouvellement du feuillage ne leur donne pas la possibilité d'éliminer indépendamment les effets des pluies acides. Les jeunes forêts sont également très sensibles à ces précipitations dont la qualité décline rapidement. Avec une exposition constante à une eau à forte acidité, les arbres meurent.
3 Aux États-Unis et en Europe, les pluies acides sont l'une des causes courantes de mauvaises récoltes, l'extinction des cultures sur de vastes étendues. Dans le même temps, la raison de ces dommages réside à la fois dans l'impact direct des pluies acides sur les plantes et dans les violations de la minéralisation des sols.
4 Les pluies acides causent des dommages irréparables aux monuments architecturaux, aux bâtiments et aux structures. L'action d'une telle précipitation provoque une corrosion accélérée des métaux, une défaillance des mécanismes.
5 Avec l'acidité actuelle des pluies acides, dans certains cas, elles peuvent causer des dommages directs aux humains et aux animaux. Tout d'abord, les habitants des zones à haut risque souffrent de maladies des voies respiratoires supérieures. Cependant, le jour n'est pas si loin où la saturation des substances nocives dans l'atmosphère atteindra un niveau auquel l'acide sulfurique et nitrique d'une concentration suffisamment élevée tombera sous forme de précipitations. Dans une telle situation, la menace pour la santé humaine sera beaucoup plus élevée.
Il est presque impossible de faire face aux précipitations elles-mêmes. Tombant sur de vastes étendues, les pluies acides causent des dégâts importants, et il n'y a pas de solution constructive à ce problème.
Une autre chose est que dans le cas des pluies acides, il est crucial de s'occuper non pas des conséquences, mais des causes d'un tel phénomène. La recherche de sources alternatives de production d'énergie, de véhicules respectueux de l'environnement, de nouvelles technologies de production et de technologies de nettoyage des émissions dans l'atmosphère sont une liste incomplète de ce dont l'humanité doit s'occuper pour que les conséquences ne deviennent pas catastrophiques.
Enfant, j'entendais dire que les pluies acides étaient extrêmement dangereuses pour l'environnement, mais à l'époque je n'y attachais pas beaucoup d'importance. Je pensais que c'était une pluie normale. Ce n'est qu'avec l'âge qu'on se rend compte que les pluies acides sont le résultat de la pollution de l'air.
Qu'est-ce que les pluies acides
Les pluies acides sont constituées de gouttelettes d'eau anormalement acides en raison de la pollution atmosphérique, contenant principalement des quantités excessives de soufre et d'azote émises par les voitures et les industries. Les pluies acides sont également appelées dépôts acides, car le terme inclut d'autres formes de précipitations acides telles que la neige.
Causes des pluies acides
L'activité humaine est la principale cause des pluies acides. Au cours des dernières décennies, les gens ont rejeté tellement de produits chimiques différents dans l'air qu'ils ont modifié le mélange de gaz dans l'atmosphère. Les centrales électriques émettent la plupart du dioxyde de soufre et la plupart des oxydes d'azote lorsqu'elles brûlent des combustibles fossiles.
Pourquoi les pluies acides sont-elles dangereuses ?
Les pluies acides sont dangereuses pour tous les êtres vivants et non vivants, elles entraînent :
- Conséquences pour l'air. Certains composants de la pollution acide sont les sulfates, les nitrates, l'ozone et les composés d'hydrocarbures.
- Implications pour l'architecture. Des particules d'acide se déposent également sur les bâtiments et les statues, provoquant de la corrosion.
- Conséquences pour les matériaux. Les pluies acides détruisent tous les matériaux et tissus.
- Conséquences pour les personnes. Certains des effets les plus graves des pluies acides sur les humains sont les problèmes respiratoires.
- Conséquences pour les arbres et les sols. Les nutriments du sol sont neutralisés. Et les arbres sont destinés à mourir, privés de nutriments vitaux.
- Conséquences pour les lacs et les écosystèmes aquatiques. Les pluies acides entraînent une modification brutale du pH des masses d'eau.
Les pluies acides sont un phénomène terrible qu'il ne faut jamais sous-estimer. Si possible, protégez votre tête avec un parapluie ou un chapeau - c'est la précaution minimale.
La pollution de l'atmosphère par des composés d'acides sulfurique et nitrique, suivie de précipitations est appelée acidedes pluies. Les pluies acides se forment à la suite de l'émission d'oxydes de soufre et d'azote dans l'atmosphère par les entreprises du complexe énergétique et énergétique, du transport automobile, ainsi que des usines chimiques et métallurgiques. Lors de l'analyse de la composition des pluies acides, l'attention principale est portée sur la teneur en cations hydrogène, qui déterminent son acidité (pH). Pour une eau pure, pH = 7, ce qui correspond à une réaction neutre. Les solutions avec un pH inférieur à 7 sont acides, au-dessus - alcalines. Toute la gamme d'acidité-alcalinité est couverte par des valeurs de pH de 0 à 14.
Environ les deux tiers des pluies acides sont causées par le dioxyde de soufre. Le tiers restant est principalement dû aux oxydes d'azote, qui sont également l'une des causes de l'effet de serre et font partie du smog urbain.
L'industrie de différents pays émet chaque année plus de 120 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans l'atmosphère qui, réagissant avec l'humidité atmosphérique, se transforme en acide sulfurique. Une fois dans l'atmosphère, ces polluants peuvent être transportés par le vent à des milliers de kilomètres de leur source et revenir au sol sous la pluie, la neige ou le brouillard. Ils transforment les lacs, les rivières et les étangs en réservoirs "morts", détruisant presque tous les êtres vivants qui s'y trouvent - des poissons aux micro-organismes et à la végétation, détruisant les forêts, détruisant les bâtiments et les monuments architecturaux. De nombreux animaux et plantes ne peuvent pas survivre dans des conditions d'acidité élevée. Les pluies acides provoquent non seulement l'acidification des eaux de surface et des horizons supérieurs du sol, mais se propagent également avec les flux d'eau descendants à l'ensemble du profil du sol et provoquent une acidification significative des eaux souterraines.
Le soufre se trouve dans des minéraux tels que le charbon, le pétrole, le cuivre et les minerais de fer, tandis que certains d'entre eux sont utilisés comme combustible, tandis que d'autres sont transformés dans les industries chimiques et métallurgiques. Au cours du traitement, le soufre est converti en divers composés chimiques, parmi lesquels prédominent le dioxyde de soufre et les sulfates. Les composés formés sont en partie captés par les dispositifs de traitement, le reste est émis dans l'atmosphère.
Les sulfates se forment lors de la combustion de combustibles liquides et lors de processus industriels tels que le raffinage du pétrole, la production de ciment et de gypse et d'acide sulfurique. Lors de la combustion de combustibles liquides, environ 16% de la quantité totale de sulfates se forment.
Bien que les pluies acides ne créent pas de problèmes mondiaux tels que le réchauffement climatique et l'appauvrissement de la couche d'ozone, leur impact s'étend bien au-delà du pays source.
Pluies acides et réservoirs. En règle générale, le pH de la plupart des rivières et des lacs est de 6 à 8, mais avec une teneur élevée en acides minéraux et organiques dans leurs eaux, le pH est beaucoup plus bas. Le processus d'introduction des pluies acides dans les masses d'eau (rivières, étangs, lacs et réservoirs) comprend de nombreuses étapes, à chacune desquelles leur pH peut à la fois diminuer et augmenter. Par exemple, une modification du pH des sédiments est possible lorsqu'ils se déplacent le long du sol forestier, interagissent avec les minéraux, produits de l'activité des micro-organismes.
Tous les êtres vivants sont sensibles aux changements de pH, de sorte que l'augmentation de l'acidité des masses d'eau cause des dommages irréparables aux stocks de poissons. Au Canada, par exemple, en raison des pluies acides fréquentes, plus de 4 000 lacs ont été déclarés morts et 12 000 autres sont sur le point de mourir. L'équilibre biologique de 18 000 lacs en Suède a été perturbé. Les poissons ont disparu de la moitié des lacs du sud de la Norvège.
En raison de la mort du phytoplancton, la lumière du soleil pénètre à une plus grande profondeur que d'habitude. Par conséquent, tous les lacs morts des pluies acides sont incroyablement transparents et exceptionnellement bleus.
Les pluies acides et les forêts. Les pluies acides causent de grands dégâts aux forêts, aux jardins et aux parcs. Les feuilles tombent, les jeunes pousses deviennent cassantes, comme du verre, et meurent. Les arbres deviennent plus sensibles aux maladies et aux ravageurs, jusqu'à 50% de leur système racinaire meurt, principalement les petites racines qui nourrissent l'arbre. En Allemagne, près d'un tiers de tous les épicéas ont déjà été détruits par les pluies acides. Dans les régions boisées telles que la Bavière et le Bade, jusqu'à la moitié des terres forestières ont été touchées. Les pluies acides causent des dommages non seulement aux forêts situées dans les plaines, mais un certain nombre de dommages ont été enregistrés dans les forêts de haute montagne de Suisse, d'Autriche et d'Italie.
Pluies acides et rendements des culturesvisiter. Il a été établi que les effets des pluies acides sur les cultures agricoles sont déterminés non seulement par leur acidité et leur composition cationique, mais aussi par la durée et la température de l'air. Dans le cas général, il a été établi que la dépendance de la croissance et de la maturation des cultures agricoles à l'acidité des précipitations indique la relation entre la physiologie des plantes, le développement des micro-organismes et un certain nombre d'autres facteurs. Par conséquent, il est évident qu'il est nécessaire de prendre en compte quantitativement tous les composants des pluies acides qui affectent le rendement et la qualité des produits, ainsi que les processus complexes du fonctionnement du biote du sol pour chaque région spécifique.
Les pluies acides et les matériaux. L'impact des pluies acides sur un large éventail de matériaux structuraux devient de plus en plus évident chaque année. Ainsi, la corrosion accélérée des métaux sous l'influence des précipitations acides, comme le note la presse américaine, entraîne la mort d'avions et de ponts aux États-Unis. Un grave problème, comme vous le savez, était la préservation des monuments antiques en Grèce et en Italie. Les principaux ingrédients nocifs sont le cation hydrogène, le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote, ainsi que l'ozone, le formaldéhyde et le peroxyde d'hydrogène.
L'intensité de la destruction des matériaux dépend : de leur porosité, puisque plus la surface spécifique est élevée, plus sa capacité de sorption est grande ; à partir de caractéristiques structurelles, car en présence de divers évidements, ce sont des collecteurs de précipitations acides; sur les conditions de fonctionnement : vitesse du vent, température, humidité de l'air, etc.
Dans la pratique, la plus grande attention est accordée à trois groupes de matériaux : parmi les métaux - acier inoxydable et fer galvanisé ; à partir de matériaux de construction - matériaux pour les structures externes des bâtiments; de protection - peintures, vernis et polymères pour revêtements de surface. Lorsqu'ils sont exposés aux précipitations et aux gaz, leur effet néfaste est dû à l'intensité des réactions catalytiques impliquant des métaux, ainsi qu'à la synergie (la synergie est la capacité d'une substance à renforcer l'effet d'une autre), tandis qu'une corrosion uniforme est le plus souvent observée.
Selon le Parlement européen, les dommages économiques causés par les pluies acides représentent 4 % du produit national brut. Cela devrait être pris en compte lors du choix d'une stratégie pour faire face aux pluies acides à long terme.
Des mesures spécifiques pour réduire les émissions de soufre dans l'atmosphère sont mises en œuvre dans deux directions :
utilisation de charbons à faible teneur en soufre dans les centrales de cogénération ;
nettoyage des émissions.
Les charbons à faible teneur en soufre sont considérés avec une teneur en soufre inférieure à 1% et les charbons à haute teneur en soufre avec une teneur en soufre supérieure à 3%. Pour réduire le risque de formation de pluies acides, les charbons acides sont prétraités. La composition du charbon comprend généralement de la pyrite et du soufre organique. Les méthodes modernes de purification du charbon en plusieurs étapes permettent d'en extraire jusqu'à 90% de tout le soufre de pyrite, c'est-à-dire jusqu'à 65% de son total. Pour éliminer le soufre organique, des méthodes de traitement chimique et microbiologique sont actuellement développées.
Des méthodes similaires devraient être appliquées aux bruts acides. Les réserves mondiales de pétrole à faible teneur en soufre (jusqu'à 1 %) sont faibles et ne dépassent pas 15 %.
Lors de la combustion de mazout à haute teneur en soufre, des additifs chimiques spéciaux sont utilisés pour réduire la teneur en dioxyde de soufre dans les émissions.
L'un des moyens les plus simples de réduire la quantité d'oxydes d'azote lors de la combustion du carburant consiste à effectuer le processus dans des conditions de manque d'oxygène, ce qui est assuré par le débit d'alimentation en air de la zone de combustion. Au Japon, la technologie de "post-combustion" des produits de combustion primaire a été développée. Dans ce cas, d'abord, le combustible (pétrole, gaz) est brûlé dans le mode optimal pour la formation d'oxydes d'azote, puis le combustible n'ayant pas réagi est détruit dans la zone de postcombustion. Dans le même temps, les réactions conduisant à la réduction des oxydes et à leur libération sont réduites de 80 %.
La direction suivante pour résoudre ce problème est d'abandonner la pratique de la dispersion des émissions gazeuses. Ils ne doivent pas être dispersés, en s'appuyant sur la vaste échelle de l'atmosphère, mais, au contraire, doivent être capturés et concentrés.
Le moyen le plus efficace de nettoyer les émissions de dioxyde de soufre est basé sur sa réaction avec la chaux broyée. À la suite de la réaction, 90% du dioxyde de soufre se lie à la chaux, formant du gypse, qui peut être utilisé dans la construction. Ainsi, une centrale thermique d'une capacité de 500 MW, équipée d'une installation d'épuration des émissions, produit 600 mille m 3 de gypse par an.
Une mesure prometteuse pour réduire les impacts nocifs est l'établissement de limites d'émission. Ainsi, l'Agence américaine de protection de l'environnement a fixé une limite à l'émission totale de dioxyde de soufre dans le pays, prévoyant sa réduction annuelle. Cet événement a eu un certain effet positif.