География переноса и отложения химических элементов с пылью и атмосферными осадками по сезонным годам

Полученные результаты приоритизации позволили выявить 30 основных горячих точек (табл. 6). Данные по приоритетным горячим точкам использовались для определения отраслевых и корневых причин экологических проблем. Они также являются объектами планирования прединвестиционных исследований и принятия адресных мер по снижению уровней накопленного экологического ущерба и осуществлению защитных и компенсационных природоохранных мероприятий.

Таблица 6. Перечень приоритетных горячих точек АЗРФ и смежных территорий

Горячие точки	Современное (текущее) воздействие	Потенциальное воздействие
Норильск	38,0	42.0
Никель	37,2	41,2
Заполярный	37,2	41,2
Мончегорск	31,4	34,4
Кайеркан	31,0	33,0
Воркута	30,4	34,4
Мурманск	29,2	32,2
Талнах	27,8	29,8
Кольский залив	26,8	28,8
Архангельск	26,2	29,2
Певек	26,2	28,2
Билибинский комплекс	25,8	27,8
Двинская губа	25,8	27,8
Анадырь	25,4	27,4
Кировск	25,4	27,4
Кандалакшский залив	25,4	27,4
Онежская губа	25,4	27,4
Обская губа	25,2	27,2
Енисейский залив	25,2	27,2
Печорская губа	24,4	26,4
Оленегорск	24,4	26,4
Кола	24,2	25,2
Уренгойское месторождение	24,0	26,0
Кандалакша	23,8	25,8
Соломбала	23,8	25,8
Коряжма	23,8	25,8
Дудинка	23,8	25,8
Северодвинск	23,6	25,6
Ямбургское месторождение	23,4	25,4
Инта	23,2	25,2

 

 

 1.5 Кислотные атмосферные осадки

1.5.1. Предшественники «кислотных»  дождей

         1.5.2. Воздействие «кислотных» дождей

 

Изменение состава атмосферы  за счет химических примесей может  вызывать различные эффекты, в том  числе влиять на кислотность выпадающих осадков. Максимальные объемы выбросов в атмосферу от стационарных источников дают металлургия и энергетика (15,3 и 14,5 млн. т соответственно).

Среди нестационарных источников загрязнения атмосферы, как уже  говорилось выше, лидирует автотранспорт. В 190 городах стран СНГ их доля в загрязнении атмосферы превышает 50 %. Вредными выбросами автомобилей  являются оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, бенз(а)пирен. Введение первых стандартов на содержание СО в выхлопных газах привело к снижению более чем в 2 раза суммарного выброса вредных веществ отечественными автомобилями. Проблемы загрязнения окружающей среды токсичными газами от автомобильного транспорта связаны не только с типом используемого топлива, но и с состоянием автомобиля. Так известно, что при эксплуатации неисправного автомобиля, выброс бенз(а)пирена может повыситься на 1–2 порядка.

Обзор данных по кислотности  атмосферных осадков по 44 станциям Федеральной сети Росгидромета и  некоторым пунктам региональной сети (исключая станции, расположенные  в крупных городах и промышленных центрах) показал, что наибольшее количество кислых компонентов выпадает вдоль  западной границы Российской Федерации  при переносе с запада и юго-запада теплых и влажных воздушных масс. По направлению с запада и северо-запада на восток и юго-восток европейской территории России кислотность осадков и их количество заметно уменьшаются. Общую тенденцию к повышению щелочности осадков можно объяснить постепенным возрастанием континентального климата и увеличением сухости воздуха (Протасов, 2000).

Зимой на Среднерусской возвышенности, большей части Приволжской и  на юге лесостепной зоны величина рН осадков составляет около 5. Кислотность  атмосферных осадков уменьшается  на побережье северных и восточносибирских  морей. Осадки, выпадающие в Западной и Восточной Сибири, обладают пониженной кислотностью, что связано с повышенной и устойчивой запыленностью воздуха  в этих районах.

Пространственно зоны выпадения  осадков с повышенной кислотностью (рН < 4) в основном находятся на северо-западе РФ, Предуралье,  в  западных и центральных районах  Воронежской, Ростовской и Волгоградской  областей, акватории Финского залива и Ладожского озера. Именно к этим районам относятся минимальные значения рН осадков .

Контроль загрязнения  атмосферы на территории России осуществляется почти в 350 городах. Система наблюдения включает 1200 станций и охватывает почти все города с населением более 100 тыс. жителей и города с  крупными промышленными предприятиями.

Максимальные разовые  концентрации таких загрязнителей  воздуха, как пыль, оксид углерода, диоксид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид водорода, превышают соответствующие ПДК более чем в 75 % городов. Во многих городах зарегистрировано превышение загрязнений в 5–10 раз, при этом в воздухе содержится несколько токсичных соединений, наносящих вред здоровью населения.

«Кислотные дожди», т. е. атмосферные  осадки с повышенным содержанием  кислот, стали настоящим бедствием  для ряда регионов мира, в первую очередь, стран Западной Европы и  Канады. Они уже явились причиной гибели многих озер, лесов, существенного  снижения плодородия почв, разрушения памятников архитектуры.

1.5.1. Предшественники «кислотных»  дождей

Основными компонентами, принимающими непосредственное участие в формировании так называемых «кислотных дождей», являются оксиды углерода, азота и  серы.

Оксид серы SO2, несмотря на большие  масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4–5 суток). Ежегодное поступление сернистого газа в атмосферу только вследствие промышленных выбросов оценивается  почти в 150 млн. т.

По современным оценкам, на больших высотах выхлопные  газы авиационных двигателей могут  увеличить естественный фон SO2 на 20 %. Хотя эта цифра невелика, повышение  интенсивности полетов уже в XXI в. может оказать существенное влияние  на состав атмосферы. Выбросы SO2 в приземном  слое могут увеличить оптическую толщину атмосферы в видимых  частях спектра, что приведет к некоторому уменьшению поступления солнечной  радиации в приземном слое воздуха. Фактически, климатический эффект выбросов SO2 противоположен эффекту выбросов СО2, однако быстрое вымывание сернистого ангидрида атмосферными осадками значительно ослабляет в целом его воздействие на атмосферу и климат (Стебаев и др., 1993).

В отличие от углекислого  газа сернистый ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой  солнечной радиации он быстро переходит  в серный ангидрид и в контакте с водяным паром превращается в сернистую кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует серную кислоту.

В результате фотохимического  окисления оксид серы (IV) превращается в оксид серы (VI):

2SО2 + О2 + hV = 2S03.

После растворения S03 в воде получается серная кислота. Другим источником повышенной кислотности являются оксиды азота, дающие в итоге схожих процессов  азотную кислоту.

Оксиды азота (NOx). Азот – название этого элемента означает «безжизненный», но это совсем не так, все зависит от его контакта с другими элементами. Если говорить о том, что азот входит в состав нуклеиновых кислот, белков – тогда он является представителем проявления жизни. Азот характеризуется биофильностью, входя в число обязательных химических элементов всех живых организмов. Само накопление азота в биосфере обусловлено процессами жизнедеятельности, так как первичная атмосфера Земли содержала малое его количество. Сейчас ежегодно через биоту проходит 6,2·109 т азота.

Но если принимать во внимание, что оксиды NO и диоксиды азота NO2 (нитриты) довольно часто выступают  в качестве ингибиторов целого ряда жизненно важных процессов, тогда он в определенной степени наносит  вред жизни.  Химическая инертность азота определяет значительное преобладание именно формы N2 в атмосфере. Однако исходя из фотохимических реакций видно, что в составе атмосферы не менее важную роль играют его оксиды – NOx, находящиеся в динамическом равновесии с N2. Именно из-за малого естественного содержания окисленных форм азота их антропогенное поступление может вызвать неожиданные последствия.

В первую очередь это относится  к оксидам азота, образующимся при  высокотемпературном горении, когда  инертный азот все же вступает в  реакции окисления. Такие реакции  происходят в двигателях ракет, самолетов, автотранспорта. Другим источником антропогенных  оксидов азота могут служить  поля и водоемы при неумеренном  применении в сельском хозяйстве  азотных удобрений. Основные экологические  проблемы повышения концентрации оксидов  азота связаны с их каталитическим воздействием на распад молекул озона, о чем говорилось выше и участием в формировании «кислотных дождей».

 

1.5.2. Воздействие «кислотных»  дождей 

 

Растения являются хорошими индикаторами закисления почв в результате воздействия кислых осадков. При выпадении «кислотных» дождей наносится ущерб мембранам хлоропластов внутри клеток фотосинтезирующих организмов, главным образом наземных растений. По картам пораженности растительного покрова можно зафиксировать пути распространения загрязнителей – предшественников «кислотных дождей».

Почвы под действием кислых дождей выщелачиваются и теряют значительную часть элементов, обеспечивающих плодородие, а воды озер под действием стока  становятся кислыми. В кислых почвах нарушается естественные циклы отдельных  биогенных элементов. Так, при закислении почв фосфор связывается с такими элементами, как Al, Fe и Mn, и фактически выводится из активного фонда биогенных элементов.

В сельскохозяйственной практике приходится кислые почвы нейтрализовать, добавляя известь (CaCO3), чтобы повысить доступность фосфора для растений (Христофорова, 1999). Закисление природных вод приводит к нарушению целого ряда внутри водоемных процессов, в частности из донных отложений в водную среду происходит миграция ионов тяжелых металлов (Даувальтер, 1998).

Серная и азотная кислоты  входят в состав аэрозолей, выпадают на земную поверхность вместе с дождем, туманом, снегом или пылью.

Попадая в озера, кислотные  осадки нередко вызывают гибель рыб  или всего водного населения. Они также могут вызывать гибель растений, ускорять коррозию металлов и разрушать памятники архитектуры.

Кислотные дожди большей  частью наблюдаются в районах  с развитой промышленностью. Хотя капельки воды быстро удаляются из атмосферы, они все же распространяются на сотни  километров от производящих выбросы  теплоэлектростанций, промышленных предприятий  и т. д.

Длительное время предшественники  кислотных осадков формируют  специфическую атмосферу вокруг автомагистралей с интенсивным  движением, особенно в городах с  большой численностью автомобилей.