Қышқыл жаңбырдың табиғи нысандарға әсері. Қышқылды жауынмен күресу шаралары.
16-сурет Қышқыл жаңбырлар мен өзендер
Қышқыл жаңбырлар мен өзендер. Жерасты су қоймаларының рН шамасы 6-8 аралықта жатады. Ішкі су қоймасының қышқылдануы АҚШ-та және Батыс Европаның кейбір елдерінде орын алуда, әсіресе ХХ ғасырдың екінші жартысында. Қышқылданудың салдары жақсы белгілі.
рН < 6 болғанда фитопланктондар мен зоопланктондардың түрлері азаяды, ал қалған түрлерінің мөлшері кемиді. Балықтар үшін 6,5-тен 8,5-ке дейінгі аралықтағы рН шамасы қолайлы болып табылады.
Судың рН шамасының төмендеуі әсіресе форель, плотва сияқты балықтар үшін қауіпті, ал рН 5,6-4,6 болғанда балықтардың жаппай қырылуы орын алады. Балықтардың көбеюге қабілеттіліктері рН = 5,5 болғанда бірден төмендейді, ал 4,5-тен төмен болса көбею тоқтайды.
Қышқыл жаңбырлар мен өсімдіктер. Төмен өсетін өсімдіктер жоғары өсетін өсімдіктерге қарағанда қышқыл жаңбыр әсеріне қатты ұшырайды, бұл түрдің азаюына әкеледі. Газ тәрізді күкірт диоксидінің жоғары өсетін өсімдіктерге әсері әрқашан кері емес. Күкірт диоксиді аз концентрацияда (100 ppt дейін) өсімдіктер үшін азық ретінде қызмет атақарады және зең ауруларының түзілуінің алдын алады. Қазіргі таңда жер шарының көптеген аймақтарына тән күкірт диоксидінің концентрациясы (10 ppb және одан төмен) өсімдіктерге әсер етпеуі тиіс.
Дәнді дақылдардың өнімділігі күкірт диоксидінің 100 ppb және одан жоғары концентрациясы әсерінен төмендейді. Күкірт пен азот оксидтерінің кері әсері озонмен біріккен жағдайда ерекше байқалады.
Қышқыл жаңбырлар мен топырақ. Өсімдік жақсы өсуі үшін топырақтың рН шамасы 5-7 аралықта болуы тиіс. рН шамасы 4-ке тең қышқыл жаңбырлар топырақтың құнарлылығын төмендетуі мүмкін. Егер топарықтың рН шамасы 3-ке тең болса, онда мұндай жерде мүлдем ештене өспейді. Әсіресе мұндай жағдайлар алып заводтардың маңында байқалады. Мысалы, түсті металлургияның ірі өндіріс орындары (Братск, Норильск) 150 км радиуске дейінгі қашықтықтағы орман жағдайына кері әсер етеді.
Топырақты қышқыл өндірістік газдардың әсерінен қорғау мәселесін шешу мүмкіндігі – завод құбырларын биік етіп салу жолы 1960-65 жж. Батыс Европа елдері қатарында орындалған болатын. Алайда бұл жағдайда көрші мемлекеттер зардап шекті. Мысалы, құрамында күкірті көп отынды пайдаланбайтын Норвегия осы саясаттың құрбаны болды, себебі Англия және Батыс Европа елдері өндірістерімен шығарылған қоспалардың Норвегия аймағына таралуы мен орын ауыстыруына метеорологиялық жағдайлар негіз болды.
Кольский жартылай аралы мен Карелия қауіпті аймақта орналасқан. Қышқылданған топырақтың қайта қалыпты жағдайға келуі – ұзақ және қымбат процесс.
Жоғарыда көрсетілгендей, қышқыл жаңбырлар негізінен антропогендік бастау алады. Қышқыл жауындардың пайда болуы энергетикалық шикізат – отынды өңдеу салдарынан атмосферада күкірт пен азот оксидтері және органикалық заттардың жинақталуынан болады. Қазіргі таңға дейін пайдаланылған және эксплуатацияға жарамды көмір, мұнай және газ кен орындарының ішінен жер бетінде негізгі үлес көмірге тиесілі. Бұл ресурстардың қатынасы (энергетикалық шкалада) 83: 14: 3 тең, ал қолдану құрылымы басқаша 33: 44: 23. Ресейде газдың пайдаланылуы бүкіл жер жүзі бойынша орташа үлеске қарағанда жоғары үлесті құрайды.
Қоршаған ортаны қорғау көзқарасынан бұл газды отын нағыз экологиялық таза болуына байланысты оң мәнге ие, бірақ оның қоры таусылуы мүмкін деген қауіп бар. Табиғи газды газгидраттардан алынатын метанмен алмастыруға деген мүмкіндік бар, алайда бұл әлі болашақтың технологиясы.
Зиянды антропогенді заттардан (жану өнімдері) қоршаған ортаны қорғаудың екі жолы бар: бастапқы отынды тазарту және бөлінетін газдарды тазарту.
Ауа азотының есебінен отын жанғанда түзілетін азот оксидтерінің мөлшері жанудың төмен температурадағы режимін қолданғанда төмендейді. Азот оксидінен шығатын газды тазарту үшін оксидті бос азотқа дейін каталитикалық тотықсыздандыру әдісін қолданады.
Мысалы, Германияда NOx оксидін аммиак қатысында каталитикалық тотықсыздандыру процесі кең қолданылады. Катализатор титан диоксиді негізінде ванадий, вольфрам немесе молибден оксидтерін қоса отыра дайындалады. Ол 300-400 °С температурада жұмыс істейді. Мұндай катализатордағы химиялық процестерді мынадай түрде келтіруге болады:
NO + 4NH3 = 5N2 + 6H2O
6NO2+ 8NH3 = 7N2 + 12H2O
Бұл әдіс NOx шығатын газдарды 95% дейін тазартуға мүмкіндік береді. .
Ал табиғатты антропогенді күкірт диоксидінен қорғау үшін, бұл мәселені екі жолмен шешу қажет:
отынды күкіртқұрамды заттардан тазарту жолымен және жану кезінде бөлінген газдарды тазарту жолымен.
Мұндай жол қатты және сұйық отында да (көмір мен мұнай) әрқашан қоспа ретінде күкірттің болуына негізделген. Күкіртті көмірдің құрамынан жою үшін кейбір елдерде (АҚШ) қатты отынның алдын ала тазартуы жүргізіледі. Көмірді алдын ала тазарту күкірттің мөлшерін 10-30% дейін азайтады.
Көмірдегі күкірт органикалық немесе пиритті формада болуы мүмкін. Пиритті қолмен бөліп алады, ал органикалық күкірттен флотация жолымен құтылады. Сонымен қатар органикалық күкіртті тазартудың химиялық (гидрогенизация) және микробиологиялық әдістері болады. Аналогты әдістерді сұйық отынды тазарту үшін де пайдаланады.
Бөлінген газдарды күкіртқұрамды қоспалардан тазарту үшін арнайы құралдар – әкпен, әктаспен және арнайы қосындылармен толтырылған скрубберлер қолданылады. Осылайша бөлінген газдардағы күкірт диоксидін 70-90% азайтуға болады.
Дәріс 13
Автотранспорт және телеэнергетика атмосфераның ластануының көзі
ХХ ғасырдың бірінші жартысында индустриалды дамыған қала атмосферасын ластайтын химиялық заттар өндіріс орындарының шығарылымдарымен қоршаған ортаға түсетін. Қазіргі таңда атмосфераны ластаушы көздердің алдыңғы қатарына автокөліктер мен ЖЭС шықты, 50 жылдан астам уақыт бойы атмосфераның осы антропогенді ластауыш көздермен әсіресе автокөліктермен ластануы адамды қоршаған ортамен және биосфера үшін қауіп ретінде қарастырылуда.
Туындап отырған экологиялық мәселе Жердің климатын түбегейлі өзгертетін «парниктік» жылыну деп аталатын мәселе мен қиындатылып отыр. парниктік эффектінің болуы – біздің планетамызда өмір сүру жағдайын нашарлатады (парниктік эффект болмаған жағдайда жер бетіндегі орташа температура 34 оС –дан төмен болады). Бірақ осы құбылыстың күшеюі мұздықтардың еруі, Дүниежүзілік Мұхиттар деңгейінің көтерілуі (сәйкесінше осы құбылыстар нәтижесінде миллиондаған адамдар тұратын үлкен территорияларды су басады), жауын-шашын деңгейінің өзгеруі сияқты өзгерістермен жалғасады.
Парниктік эффектінің болу себебі, жер бетінен бөлінетін жылудың бір бөлігі атмосферада жинақталады да, оның жылынуына әкеледі. Жылуды осылайша ұстап қалатын газдарға су буы, СО2, СО, NxOy, метан, озон және т.б. «парниктік газдар» деп аталатын газдар жатады. Осы газдардың концентрациясы қаншалықты жоғары болса, парниктік эффект соншалықты күштірек болады. Адам қызметімен байланысты ластаушы көздерден ең көп мөлшерде шығатын қосылыс көміртек диоксиді CO2. Қазіргі таңдағы оның эмиссиясы 22 млрд. т/жыл құрайды. Бірақ парниктік жылыну қауіптілігін озон, метан, азот оксидтері сияқты газдардың концентрациясының артуына байланысты деп айтылуды.
Транспорттық жүйесі дамыған үлкен қала тұрғындары жиі көздің түршігуіне наразылықтарын білдіреді.
Атмосфераның ластануынан адам денсаулығына кері әсер тиген кезде адамдар дабыл қағады. барлық адамдардың денсаулығына олардың ықпалы артынан үрейлердi жиiрек шақырады. Екi газ- О3 және азоттың оксидтерi, тыныс алу жолдарын нашарлатады. Озон өкпе жұмысын әлсiретедi, жоғары концентрациядағы азоттың оксидтерi демiкпе ауруына шалдыққан адамдар үшiн аса қауiптi.
Оны негізінен азот оксидтері мен түтіннің құрамындағы әртүрлі органикалық қосылыстар арасында жүретін реакция нәтижесінде түзілетін құрамында азоты бар органикалық қосылыстар тобымен байланыстырады.
Көздің тітіркенуін тудыратын азотты қосылыстарға – пероксиацетилнитрат оны көбінесе ПАН деп атайтын қосылыс жаталы.
Бұл транспорттар туғызатын жалғыз ғана мәселе емес. Автокөліктерден басқада ластағыштар шығарылады қорғасын (РЬ) және бензол (С6Н6). Автокөліктердің қозғалтқыштарының жұмысын жақсарту мақсатында антидетонатор ретінде қорғасынның тетраалкилдерін қолданудағы жетістіктер автокөліктер көп қалаларда қорғасынның көп концентрациясының жиналуына алып келді. Әсіресе автокөліктер көп жүретін магистраль жанындағы қалаларда қорғасын көп мөлшерде жер бетіне тұнатын. Қорғасын улы және онымен адам денсаулығына байланысты бірқатар мәселелерді туындатады. Айналада қорғасынның ең аз концентрациясының өзінде балалардың шығармашылық дамуын төмендетеді деген зерттеу нәтижелері қазіргі кезде ең қауіпті болып отыр.
1970 жылдары АҚШ-да құрамында қорғасын жоқ бензин ұсынылды, ондай автокөліктер каталитикалық конвертер қолдануы қажет. Осындан кейін құрамында қорғасыны жоқ бензин кеңінен қолданыла бастады. Автоліктерден шығарылатын қорғасынның мөлшері азайғаннан кейін, канның құрамындағы қорғасынның концентрациясы төмендеді деген мәлімет бар. Балалар денсаулығына келетін кері әсерді нөлдік деңгейге жеткізу үшін атмосферадағы қорғасынның мөлшерін азайту жеткіліксіз. Дене салмақтарына байланысты балалар тағамды өздеріне қажетті мөлшерде пайдаланады. Осылайша олар қорғасынның көп мөлшерін ересек адамдарға қарағанда тағам және су арқылы ағзаларына жинақтайды. Қорғасын тағамға атмосфера арқылы және тағамды өңдеу барысында түсуі мүмкін.
Бензол – автокөлік жанармайынан бөлінетін ластаушы компонент. Ол тазаланбаған мұнай құрамында табиғи түрде кездеседі, сонымен қатар ол пайдалы компонент болып табылады, себебі ол құрамында қорғасыны жоқ бензиннің алдын-ала жанып кетуін болдырмайды. Құрамында жоғары концентрацияда ароматты көміртектері бар жанармайды пайдаланатын аудандарда түтінді-тұманның (смогтың) бірден артуы байқалды деген мәліметтер бар. Қала атмосферасындағы осы көмірсутектердің реакционды қабілетін өте жоғары. Осыдан келесідей қорытынды шығаруға болады – белгілі бір экологиялық мәселенің шешімі (бензиннің құрамындағы қорғасынды азайту) екінші оданда күрделі экологиялық мәселеге (ароматты көмірсутектердің реакцияға қабілеттілігі жоғары болғандықтан фотохимиялық түтінді-тұманның көбеюі) әкелуі мүмкін.
Бензол рак ауруын қоздырғыш болып табылады. Планетамызда қолданылатын бензолдың 10% (33 Мт • жыл-1) атмосферада жоғалып кетеді деп саналады. Бензолдың жоғары концентрациясын қала ауасында кездестіруге болады және олар рак ауруымен ауыратын адамдардың санының артуына себепкер болады. Бензиннің құрамында үлкен концентрацияда кездесетін ароматты көмірсутектерге толуол (С6Н6СН3) жатады. Толуол бензолға қарағанда ракты қоздыру көрсеткіші төмен, бірақ оның басқада кері әсерлері бар. Оның ең маңызды реакцияларының бірі лакриматор болып табылатын пероксибензилнитраттың түзілуі.
Дәріс 14
Атмосферадағы физика-химиялық процесстері , Атмосфераның ластануымен байланысты жаһандық экологиялық проблемалар