Кислотні опади

КИСЛО́ТНІ О́ПАДИ — усі види опадів атмо­сферних (дощ, град, які містять за­бруднюючі речовини в сухому й рідкому станах. Термін «кислотний дощ» уперше за­стосував англійський хімік Р. Сміт, який ще у 19 ст. описав за­брудне­н­ня атмо­сфери в м. Манчестер. К. о. насичені пере­важно сірчаною та азотною, меншою мірою (до 10 %) — хлоровмісними кислотами. Утворюються сірчана, азотна і хлоровмісні кислоти внаслідок складних пере­творень сірчаного ангідриду, оксидів азоту і сполук хлору під впливом сонячної радіації та реакції з водяною парою. Наявність іонів SО₄²⁻ зумовлена окиснюва­н­ням сполук сірки в атмо­сфері, а також під­ня­т­тям сульфатних солей із засолених поверхонь суходолу, морів та океанів. По­стійним джерелом надходже­н­ня сірководню та сірчистого газу в атмо­сферу є вулканічна діяльність. Промислові під­приємства викидають в атмо­сферу велику кількість сполук сірки у ви­гляді SО₂, SО₃, H₂S, CS₂. Серед них найпоширенішим є сірчистий газ, який виникає під час спалюва­н­ня сірковмісного палива (пере­важно вугі­л­ля) або у процесі пере­робле­н­ня сірчистих руд. Сполуки сірки викидають в атмо­сферу також під­приємства, що виробляють і за­стосовують сірчану кислоту, сірководень, під час спалюва­н­ня органічних решток у териконах. Причиною утворе­н­ня NО₃⁻ є окиснюва­н­ня оксидів азоту в атмо­сфері, що виділяються з ґрунту та інших джерел (міста, промислові під­приємства, вулкани). При цьому частково виникають іони NО₂⁻. Сполуки азоту, що надходять в атмо­сферу, пред­ставлені його оксидами (N

₂О, NO, NО₂, N₂О₃, N₂О₅). Викиди їх від­буваються під час спалюва­н­ня у котлах мазуту і природного газу, на під­приємствах, що виробляють добрива, азотну кислоту і ніт­рати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. У повітрі, як правило, міститься суміш оксидів азоту. Основним оксидом, який потрапляє в атмо­сферу разом з паливними газами, є оксид азоту (NО). Під дією сонячних променів він інтенсивно окиснюється атмо­сферним киснем до діоксиду. Надходже­н­ня в атмо­сферу іонів СІ⁻ повʼязане з виносом морських солей на континент, вулканічною діяльністю та з димовими й газовими викидами промислових під­приємств, що виробляють соляну кислоту, хлоровмісні пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, соду. Кислотні й лужні властивості дощової води та аерозолю залежать від наявності в роз­чинах вільних іонів водню, від­ʼємний логарифм концентрації яких по­значають символом рН. Опади з водневим показником рН меншим від 5,6 від­носять до кислотних, якщо рН пере­вищує 7,0 — до лужних. У природних умовах дощові опади є нейтральними або слабокислими, що зумовлено кількістю роз­чинених солей природного походже­н­ня і діоксиду вуглецю. Просторовий роз­поділ К. о. повʼязаний з від­мін­ностями в процесах роз­сіюва­н­ня, вимива­н­ня та осадже­н­ня кислотних і лужних сполук. Кислотні сполуки (здебільшого оксиди сірки та азоту) у звʼязку з невеликою швидкістю окисне­н­ня є довгоіснуючими. Лужні сполуки (пере­важно аерозолі та аміак) мають менший період існува­н­ня, до того ж грубодис­персний аерозоль осаджується і вимивається по­близу джерел викидів, тому в прилеглих до них ра­йонах в опадах пере­важають лужні сполуки. При пере­несен­ні повітряної маси на певну від­стань у звʼязку з від­носно швидким вимива­н­ням та осадже­н­ням лужних домішок баланс змінюється на користь кислотних.

К. о. мають значну потенційну здатність змінювати кругообіги речовин у біо­геоценозах, зумовлюючи процеси закисле­н­ня. Закисле­н­ня водних обʼєктів проявляється в зміні не лише кислотності води, а й іон­ного складу. Якщо раніше в іон­ному складі води закислених озер домінували гідрокарбонатні іони, то внаслідок дії К. о. нині пере­важають сульфат-іони. Особливо різкі зміни від­буваються навесні під час надходже­н­ня з водозбору талих вод. Ґрунти менш чутливі до закисле­н­ня, тому невеликі дози К. о. не призводять до помітних екологічних змін у них. Найбільше реагують на за­брудне­н­ня малопотужні ґрунти з низькими концентраціями нейтралізуючих речовин, які формуються на без­карбонатних породах. Унаслідок дії кислих дощів руйнується мінеральна частина ґрунту, від­бувається вимива­н­ня значної кількості кальцію, магнію і калію, зменшується рН, що призводить до збільше­н­ня роз­чин­ності й рухливості марганцю, заліза, алюмінію, свинцю, міді, кадмію, нікелю, цинку та ртуті.

Значе­н­ня рН 4,5 є критичною величиною для ґрунтових вод; за умов пере­вище­н­ня цього показника концентрація металів різко збільшується. Вони пригнічують рослин­ність, за­бруднюють водні джерела, потрапляючи до них з ґрунтовими водами.

Високий вміст у воді важких металів негативно впливає на здоровʼя людей. На під­кисленому К. о. ґрунті зменшується кількість корисної мікрофлори, уповільнюється процес гумусо­утворе­н­ня, знижується родючість. Серед дерев найчутливішими до впливу кислих дощів є хвойні породи. Кислі дощі негативно впливають також на фотосинтез рослин, знижують їхню стійкість до заморозків, хвороб і шкідників, а також продуктивність культур. У рослинах накопичуються шкідливі речовини, які надходять з кислими дощами, що завдає шкоди не лише їм, а й споживачам рослин­ної продукції, зокрема людині.

Іноді К. о. можуть бути й корисними. На­приклад, вони збагачують ґрунт азотом і сіркою, в ра­йонах пошире­н­ня карбонатних та лужних ґрунтів — знижують лужність, збільшуючи рухливість елементів живле­н­ня та їхню до­ступність для рослин. На території України проби на хімічний склад атмо­сферних опадів від­бирають на 41 метео­станції, аналізи з ви­значе­н­ня вмісту хімічних речовин в опадах проводять у Центральній геофізичній обсерваторії (Київ). Спо­стереже­н­ня за кислотністю опадів здійснюють на метео­станціях Гід­ро­метеорологічної служби України. Мережу станцій для спо­стережень почали формувати у середніх 20 ст. Їхня кількість зросла від 12 у 1969 до 63 у 1989; у 2011 їх було 48. Кислотність опадів, які щойно випали, в Україні ви­значають від 1989 (до цього аналізували сумарні проби за місяць). Значе­н­ня рН досягають 4,5. Найчастіше К. о. в Україні випадають у Криму та на Заході.