<<
>>

Загрязнение окружающей среды оксидами углерода, серы, азота и вызванные ими нарушения экологического состояния почв

Техногенное поступление в окружающую среду оксидов углерода, серы, азота преимущественно связано с сжиганием топлива (угля, нефти, газа). Техногенные источники вносят существенный вклад в формирование современного состава атмосферы.

Таблица 6.6 показывает соотношение природных и техногенных составляющих в газовой фазе атмосферы.

Таблица 6.6

Глобальное поступление химических веществ в атмосферу из природных и техногенных источников (Корте, 1996)

Эмиссия Антропогенная
Вещество природная антропогенная эмиссия, % от
млн т/г общей эмиссии
СО2 600 000 22 000 3.5
СО 3 800 550 13
Аэрозоли 3 700 246 6
Углеводороды 2 600 90 3
СН4 1 600 110 6
NH3 1 200 7 0.6
no2, NO 770 53 6.5
Соединения

серы

304 150 33
Из них SO2 20 150 88
N2O 145 4 3

За счет антропогенных источников содержание СО2 в атмосфере повышается.

Локальных или региональных экологических последствий это событие не имеет. Но все более значимым становится влияние его на глобальном уровне. За счет увеличения объема сжигаемого топлива только за последнюю четверть века среднее содержание СО2 в атмосфере промышленных регионов повысилось по сравнению с фоновым почти на 10%. Предполагается, что ежегодно увеличивается поступление СО2 на 0,3 %. Увели­чение концентрации СО2 в атмосфере — одна из причин «парникового эффекта», который ведет к повышению температуры на планете.

На локальном уровне прявляется токсичное действие монооксида углерода СО (угарного газа). Основные техно­генные источники поступления СО в атмосферу: транспорт и предприятия энергетики. СО образуется при сжигании любых видов топлива (нефти, угля, древесины) как промежуточный продукт окисления органических веществ. Но основной тех­ногенный источник поступления в атмосферу монооксида углерода — выхлопные газы автомобилей. Его поступления с выхлопными газами автомобилей более чем на порядок превышают поступление с отходами заводов, электростанций. В атмосфере может сохраняться до трех лет.

Что касается оксидов азота (моно- и диоксидов), оценки вклада различных отраслей производства в загрязнение ими атмосферы различаются. Бесспорно одно: высокий уровень их поступления с отходами сжигания топлива, 50 —80 % от общего количества, выбрасываемого в атмосферу. Вторым по влиянию на загрязнение атмосферы оксидами азота яв­ляется автотранспорт. Токсичность диоксида азота выше, чем монооксида азота.

Так же, как углерод и азот, сера является обязатель­ным компонентом природных органических веществ. По этой причине велико влияние на загрязнение атмосферы оксидами серы сжигания нефти, угля, газа, древесины. По обобщенным данным, отходы топливной энергетики обеспечивают не менее 55 % от общего объема выбросов оксидов серы, среди которых преобладает диоксид серы. Вносят вклад также металлургическая промышленность (25 % от общего поступления), очистка и переработка нефти и угля (10%), химическая промышленность, транспорт и другие виды хозяйственной деятельности человека (10 %).

В таблице 6.7 показан один из примеров вклада различных источников в загрязнение атмосферы оксидами серы и азота.

Общепланетарное техногенное поступление диоксида серы в атмосферу, по разным источникам, составляет в среднем 140 — 290 млн т в год. Предполагается, что в XXI веке выброс диоксида серы увеличится в 3 — 5 раз. Сернистый ангидрид SO2 преобладает среди других соединений серы техногенного происхождения, по разным источникам, это превышение колеблется от 1,5 — 2 раз до 7 —8 раз.

Таблица 6.7

Источники поступления в атмосферу оксидов серы и азота в восточных штатах США (по Небелу, 1993)

Загряз­

няющие

вещест­

ва

Угольные

электро­

станции

Про­мышлен­ные ко-

тельни

Промыш­

ленные

произ­

водства

Выхлоп­ные газы

автомо­

билей

Прочие
Диоксид

серы

74 14 8 4
Оксиды

азота

34 17 44 5

Действие оксидов азота и оксидов серы на экосистему проявляется на локальном, региональном и глобальном уров­нях. Экологическая опасность локального и регионального загрязнения атмосферы оксидами серы и азота состоит в том, что они способны растворяться в атмосферных осадках с образованием серной и азотной кислот и проливаться на земную поверхность в форме кислотных дождей.

Кислотные осадки — атмосферные осадки, имеющие более кислую (по сравнению с региональными фоновыми уровнями) реакцию за счет повышенного содержания в них серной и азотной кислот техногенного происхожде­ния. Дождевая вода обычно имеет слабокислую реакцию (pH = 5,6), что обусловлено растворением в ней углекислого газа атмосферы.

Кислотными называют осадки, pH кото­рых ниже 5,5, и во многих промышленно развитых странах мира кислотность дождевой воды повышается на порядок и более, особенно кислотность росы и тумана.

Основная часть выбросов SO2 (94 %) приходится на Северное полушарие, где сконцентрирована преимуще­ственно мировая промышленность. В Европе главными его источниками являются промышленные комплексы Герма­нии и Великобритании.

Дальность распространения газов в атмосфере состав­ляет в среднем 300 — 400 км, может достигать 1 — 2 тыс. км. На территории многих стран Европы до половины и более от общего количества сернистых соединений пос­тупает из соседних стран.

Закисление почв — локальное или региональное по­вышение (по сравнению с региональными фоновыми уровнями) кислотности почв за счет действия антропоген- ных факторов. Такими факторами наряду с кислотными осадками может быть применение физиологически кислых удобрений (например, сульфата аммония).

В нашей стране природными факторами обеспечено ши­рокое распространение кислых почв. В различных районах нашей страны на их долю приходится от */3 до половины пахотных земель, среди которых преобладают сильно- и среднекислые почвы. Это почвы Республики Коми, Сахали­на, Амурской, Пермской, Пензенской и других областей.

Наблюдения в районах интенсивных выпадений кислот­ных осадков показывают, что изменения pH почвы достигает 0,5—2,0 единиц. Причем в менее кислых почвах величины pH снижаются в большей степени, чем в почвах, имеющих более низкие значения pH (Соколова, Дронова, 1993).

При закислении почв повышается растворимость почвенных алюмосиликатов, усиливается преобразование несиликатных окристаллизованных форм Fe и А1 в аморф­ные. Активизируется выщелачивание из почвенно-погло- щающего комплекса биогенных элементов Са, Мд, К, Na, повышается содержание в нем ионов алюминия, железа.

Закисление почв даже при отсутствии загрязнения их металлами может вызвать повышение растворимости этих соединений в почве, к увеличению их содержания в почвенном растворе до избыточного.

Отрицательное дей­ствие металлов на живые организмы может быть связано не только с повышением их концентрации в растворе, но и с изменением соотношения обеспечивающих эту концент­рацию ионов металлов. Например, среди соединений алю­миния жидкой фазы почв начинают преобладать мономеры свободных ионов, а они более токсичны. Многие растения чувствительны к алюминию, повышение растворимости в его соединений в почвах может способствовать снижению уровня почвенного плодородия.

Подкисление сопровождается изменением подвижно­сти и других элементов питания растений за счет повыше­ния растворимости их соединений, что может нарушать их соотношение в растворе и сопровождаться неблагоприят­ными экологическими последствиями.

Эффект закисления почв зависит от буферной способ­ности почвы, от их способности нейтрализовать кислоты. Карбонатные почвы в качестве буфера, способного ней­трализовать избыточное поступление кислот в почвенный раствор, содержат карбонат кальция, именно поэтому на юге нашей страны проблема подкисления почв неактуальна. Различия в исходной кислотности почв сопровождаются сменой ведущих факторов, обусловливающих нейтрализа­цию протонов техногенного происхождения. В так называ­емом «силикатном» диапазоне буферности почв к кислоте (pH 5,0 —6,2) имеет значение высвобождение катионов I и II групп, а при pH 4,2 — 5,0 — участие реакций ионного обме­на. При более кислой реакции и высокой ненасыщенности ППК основаниями буферность почв обеспечивают реакции растворения алюмосодержащих минералов и несиликатных соединений железа.

Кислотно-основные условия влияют на поглотительную способность твердых фаз почвы амфолитоидной природы. При подкислении почв снижается их способность погло­щать катионы, что способствует их выносу из почвенного профиля.

6.3.4.

<< | >>
Источник: Мотузова Г.В., Безуглова О.С.. Экологический мониторинг почв :учебник/Г.В. Мо­ тузова, О.С. Безуглова. — М.: Академический Проект; Гаудеамус,2007.— 237с.— (Gaudeamus).. 2007

Еще по теме Загрязнение окружающей среды оксидами углерода, серы, азота и вызванные ими нарушения экологического состояния почв: