Чем опасны кислотные дожди?

Феномен кислотных дождей впервые описал шотландский химик Роберт Смит в 1852 году. Это была пора бурного прогресса, промышленной революции. Тогда ученый работал в химической лаборатории в Манчестере — «городе хлопка». Множеству текстильных предприятий требовались тонны и тонны угля — им топили паровые машины. Северную столицу Англии буквально окутывал вечный смог из дыма и серы.

«Манчестер со стороны Керсал-Мур», Уильям Уайльд, 1857 год Изображение: © Public domain

Изучая работу промышленных предприятий, Смит заметил изменения в химическом составе дождевой воды, а именно — повышенную кислотность. Ученый предположил, что выбросы с производств могут окисляться в атмосфере во время осадков и возвращаться в таком виде на землю. Подробные результаты своих исследований шотландец представил через 20 лет в работе «Воздух и дождь: начало химической климатологии».

Причины появления кислотных дождей

Суть открытия Смита такова. Как известно, нормальный уровень водородного показателя pH — количественной характеристики кислотности растворов — равен 7. Чем он ниже, тем выше кислотность. У обычного дождя pH — 5,6–6,0, то есть он слабокислый. Дело в том, что когда капли вступают в реакцию с атмосферным углекислым газом, образуется угольная кислота. Смит понял, что в результате загрязнения воздуха в атмосферу попадают оксиды серы и азота. Их реакция с водой дает сернистую и серную, а также азотистую и азотную кислоты. То же самое происходят во время снегопада или тумана.

Кислотными считаются осадки при уровне pH ниже 5,0, и чем дальше опускается этот показатель, тем они опаснее для окружающей среды и здоровья людей. Страшные в этом смысле дожди прошли 20 апреля 1974 года в шотландском городке Питлохри (pH 2,4) и через четыре года в Западной Виргинии (2,0) в США. Во втором случае капли были кислыми буквально — как лимонный сок.

Чем кислотные дожди опасны для природы?

Кислотные дожди представляют смертельную угрозу для флоры и фауны водоемов, особенно небольших. Даже при незначительном повышении кислотности микроорганизмы начинают умирать, затем происходят сбои в развитии икринок, они погибают, нарушается пищевая цепочка. У каждого живого организма свой критический уровень pH, за которым неминуемо наступает смерть.  

Критические значения pH для обителей водоемов Изображение: © Яна Алябьева / «Сириус(Журнал»

Также кислотные осадки могут привести к изменению химических свойств почвы. Попадая в грунт, эти вещества разрушают питательную среду, высвобождая при этом соли металлов, в том числе алюминия, свинца и ртути. Развиваться корни в такой среде не могут. При слишком низком уровне pH погибают взрослые растения и семена, а воздух наполняется ядовитыми испарениями.

Последствия кислотных дождей для человека

Прямого вреда от прогулки под кислотным дождем не будет, да и отличить его от обычного можно только с помощью специального оборудования. Тем не менее для человека такие явления тоже опасны. Тяжелые металлы выделяются из почвы, после чего оказываются в грунтовых водах, а затем — в питьевой воде. Накапливаясь в организме, они пагубно влияют на внутренние органы, включая легкие, печень и почки, центральную нервную систему, и приводят к заболеваниям, в том числе онкологическим. Кроме того, оксиды азота способствуют образованию приземного озона — газа первого класса опасности, который вызывает серьезные нарушения дыхательной системы.

Не только живая природа страдает от кислотных дождей, но и здания, мосты, автомобили. Кислоты вступают в реакцию с компонентами бетона, нарушая его структуру и прочность. Это приводит к растрескиванию, шелушению и ускорению разрушительных процессов. Многие памятники архитектуры из известняка, мрамора и даже гранита страдают от кислотных осадков. Взгляните, к примеру, на горгулью на Новой ратуше в Мюнхене.

Изваяние из известняка не выдерживает испытания кислотными осадками Фото: © Nino Barbieri / Wikipedia

Где выпадают кислотные дожди? 

Чрезмерно кислые осадки случаются в крупных городах и местах скопления промышленных предприятий. Еще в середине прошлого века в Европе и Северной Америке экологи зафиксировали изменения химического состава некоторых рек. В странах со снежной зимой (а мы помним, что кислотные снегопады тоже частое явление) по весне в водоемы попадает много талой воды — так они закисляются. В Польше, например, кислотность осадков опускается до 3,64, в Германии — до 4,2, в Великобритании — до 4,19. В США и Канаде примерно схожая ситуация. 

В десятках китайских городов значения pH дождевой воды опускаются до 3,8. В некоторых районах Индии дела обстоят еще хуже. На фоне развития промышленности и увеличения роста населения повышается кислотность дождей в Южной Америке. Это явление не имеет границ, поэтому некоторые страны, даже технологически отсталые, страдают от более развитых соседей. 

Кислотные дожди в России

Нашу страну кислотные осадки тоже не обходят стороной. Однако несмотря на развитие промышленности, общий объем загрязнения атмосферы падает, особенно если речь идет об экстремально высоких значениях. Важную роль в этом играет федеральный проект «Чистый воздух». 

Тем не менее кислотные дожди случаются и в России. В 2023 году чаще всего они выпадали в Бурятии, Самарской, Иркутской и Оренбургской областях, Красноярском крае. Крайне тяжелая ситуация долгие годы складывалась в Самаре и Норильске, однако по итогам прошлого года показатели этих городов оказались сопоставимы с другими промышленными центрами. В Москве среднее значение pH осадков в 1983–2017 годах составило 4,9. А с 1999 по 2004 год кислых дождей в столице не было вовсе.

Пути решения проблемы кислотных осадков

Баварский лес, пострадавший от кислотных дождей Фото: © Axel Jung / Shutterstock / FOTODOM

По сравнению с 1990-ми, когда о кислотных дождях часто писали в СМИ, сегодня пресса реже освещает эту проблему. Но она никуда не исчезла. Развитие промышленности и рост автопарка только способствуют учащению выпадения опасных осадков во многих регионах мира. Один из способов изменить ситуацию — оборудовать предприятия очистными установками, которые будут улавливать выбросы тяжелых металлов и опасных оксидов. Правда, это дорогое удовольствие. 

Другая возможность понизить кислотность дождей в городах — замена автобусов с двигателем внутреннего сгорания на электрические или водородные. Переход к зеленой энергетике и снижение объема сжигаемого топлива также улучшат экологию. Сюда же можно отнести перевод жилых домов с угольного и дровяного отопления на газовое. Еще один способ — отказаться от сжигания отходов в пользу их переработки. 

Таким образом, бояться, что после кислотного дождя выпадут волосы, не стоит. Но и игнорировать эту проблему нельзя, ведь отравленная окружающая среда неминуемо повлияет на человека. Естественно, не лучшим образом.