ЛЕКЦІЯ ГЛОБАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ АТМОСФЕРИ. Парникового ефекту
 Скачать 1.78 Mb.
|
|
Вплив кислотних дощів та їх попередників на фауну Діоксид Сульфуру внаслідок високої розчинності у воді, а від так і біологічних рідинах, добре при диханні поглинається верхніми дихальними шляхами – до 80-95%. При ротовому диханні ступінь затримки є меншою. Залишкова кількість діоксиду Сульфуру, яка потрапила в легені, швидко розчиняється в епітеліальній поверхні. При цьому швидкість десорбції є невеликою, лише до 15% від загальної кількості видихається відразу і не більше 3% виводиться із організму з повітрям протягом кожних наступних 15 хвилин. При дії діоксиду Сульфуру на тваринні організми, в тому числі і людину, окрім подразнення слизових оболонок і їх запалення, спостерігається гіпертрофія, тобто збільшення розмірів внутрішніх органів, та гіперплазія, тобто зменшення кількості функціонуючих клітин у внутрішніх органах. Діоксид Сульфуру, потрапляючи в легені, викликає бронхоспазм у здорових людей вже при концентрації 2,6 мг/м3, а особливо у хворих на бронхіальну астму, сприяє слиновиділенню, змінює фагоцитоз. Крім цього, діоксид Сульфуру розчиняється в крові і розноситься судинною системою по організму. Детоксикація його шляхом окислення сполук Сульфуру(IV) до сполук Сульфуру (VI) проходить, переважно, в печінці під дією ферментів, тому саме печінка страждає від систематичної дії діоксиду Сульфуру. Довготривала дія діоксиду Сульфуру сприяє розвитку ракових клітин. Сульфатна кислота, яка перебуває у повітрі, переважно, у вигляді аерозолів, по-різному впливає на організм тварин. Вона порушує діяльність альвеолярних мікрофагів, тобто клітини, які очищують легені від твердих частинок, порушує частоту дихання тощо. Летальні дози аерозолів сульфатної кислоти визначаються видом і віком тварин. Чутливими є морські свинки, летальні концентрації H2SO4 у повітрі, для яких складають 8,0 мг/м3. При систематичній дії сульфатної кислоти в межах концентрації 0,25-0,38 мг/дм3 протягом 4-6 місяців, змінюється реакція ацетилхоліну і, в наступні кілька місяців, загальний стан організмів сильно погіршується. Дія діоксиду Нітрогену є дещо іншою. Потрапляючи у вологу поверхню легенів, діоксид Нітрогену утворює нітратну кислоту, яка є сильним окислювачем і вражає безпосередньо легеневі тканини: 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO або 4 NO2 + 2 H2O + O2 4 HNO3. В бронхах і альвеолах легенів спостерігаються патологічні зміни при відносно низьких концентраціях діоксиду Нітрогену і, симптоми враження нагадують емфізему легенів. Особливо чутливі до дії діоксиду Нітрогену тонкі легеневі клітини, які здійснюють газообмін. Отже, як кислотні компоненти кислотних дощів, так і їх попередники можуть безпосередньо негативно впливати на окремі органи тварин, аж до смертельних випадків. Вплив кислотних дощів на матеріали і споруди Вплив кислотних дощів і їх попередників на матеріали та різноманітні конструкції став особливо відчутним протягом останніх 40-50 років. Кислотні дощі завдають значних економічних збитків, прискорюючи корозію більшості матеріалів, але іноді дію кислотних опадів безпосередньо оцінити важко, зокрема це вплив на історичні пам’ятки тощо. Під впливом кислотних дощів швидко проходить корозія залізних конструкцій. Особливістю реакції дії кислотних дощів на залізні поверхні є їх автокаталітичний характер. Корозії сприяє вологість повітря, а корозія проходить в кілька стадій. Спочатку сульфатна кислота взаємодіє з Ферумом, після чого проходить реакція окислення та гідролізу із вивільненням сульфатної кислоти, яка вступає в наступні реакції: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2; 4 FeSO4 + O2 + 6 H2O = 4 FeOOH (іржа) + 4 H2SO4. До недавнього часу ефективним засобом захисту залізних поверхонь було цинкування, адже Цинк за звичайних умов вкритий захисною оксидною плівкою, яка не розчиняється у воді. При наявності в атмосферних опадах сульфатної або нітратної кислоти чи їх попередників, останні легко розчиняють оксид або гідрооксид Цинку з утворенням водорозчинних сульфату чи нітрату Цинку, які змиваються з поверхні водою. При утворенні відкритих поверхонь Феруму і Цинку та наявності в розчині солей цих металів, утворюється гальванічна пара, що сприяє, крім хімічного, електрохімічному розчиненню металів. Статистичний аналіз показав, що має місце синергетичний ефект при дії на металеві споруди одночасно сульфатної і нітратної кислот або їх попередників, SO2 та NO2, і при цьому швидкість корозії зростає в 100-1000 разів. Крім того, на швидкість корозії металів значного впливу надають вологість повітря, температура довкілля, концентрація кислот в опадах та кількість цих кислотних дощів або туманів. Окремої уваги заслуговує вплив кислотних дощів на мармурові та гранітні споруди, адже значна їх кількість є архітектурними пам’ятками. Так, за останні 40-50 років така пам’ятка культури як Акрополь в Греції постраждала від дії кислотних дощів більше, ніж за всю історію свого існування. Погіршується не тільки міцність цих споруд, але і зовнішній їх вигляд. Дослідження англійських вчених показали, що швидкість корозії ряду історичних пам’яток в період 1720-1980 роки під впливом кислотних дощів складала 0,078 мм/рік. Сьогодні швидкість руйнування мармурових споруд складає 0,02-0,04 мм/рік, причому особливо висока швидкість руйнування характерна для свіжих зразків вапняків. Через 1-3 роки швидкість ерозії стає постійною. Руйнування поверхні вапнякових порід прямо пов’язано із кислотністю опадів та кількістю діоксиду Карбону у повітрі:  3 CaCO3 + H+ = Ca2+ + HCO -; CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2. Утворені гідрокарбонати добре розчинні у воді. Наявність кіптяви прискорює процеси руйнування вапнякових споруд. Це пов’язано як із кислотними властивостями самої кіптяви, так і з її здатністю до процесів адсорбції кислотних компонентів та вологи. Експериментально встановлено, що при періодичній очистці мармурових споруд від кіптяви, швидкість поверхневого їх руйнування зменшується на 30%. Особливо швидко проходить руйнування цих споруд в містах, наприклад, в містах 0,035 мм/рік, в селах – 0,005 мм/рік. Негативного впливу кислотні дощі надають і на деревину. В першу чергу, під впливом кислотних дощів знижуються агдезіальні властивості деревини, після чого деревина швидко старіє. Дія кислотних дощів (рН=5,6) на деревину протягом 4-х місяців в кілька разів знижує агдезіальні властивості деревини, а дія кислотного аерозолю (рН=2,0) протягом кількох годин – вдвічі знижує цей показник. Це не тільки погіршує міцність матеріалу, але і зовнішній вигляд споруд. На практиці одним із найбільш ефективних заходів захисту металевих, дерев’яних та інших конструкцій є їх фарбування, але на сьогодні доведена можливість руйнування фарб під впливом кислотних дощів. Більшість фарб є досить проникливими для газів і вологи, тому при потраплянні на них кислот, можливі різноманітні гідролітичні та окислювальні процеси, що призводить до зменшення міцності фарбованих покрить та зростання їх крихкості. При безпосередній дії кислотних дощів на фарби спостерігається взаємодія катіонів Гідрогену з наповнювачами фарб, наприклад, тальком, каоліном, баритом тощо, і це призводить до порушення композиційного складу фарб. Після цього фарби легко розтріскуються і спостерігається ерозія локального характеру. Потрапляння кислотних дощів на межу фарба-матеріал, прискорює відшарування фарби. Особливо швидко фарби руйнуються при одночасній дії кислотних дощів та УФ-випромінювання. При цьому відбувається розрив основних зв’язків в полімерах, що призводить до зменшення їх механічної міцності, а зменшення внаслідок цих процесів молекулярної маси полімеру сприяє його вимиванню із фарби. Віддалені наслідки цих процесів це наростання крихкості фарб та їх розтріскування. Чутливість акрилових фарб до дії кислотних дощів і УФ-випромінювання вища, ніж у поліуретанових та епоксидних фарб, які сьогодні набули поширення. Отже, кислотні дощі надають значних економічних збитків, що вимагає перегляду відношення людини до викидів в атмосферу забруднювальних речовин. Наведені дані свідчать про необхідність розробки і впровадження ефективних заходів і засобів захисту атмосферного повітря від забруднення, а це можливо лише при комплексному підході до питання охорони навколишнього природного середовища. |