Кислотные осадки. 
Экология

Кислотными называют любые атмосферные осадки — дожди, туманы, снег, — кислотность которых выше нормальной. Почти все окисление, вызывающее опасность для окружающей среды, исходит из двуокиси серы (S0₂) и оксидов азота (NO_x), получаемых в виде газов при сжигании ископаемого топлива, особенно каменного угля при работе угольных ТЭЦ, промышленных предприятий, автомобильного транспорта. В атмосфере эти оксиды превращаются посредством химических реакций в серную и азотную кислоты (H₂S0₄ и HN0₃), а затем в сульфаты и нитраты. Скорости трансформации определяются условиями среды, как, например, солнечный свет, температура, облачность, влажность, и присутствием различных других химических веществ. Кислоты растворяются в капельках воды и в конечном счете возвращаются на землю в виде дождя. В результате в отдельных регионах выпадают осадки, кислотность которых в 10—1000 раз превышает нормальную^[1][2].

Процессы, которые управляют скоростью, с которой оксиды или кислотные вещества осаждаются на землю, и то, как быстро оксиды переносятся в атмосфере, — комплексные и зависят от метеорологических явлений, характеристик земной поверхности и конкретной формы загрязняющего вещества. Обычно загрязняющие вещества остаются в атмосфере от нескольких часов до недель, во время которых они могут перемещаться на расстояния до нескольких тысяч километров^[3].

Хотя в основном оксиды концентрируются на мокрых субстанциях (отсюда термин «кислый дождь»), оксиды могут также депонироваться в «сухую». Об этом процессе известно гораздо меньше, главным образом потому, что их очень трудно измерить, но имеются подтверждения, что, когда сухой материал входит в контакт с влагой, он вызывает те же эффекты в окружающей среде, как кислотные дожди, снег или туман. Кроме того, сульфат в атмосфере приобретает форму тонких частиц, рассеивает свет и уменьшает видимость^[4].

Степень окисления измеряется величиной pH по шкале от 0 до 14, которое зависит от концентрации положительно заряженных водородных ионов в растворе. Нейтральный раствор, как например дистиллированная вода, имеет pH 7. Кислые растворы имеют более высокие концентрации водородных ионов, индицируемые меньшими величинами pH. Чем меньше величина pH, тем выше кислотность.

Значение pH среды чрезвычайно важно с экологической точки зрения, так как от него зависит деятельность практически всех ферментов, гормонов в организме, регулирующих обмен веществ, рост и развитие. Особенно чувствительны к повышению кислотности обитатели водоемов. В пресноводных озерах, ручьях и прудах pH воды обычно составляет 6—7, и организмы адаптированы именно к этому уровню. Когда среда подкислена, яйцеклетки, сперма и молодь водных обитателей погибают. Ущерб не ограничивается гибелью водных организмов. Многие пищевые цепи, охватывающие почти всех диких животных, начинаются в водоемах. Прежде всего, сокращается популяция птиц, питающихся рыбой или насекомыми, личинки которых развиваются в воде¹.

Большинство природных вод, включая дождь и снег, — отчасти кислые из-за естественного появления химикатов. В областях, не затронутых антропогенными серой и азотом, обычен дождь с величинами pH от 5,2 до 5,4, а величины менее 5 были записаны в экстремальные случаи. Но органические кислоты и небольшое количество азотной и серной кислот природного происхождения, ответственных за эту кислотность, не имеют такие же последствия для жизни в озерах и водотоках и на земле, какие имеют минеральные кислоты от кислых осадков.

В почвах, получающих дозу кислотных осадков, избыточные водородные ионы замещают другие элементы, включая питательные вещества, такие как, например, калий, магний и кальций, и задерживают рост растений. Высокие концентрации кислот также освобождают алюминий, земельный металл естественного происхождения, свободный алюминий может быть токсичным для растений, создавая помехи в работе корневой системы, поглощающей воду и натрий. Закисление воды может привести к потере способности озер и водотоков поддерживать виды, которые развивались при менее кислых условиях^[2][6].

Количество дождевой воды, непосредственно падающей в озеро или в водоток на водную поверхность, невелико, но большая часть падает на водосбор и перемещается, но поверхности и сквозь землю. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов. Попадая на листья и хвою деревьев, кислоты нарушают защитный восковой покров, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных организмов. Леса поражаются насекомыми-вредителями и болезнями. Во время засух через поврежденные листья испаряется больше влаги^[7].

Воздействуя на почву, кислотные осадки значительно увеличивают выщелачивание биогенов. При низких значениях pH уменьшается активность редуцентов и азотфиксаторов, что еще сильнее обостряет дефицит питательных веществ: почвы теряют плодородие. Дополнительный ущерб возникает в связи с тем, что кислотные осадки, просачиваясь сквозь почву, способны выщелачивать алюминий и тяжелые металлы. Обычно присутствие этих элементов в почве не создает проблем, так как они связаны в нерастворимые соединения и, следовательно, не поглощаются организмами. Однако в кислой среде их соединения растворяются, становятся доступными и оказывают сильное токсическое воздействие как на растения, так и на животных¹.

В разных районах последствия выпадения одинакового количества кислотных осадков могут быть различными. Одни ландшафты остаются практически без изменений, тогда как другие подкисляются настолько, что становятся необитаемыми. Ключ к ответу связан с понятием буферной емкости почвы. Защитить экосистему от изменений pH может буфер. Так называется вещество, способное поглощать ионы водорода при данном значении pH. Когда в систему, содержащую буфер, добавляют кислоту, дополнительные ионы водорода им поглощаются и pH остается практически неизменным. В качестве буфера многие природные системы содержат карбонат кальция (СаСО_э). Реакция ионов водорода с карбонат-ионами дает воду и углекислый газ^[2][9]. При одинаковом количестве кислотных осадков в первую очередь подкисляются и гибнут экосистемы с низкой буферной емкостью. Песчаные почвы или почвы, которые имеют небольшую мощность горизонтов или очень выветренные, как правило, уже кислые, так как имеют ограниченную способность нейтрализовать эффект кислот, выпадающих из атмосферы. Почвы, сформированные на известняках, обладают большой буферной емкостью и меньше страдают от кислотных осадков. В сельском хозяйстве издавна используется известкование почв как агротехнический прием, направленный на нейтрализацию кислых почв. Буферная способность земли может замедлить или предохранить окисление озер и потоков, но только там, где конкретный тип земли содержит подходящие типы минералов. В самих озерах или водотоках химическая нейтрализация кислот и минералов в воде и осадках может в дальнейшем противодействовать кислотности, но при условии значительных нагрузок такого рода и со временем эта способность может быть также исчерпана^[6].

• [1] См.: Петров К. М. Биогеография океана.
• [2] См.: Петров К. М. Геоэкология.
• [3] См.: Будыко М. И. Изменения климата.
• [4] См.: Алексеенко В. А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000.
• [5] См.: Петров К. М. Геоэкология.
• [6] См.: Там же.
• [7] См.: Петров К. М. Геоэкология: основы природопользования.
• [8] См.: Петров К. М. Геоэкология.
• [9] См.: Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы.
• [10] См.: Там же.