Научный проект на тему Кислотные дожди как фактор сокращения численности птиц

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Управления образования Северо - Казахстанской области

Астраханская средняя школа Аккайынский район

Янковская Оксана, ученица 11 класса

Кислотные дожди как фактор сокращения численности птиц

Направление:

Здоровая природная среда -

основа реализации стратегии

Казахстан - 2030

Секция: Химия

Научный руководитель:

Шлегель Надежда Ивановна

Научный консультант:

доцент, к.б.н.,

заведующий кафедрой

«География и экология»

СКГУ им. М.Козыбаева.

П.С.Дмитриев

Оглавление

25

♦

Список использованной литературы-------------------------------------------

Абстракт

Цель исследования заключается в необходимости охарактеризовать сущность понятий «кислотный дождь», «кислотность», а так же описать влияние этого явления на сокращение численности популяций птиц.

В качестве гипотезы выступает предположение о том, что одним из факторов, оказывающих влияние на численность популяций птиц, могут быть кислотные дожди.

Процедура исследования состояла из, следующих этапов:

1. Определение понятия «кислотные дожди». Характеристика механизма образования и выпадения кислотных осадков, их влияние на экосистемы и людей.

2. Значение кислотности. Влияние кислотности на скорлупу яйца, развитие птенцовых эмбрионов, перьевой покров птиц.

В качестве методов исследования применялись:

1. Изучение информации различных источников и в сети интернет.

2. Сравнительный анализ собранного материала

3. Постановка опытов

4. Наблюдение

Новизна Исследования заключается в отсутствии материалов научного исследования по вопросу влияния кислотных дождей на сокращении численности популяций птиц.

На основании полученных результатов пришли к выводам:

1. Непосредственное воздействие кислотных осадков на численность популяций птиц заключается в разрушении ими яичной скорлупы в кладках, приводящее к гибели птенцовых эмбрионов.

2.Опосредованное влияние кислотных дождей на численность популяций птиц происходит через цепи питания.

3.Перьевой покров птиц под воздействием кислотных осадков изменяет свою структуру.

Введение

Впервые проблема кислотных дождей стала предметом обсуждения на XXVIII Генеральной ассамблее Международного союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), проходившей в Мадриде в сентябре1975 года.

В 1982 году в Стокгольме состоялась специальная международная конференция по кислотным дождям, в которой приняли участие представители 20 стран и ряда международных организаций.

До сих пор острота этой проблемы сохраняется, она постоянно в центре внимания национальных правительств и международных природоохранительных организаций. [1] с.53

В 1962 году известные орнитологи Б.Кэли и Р.Моро опубликовали результаты своей работы по выявлению редких птиц африканского континента. С этого времени начали обращать внимание на сокращение численности птиц. Многие исследователи отмечают, что помимо прямого уничтожения и изменения местообитаний птиц в последние годы значительную роль стали играть и другие факторы. Одним из них могут быть выпадающие кислотные осадки. [2] с. 129 ,

Актуальность изучения влияния кислотных осадков на сокращение численности популяций птиц непосредственно связано с ухудшающейся экологической ситуацией, как в Казахстане, так и во всем мире приводящей к сокращению численности птиц и занесению в Красную книгу.

Кислотные осадки являются проблемой, которая в силу её бесконтрольного развития может вызвать значительное уменьшение численности популяции птиц.

Целью данной работы является необходимость изучения сущности понятий «кислотный дождь», «кислотность», в описании влияния кислотных осадков на сокращение численности популяции птиц.

В связи с этим поставлены следующие задачи:

1.Определить понятия «кислотные дожди», «кислотность».

2.Охарактеризовать механизм образования и выпадения кислотных осадков, и их влияние на экосистемы и людей.

3. Исследовать влияние кислотных дождей на скорлуповую оболочку яйца птиц и их перьевой покров

4. Установить влияние кислотных осадков на сокращение численности популяции птиц.

Методы решения поставленных задач - это:

1. Изучение информации различных источников;

2. Сравнительный анализ собранного материала;

3. Постановка опытов и их анализ;

4. Наблюдения;

В настоящее время работа завершена.

1. Кислотные дожди

1.1 Механизм образования и выпадения кислотных осадков

Глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнения планеты, суперэкотоксикантами и так называемые озоновые дыры.

Впервые термин «кислотные дожди» появился в 1872 году. Его ввел в практику английский инженер Ангус Смит, изучавший эффекты смога в Манчестере. Детально научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-ых годов XX века.

К кислотным дождям относятся так же кислотные снега, туман и роса. Они являются в основном побочным продуктом химических реакций в атмосфере.

Атмосферу можно рассматривать как огромную окислительную систему с высоким содержанием основного окислителя - кислорода. Соединения, содержащие атомы С, Н, N,S природного и антропогенного происхождения, попадая в атмосферу, превращаются в стабильные долгоживущие соединения (например: С0₂) или коротко живущие кислотного характера (оксиды азота и серы). Наиболее реакционно - способен гидроксильный радикал ОН" он участвует в окислении оксидов азота и серы в азотную и серную кислоты. Основными источниками антропогенного характера кислотообразующих выбросов являются «ТЭЦ», металлургические, химические комбинаты и автомобильный транспорт [3]с.271.

рис 1.

Влияние кислотных осадков на окружающую среду

Статическая часть

Процессы, протекающие в атмосфере и приводящие к образованию кислотных дождей можно разделить на следующие группы:

• перенос выбросов ветром к зоне осадков при одновременном смешивании с незагрязненными воздушными массами;

• химические и физические процессы в газовой фазе, приводящие к изменению концентрации первичных соединений и химического состава воздушного потока;

• поглощение веществ антропогенного происхождения облаками и каплями дождя, и химические реакции в жидкой фазе и выпадение их виде кислотных осадков;

• сухое выпадение (адсорбция на почве, кронов деревьев).

По массе и распространенности вредных эффектов атмосферным загрязнителем №1 считают диоксид серы Диоксид серы, попавший в атмосферу в результате химического превращения, превращается в оксид серы (VI) серный ангидрид S03

2S0₂+0₂=2S0₃,

который взаимодействует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты.

S0₃+H₂0->H₂S0₄

H₂S0₄-+ H⁺+H₂S0₄-

Параллельно часть диоксида серы образует кислотный полигидрат S0₂*nH20, который является сернистой кислотой, она во влажном воздухе окисляется до серной кислоты

2H₂S0₃+0₂->2H₂S0₄

аэрозоли сернистой и серной кислот конденсируются в водяном паре атмосферы и являются причиной кислотных осадков. Они составляют около 2/3 кислотных осадков. При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов, легко растворимых в воде, которые делают кислотными росы и туманы. Остальное приходится на долю азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы.

2N0₂+H₂0-*hno₃+hno₂

HN0₃^H⁺+N0₃'

HNOs-^+NOz" [4]

1.2 Влияние кислотных дождей на экосистемы и человека

Негативное воздействие кислотных дождей наблюдается в экосистемах многих стран. Особенно негативное воздействие кислотных дождей ощутила на себе Скандинавия.

В 70-х годах в реках и озерах Скандинавских стран стала исчезать рыба, снег окрасился в серый цвет, листва раньше времени упала на землю, сократились популяции птиц. Затем в США, Канаде, Западной Европе заметили те же явления.

Водоемы с очень кислыми водами необитаемы, жизни в них нет. Первыми жертвами кислотных дождей стали реки и озера. Сотни озер в Скандинавии, на северо - востоке США и на юго - востоке Канады, в Шотландии превратились в кислотные водоемы. Кислотные дожди привели к резкому снижению продуктивности 2500 озер Швеции, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Норвегии примерно половина поверхностных вод имеет повышенную кислотность, из 5000 озер в 1750 исчезло рыбы. В провинции Онтарио (Канада) пострадало 20% озер, а в провинции Квебек - 60% озер. В целом, в Канаде из - за частых кислотных дождей стали мертвыми более 4000 озер, а 12000 озер находятся на гране гибели.

При повышении кислотности воды в ней быстро нарастает содержание алюминия за счет взаимодействия гидроксида алюминия придонных пород с кислотой. Даже небольшая концентрация ионов алюминия (0,2 мг/л) смертельна для рыб. Все это привело к уменьшению численности птиц с узкой пищевой специализацией, питающихся рыбой.

Все это происходило вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что причина этих бед - кислотные дожди. Кислотные осадки имеют трансграничный характер - перенос с одного государства на территорию другого. Трансграничный перенос кислотных осадков - одна из причин конфликтных взаимоотношений США и Канады. В Казахстане обмен кислотообразующихся выбросов происходит с Челябинской и Свердловской областями.

Показатель pH меняется в разных водоемах, но в ненарушенной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные почвы и воды обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать часть кислоты и сохранить среду. Однако буферные способности природы не беспредельны.

рис 2. Влияние кислотных дождей на экосистемы и людей

Загрязнение почвы в странах Северной Европы в следствие выпадения кислотных дождей «цифрами показана кислотность поверхностных вод»

В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений. Они помогают планктону усваивать нитраты, это приводит к снижению кислотности воды. Использование фосфатов дешевле, чем извести, кроме того, фосфаты оказывают меньшее воздействие на химию воды [5] с.512.

Регулярное многолетнее воздействие кислот истощает вещества, сдерживающие закисление почв и воды. Затем начинается массовая гибель рыб в озерах, питающихся ими птиц. [6]

Рис.3 Воздействие кислотных осадков на численность популяций птиц

'

Так в водоёмах при рН=6,0 исчезают моллюски рН=5,6 - часть рыб, фито и зоопланктона и водоросли.

При рН=5,0 исчезают рыбы, водоросли.

При рН= 3,5 - гибнет все живое в водоемах, и развиваются патогенные организмы (белый мох). Когда это происходит, какие либо меры по предотвращению серьезного ущерба, предпринимать уже поздно. Опоздание составляет 10-20 лет. Приложения «А»

На гибель рыб влияют и ионы тяжелых металлов (Рв , Mg ' Cd и А1 ), которые появляются под воздействием протонов водорода из нерастворимых соединений.

Например: А1 (0Н)₃+КГ->А1³⁺+ЗН₂0

Кислотные дожди оказывают прямое и косвенное влияние на сокращение численности популяций птиц.

Ученые зафиксировали сокращение численности птиц по всему миру. За последние десятки лет численность 45% наиболее распространенных видов птиц существенно сократилась. В Европе за 26 лет заметное сокращение числа особей наблюдается в 56 из 124 «обычных» видов птиц. В Северной Америке за 40 лет почти вдвое упала численность 20 видов птиц, причем количество некоторых из них более чем на 80% (например: американской куропатки). В Австралии существенно сократились популяции около 80% ржанковых. При этом численность большинства видов птиц, для которых высока опасность исчезновения, продолжает уменьшаться.

Подсчитано, что 1226 видов птиц по всему миру попадают в категорию видов, находящихся под угрозой. При этом 190 видов находятся на грани немедленного исчезновения.

Сокращение численности многих птиц, исчезновения отдельных популяций, подвидов и видов - это явление затронуло все области земного шара. Учитывая печальную судьбу вымерших на наших глазах птиц, общественность и ученые в первую очередь обращают внимание на формы, которые уже сейчас находятся на грани исчезновения. Бывают случаи, когда об исчезновении того или иного* «благополучного» вида или подвида мы узнаем, лишь после того как в природе погибнут последние его особи или численность их сократится до такой степени, что восстановить эту популяцию птиц весьма трудно, а порой и невозможно.

Человек всегда радовался благодатным каплям дождя, но сейчас во многих городах дожди превратились в серьезную опасность. Они приносят на землю серную и азотную кислоты, приводящие к гибели многие живые организмы.

Разница с прошлым веком заключается в признании глобального характера

проблемы. [7]

Что касается птиц, то общий уровень их численности по мере освоения человеком все новых территорий, изменение природных экосистем и интенсификации хозяйственной деятельности будет не возрастать, а снижаться. Увеличиваться будут лишь списки редких, исчезающих и исчезнувших видов птиц. Ухудшение условий существования птиц, снижения уровня воспроизводства и увеличение гибели в результате загрязнения природной среды, нарушение пищевых связей носят глобальный характер и требуют пристального внимание к состоянию многих видов птиц, которых уже сейчас относят к числу исчезающих, редких или уязвимых.

В связи с этим следует помнить, что глобальный процесс освоения и изменения природной среды идет такими темпами, что птицы не успевают приспособиться к новым условиям обитания. Без вмешательства человека многие птицы обречены на вымирание. Именно по этому необходимо тщательно исследовать факторы, оказывающие на птиц решающее воздействие. Состояние птиц и пути их спасения определяются преимущественно антропогенными факторами, к которым относятся и кислотные дожди.

Считают, что причина снижения численности птиц остается не известной, но в том, что это зависит от серьезных экологических проблем неоспоримо.

Представим себе, что озерцо, окруженное небольшим болотом, подверглось кислотным осадкам; это может привести к гибели 25% видов планктона. Это подорвет сложную пищевую сеть этого озера и связанную с ним болото. Произошедшие перемены, затронут многие компоненты экосистемы; в частности, они, скажутся на птицах, прилетающих на этот водоем кормиться. Разнообразие птиц, посещающих данное место, уменьшится. [8]

Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные употреблять питьевую воду, загрязненную токсичными металлами - ртутью, свинцом,

♦

кадмием. Ртуть под воздействием кислой среды превращается в монометиловую ртуть. Рыбы накапливают в своих тканях. Ртуть - сильный яд для человека и отравления зараженной рыбой уже происходили. Возникают и обостряются болезни дыхательной системы человека. В феврале 1972 года в Японии по этой причине заболело более 7000 человек, для многих из них заболевание имело летальный характер. Преждевременно гибнут деревья, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах из-за вымывания из почвы кальция, натрия и др. питательных веществ.

Под воздействием кислотных дождей разрушаются исторические памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь оксидов кальция и углекислого газа, реагирует с раствором серной кислоты и превращается гипс. В последние годы исторические памятники Греции, Рима, простоявшие тысячелетия, разрушается на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махал. Более ста тысяч ценнейших витражей, украшающих соборы в Шатре, Кельне, Праге, Берне и в других городах Европы, могут быть полностью утрачены в ближайшие 15-20 лет по причине кислотных дождей. Кислотные осадки уже являются серьезной проблемой в Северной и Центральной Европе, на Северо-востоке Соединенных Штатов на Юго-востоке Канады, в некоторых районах Китая, Бразилии и Нигерии. Все большую угрозу они начинают представлять в промышленных регионах Азии, Латинской Америки и Африки. Выпадают кислотные осадки в ряде тропических районов, где промышленность практически не развита, главным образом из-за выделения оксидов азота при сжигании биомассы. Наблюдается выпадение кислотных осадков в ряде регионов России. Ряд городов Казахстана тоже страдает от влияния, выпадающих кислотных осадков.

Наиболее подкисленные осадки отмечены в г. Кустанай в первой половине ' 1996г и в июне - июле 1997г (ph4.65 - 5.09 и 5,16 - 5,18 соответственно) и ноябре 1997 г pH 5,14 - 5,16 и в г. Риддере (Лениногорске) в январе 1997г и июне 2000г (рН=5,12-5,48).

Основными техногенными факторами, определяющими экологическое состояние г. Петропавловска, являются промышленный сектор и транспортная инфраструктура города.

Многообразие источников, сложность состава выбросов, фотохимических и других процессов, происходящих в атмосфере, делают оценку поступления загрязняющих веществ в атмосферу достаточно сложной задачей.

В настоящее время наиболее полно учитываются выбросы крупных стационарных источников - предприятий, которые отчитываются по форме 2- ТП Воздух. Существенно меньше известно о выбросах передвижных источников; практически не оцениваются выбросы малых точечных (например, бытового сектора) источников. Полнота учета статистикой выбросов для разных групп веществ также различна: наибольшая - для оксидов серы и азота, оксида углерода и твердых веществ, существенно более низкая - для тяжелых металлов, аммиака и др.

Согласно статистическим данным, за период с января по июнь 2008 г. предприятиями города в атмосферу выброшено 25888,336 тонн загрязняющих веществ, что на 3885,88 тонн больше чем за соответствующий период 2007 г.

4

Наибольший процент (49%) приходится на выбросы взвешенных веществ, затем идет сернистый ангидрит (34%), на третьем месте оксиды азота (9%) и углерода (5%). Процент улавливания загрязняющих веществ за рассматриваемый период 2008 г. по городу составил 94,3%. [11]

В последние годы возрастает вклад автотранспорта в общий уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Петропавловска, что во многом обусловлено ростом численности автотранспортных средств.

Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в г. Петропавловске выполняются на 2 стационарных постах и, с конца марта, на автоматическом наземном комплексе «СКАТ», работающем в непрерывном режиме.

При изучении загрязнения атмосферы рассматриваются 7 компонентов: пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, фенол, формальдегид и растворимые сульфаты. В 2008 году, в сравнении с 2007 годом, средние концентрации загрязняющих веществ остались на уровне 2007 г. Было зарегистрировано 10 случаев превышения концентрации по оксиду углерода (1,4ПДКм.р.) и 22 случая превышения концентрации по диоксиду азота (1,1ПДКс.с.), превышения отмечены также по формальдегиду (1,3 ПДК. Значение ИЗА5 г. Петропавловска на протяжении последних нескольких лет не претерпевает существенных изменений и находится на уровне 4,0 - 4,3, данное значение является средним по стране. [12]

Таблица 1. Выпадение кислотных осадков в городе Петропавловске

№

Год

Дата выпадения осадков

Уровень кислотности

1

2008

31.01.08

рН=5,0

6.02.08

рН=5,13

29.02.08

рН=5,54

15.09.08

рН=5,6

20.09.08

рН=5,59

При этом все осадки в январе месяце имели pH от 6,02-6,22 т.е. близкое к кислотному. В феврале месяце наблюдалось тенденция выпадения осадков близких к кислотным с рН=5,67; рН=5,8; рН=5,97.

В августе рН=5,71 близкое к кислотным осадкам трижды. В 2009 году при выпадении осадков с января по сентябрь с pH меньше 6,07 не наблюдалось.

На ТОО «Аксесс-Энерго ПТЭЦ - 2» расположенном в г. Петропавловске приходится более половины валового выброса загрязняющих веществ региона (порядка 51%).

Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха в области вносит автомобильный транспорт.

Таблица 2.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

в 2007 году

В последние годы, вследствие роста численности транспортных средств и соответственно, увеличения количества соженного топлива, увеличиваются объемы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта - угарного газа, С0₂, оксидов азота N0 и NO2.

Таблица 3.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

в 2008 году

По словам Канадского министра окружающей среды Джона Робертса, «кислотный дождь » - одна из наиболее тяжелых форм загрязнения окружающей среды, которую только можно себе представить, опасная болезнь биосферы. Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывает предприятие черной и цветной металлургии, химическая и нефтехимическая . промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно- бумажная промышленность, автотранспорт и котельные.

Таблица 4. Значение ИЗА

Изучение химического состава атмосферных осадков проводится на метеостанции г. Петропавловска. По сведениям, приведенным в «Информационном бюллетене о состоянии окружающей среды Республики Казахстан» (РГП «КАЗГИДРОМЕТ»), концентрации всех определяемых загрязняющих веществ, за исключением кадмия, в осадках не превышают предельно допустимые концентрации (ПДК).

Концентрации кадмия в пробах осадков на метеостанции Петропавловск (СКО) в 2008 году находились в пределах 1,0-1,9 ПДК. .

Основной водный источник г. Петропавловска - река Ишим. С 60-х годов сток реки регулируется Астанинским (Вячеславским) (г. Астана), Сергеевским и Петропавловским водохранилищами.

Качество поверхностных вод, являющихся источником водообеспечения, контролируется путем наблюдений на нескольких участках р. Ишим: с. Покровка, г. Сергеевка, г. Петропавловск (0,2 км выше и 4,8 км ниже города) и замыкающем створе с. Долматово.

По сведениям, приведенным в «Информационном бюллетене о состоянии окружающей среды Республики Казахстан» (РГП «КАЗГИДРОМЕТ»), в 2008 г. поверхностные воды реки Ишим оцениваются как «чистые» (2 класс, ИЗВ=0,Э8- 0,93), в то время как на протяжении последних лет качество вод главной водной артерии СКО относилось к 3-му классу (умеренно-загрязненная).

В реке Ишим отмечены превышения ПДК по сульфатам в пределах 1,1-2,9 ПДК. В сравнении с 2007 г. уровень загрязненности р. Ишим и Сергеевского водохранилища в пределах Северо-Казахстанской области снизился.

Основным фактором загрязнения водных объектов является поступление в них недостаточно очищенных сточных вод.

Так, за 2008 г. на территории города Петропавловска образовано 14487,1 тыс. м3 сточных вод, из которых в водные объекты сброшено 28% нормативно чистых вод без очистки и 72% нормативно очищенных сточных вод. Централизованная система очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, имеющаяся в областном центре, представлена механической очисткой и системой естественной биологической очистки сточных вод посредством зарегулированной системы водоемов и водотоков (АО «Петропавл Су»).

Сточные воды предприятия АО «Петропавл Су» классифицируются как смешанные, формирующиеся из хозяйственно-бытовых, промышленных и сточных вод коммунально-бытовых предприятий города.

Согласно данным АО «Петропавл Су» объем сброса сточных вод предприятия в 2008 г. составил 1737,1 тыс. м3, в аналогичный период 2007 г. - 2737,8 тыс. м3.

В связи с ненадлежащим состоянием, а в некоторых случаях и с полным отсутствием на промышленных предприятиях обособленной ливневой канализации, ливневые сточные воды содержат различные формы трудноминерализируемых органических веществ, таких как: нефтепродукты, синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ), жиры, а также соединения цветных и редких металлов, которые и определяют химический состав смешанных городских сточных вод, что, соответственно, сказывается на эколого-санитарном состоянии р. Ишим. Приложение «В»

По данным «Информационного бюллетеня о состоянии окружающей среды Республики Казахстан» (РГП «КАЗГИДРОМЕТ») за 2008 г. в городе " Петропавловске в пробах почвы, отобранных в различных районах, в среднем за

2. Кислотность. Прямое и косвенное влияние кислотных осадков

2.1 Понятие кислотности

Термин «Кислотность водного раствора» - это химический термин. Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н⁺ и характеризуется концентрацией ионов в одном литре раствора, с (Н⁺) измеряется в моль/л или г/л. Щелочность водного раствора определяется присутствием в нем гидроксильных ионов ОН'. Кислотность и щелочность взаимосвязаны: увеличение кислотности приводит к снижению щелочности и наоборот. Как показывают расчеты, для водных растворов произведение молярных концентрации водородных и гидроксильных ионов - величина постоянная с (Н+)*с (ОН-)=10'¹⁴. [9]

Для кислых сред выполняется условия: с (Н⁺) 1СГ⁷. На практике степень кислотности (или щелочности) раствора выражается более удобным водородным показателем pH, представляющим собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации водородных ионов: pH=Lq с(Н⁺). Шкала кислотности идет от рН=0 (крайне высокая кислотность), через рН=7 (нейтральная среда), до рН=14 (крайне высокая щелочность).

Определить показатели кислотности можно дорогостоящими электронными индикаторами. Простым способом определения характера среды является применение индикаторов - фенолфталеина, метилоранжа, лакмуса. Дождевая вода должна иметь нейтральную среду, то есть рН=7, но она подкисляется диоксидом углерода, который постоянно находится в атмосфере до рН=5,6 - 5,7. Расхожее выражение «кислотные дожди » обозначает осадки с pH меньше, чем 5,7 [10]

рис.4 Качество атмосферного воздуха, г. Петропавловск

Основными техногенными факторами, определяющими экологическое состояние г. Петропавловска, являются промышленный сектор и транспортная инфраструктура города.

Многообразие источников, сложность состава выбросов, фотохимических и других процессов, происходящих в атмосфере, делают оценку поступления загрязняющих веществ в атмосферу достаточно сложной задачей.

В настоящее время наиболее полно учитываются выбросы крупных стационарных источников - предприятий, которые отчитываются по форме 2- ТП Воздух. Существенно меньше известно о выбросах передвижных источников; практически не оцениваются выбросы малых точечных (например, бытового сектора) источников. Полнота учета статистикой выбросов для разных групп веществ также различна: наибольшая - для оксидов серы и азота, оксида ' углерода и твердых веществ, существенно более низкая - для тяжелых металлов, аммиака и др.

Согласно статистическим данным, за период с января по июнь 2008 г. предприятиями города в атмосферу выброшено 25888,336 тонн загрязняющих веществ, что на 3885,88 тонн больше чем за соответствующий период 2007 г.

♦

Наибольший процент (49%) приходится на выбросы взвешенных веществ, затем идет сернистый ангидрит (34%), на третьем месте оксиды азота (9%) и углерода (5%). Процент улавливания загрязняющих веществ за рассматриваемый период 2008 г. по городу составил 94,3%. [11]

В последние годы возрастает вклад автотранспорта в общий уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Петропавловска, что во многом обусловлено ростом численности автотранспортных средств.

Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в г. Петропавловске выполняются на 2 стационарных постах и, с конца марта, на автоматическом наземном комплексе «СКАТ», работающем в непрерывном режиме.

При изучении загрязнения атмосферы рассматриваются 7 компонентов: пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, фенол, формальдегид и растворимые сульфаты. В 2008 году, в сравнении с 2007 годом, средние концентрации загрязняющих веществ остались на уровне 2007 г. Было зарегистрировано 10 случаев превышения концентрации по оксиду углерода (1,4ПДКм.р.) и 22 случая превышения концентрации по диоксиду азота (1,1ПДКс.с.), превышения отмечены также по формальдегиду (1,3 ПДК. Значение ИЗА5 г. Петропавловска на протяжении последних нескольких лет не претерпевает существенных изменений и находится на уровне 4,0 - 4,3, данное значение является средним по стране. [12]

Таблица 1. Выпадение кислотных осадков в городе Петропавловске

№

Год

Дата выпадения осадков

Уровень кислотности

1

2008

31.01.08

рН=5,0

6.02.08

рН=5,13

29.02.08

рН=5,54

15.09.08

рН=5,6

20.09.08

рН=5,59

При этом все осадки в январе месяце имели pH от 6,02-6,22 т.е. близкое к кислотному. В феврале месяце наблюдалось тенденция выпадения осадков

♦

близких к кислотным с рН=5,67; рН=5,8; рН=5,97.

В августе рН=5,71 близкое к кислотным осадкам трижды. В 2009 году при выпадении осадков с января по сентябрь с pH меньше 6,07 не наблюдалось.

На ТОО «Аксесс-Энерго ПТЭЦ - 2» расположенном в г. Петропавловске приходится более половины валового выброса загрязняющих веществ региона (порядка 51 %).

Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха в области вносит автомобильный транспорт.

Таблица 2.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

в 2007 году

В последние годы, вследствие роста численности транспортных средств и соответственно, увеличения количества соженного топлива, увеличиваются объемы выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта - угарного газа, СО2, оксидов азота N0 и NCb.

Таблица 3.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

в 2008 году

По словам Канадского министра окружающей среды Джона Робертса, «кислотный дождь » - одна из наиболее тяжелых форм загрязнения окружающей среды, которую только можно себе представить, опасная болезнь биосферы. Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывает предприятие черной и цветной металлургии, химическая и нефтехимическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно- бумажная промышленность, автотранспорт и котельные.

Год содержание свинца, меди и цинка находилось в пределах 0,5-3,1 ПДК, кадмия и хрома в пределах 0,1-0,8 ПДК.

Наиболее загрязнена почва в районе СЗЗ завода им. Кирова и в районе СЗЗ ТЭЦ-2, где весной и осенью концентрации меди находились в пределах 2,7-4,8 ПДК, свинца и цинка- 1,1-2,3 ПДК. В парковой зоне содержание меди (весной и осенью) достигало 3,7 ПДК и свинца (осенью) - 1,1 ПДК.

В районе школы № 4 и на пересечении ул. Мира и ул. Интернациональной содержание меди весной и осенью находилось в пределах 1,8-2,3 ПДК, содержание цинка (осенью) составило 1,1 ПДК в районе школы № 4.

Радиационная обстановка

Департамент КГСЭН М3 РК по СКО ежегодно проводит наблюдения за радиационной обстановкой в г. Петропавловске.

В 2008 г. как и в предыдущие годы проводились исследования на содержание радиоактивных веществ по измерению мощности эквивалентной дозы, радона и продуктов его распада, а также радиометрический контроль питьевой воды. На радиологические показатели в 2008 г. было исследовано 23 пробы питьевой водопроводной воды, из которых 1 проба не соответствовала

нормативным требованиям, что составило 4% несоответствия. По данным «Информационного бюллетеня о состоянии окружающей среды Республики Казахстан» (РГП «КАЗГИДРОМЕТ») среднемесячные значения радиационного гамма-фона за 11 месяцев 2008 г. по г. Петропавловску составили 0,11 мк. Зв/ч, максимальное зафиксированное значение - 0,16 мк. Зв/ч.

Контроль за радиоактивным загрязнением приземной атмосферы осуществлялся в 2008 г. на метеорологической станции г. Петропавловска путем отбора проб воздуха горизонтальными планшетами. На станции проводится пятисуточный отбор проб. Среднесуточная плотность радиоактивных выпадений в приземной атмосфере на территории г. Петропавловска за 11 месяцев 2008 года составила 1,1 Бк/м2 за сутки. В сравнении с 2007 г. (1,2 Бк/м2 за сутки) уровень плотности радиоактивных выпадений несколько снизился.

2.2 Исследование влияни$1 кислотных осадков на скорлуповую оболочку, на развитие птенцовых эмбрионов и перьевой покров птиц.

Исходя из данных, о выпадении кислотных осадков на территории Северо- Казахстанской области пришли к выводу, что кислотные дожди оказывают отрицательное влияние на экосистемы и в нашей области. С целью исследования влияния кислотных осадков поставлены опыты. В ходе экспериментальной работы, основанной на применении понятия «кислотность» провели исследование. Материал для исследования - яйца домашней курицы и утки, маховые и пуховые перья. В качестве «кислотного» дождя использовали раствор столового уксуса с уровнем pH = 5,4 (установлено индикатором).

На первом этапе исследовали влияние кислотных дождей на скорлупу и развитие птенцовых эмбрионов. Опыт 1.см.пр. «С».

Поместили в 2 стакана по 1 яйцу курицы и утки. Залили раствором столового уксуса. Наблюдали протекание химической реакции на поверхности яйца.

Признак реакции - выделение пузырьков газа. Так как яичная скорлупа состоит в основном из карбоната кальция (92-95%), она хорошо разрушается при подкислении среды. Приложение «D»

СаС0₃+2Н⁺-»Са²⁺+С0₂↑+Н₂0

Опыт повторили трижды. Во всех случаях наблюдалась химическая реакция, т.е. разрушение скорлуповой оболочки.

На втором этапе исследовали яйца, подвергшиеся действию кислотных осадков, в количестве 9 штук, подложили в кладку двух наседок и одной утки. В каждую кладку по три яйца: 19 мая - первой наседке в количестве 15 яиц (из них 3 экспериментальных) 21 мая - второй наседке тринадцать яиц и утке 17 яиц. В каждой кладке по три экспериментальных яйца. Наблюдение: 8 июня у первой наседки появились 10 цыплят, три яйца не дали потомства («кислотные» яйца.) 10 июня выпарила 9 птенцов вторая наседка (1 птенец не смог освободиться от скорлупы). Три экспериментальных не дали потомства. 12 июня два экспериментальных яйца выброшены уткой из гнезда. 19 июня появились утята в количестве 12 штук, двое утят задавлены уткой, экспериментальные яйца не дали потомства. Опыт 2 приложение «Е»

На третьем этапе трижды подвергли воздействию кислотных дождей маховые и пуховые перья.

Маховое и пуховое перо поместили в кислотный раствор и оставили на 3 часа. Наблюдали разрушения бороздок в структуре маховых перьев и размягчение ости маховых и пуховых перьев. Опыт 3 приложение «F»

Результатом данной работы является установление отрицательного прямого воздействия на скорлуповую оболочку, приводящее к гибели птенцовых эмбрионов. Образовавшийся эмбрион в случае сильного повреждения скорлупы погибает (что мы и наблюдали). Если даже птенцы появятся на свет, они окажутся слабыми, подверженными различным заболеваниям. Наиболее подвержены этому виды птиц, открыто гнездящиеся на поверхности земли. Их потомство зависит от изменения погодных условий, а так же подвергается воздействию микроорганизмов, вызывающих заболевание и гибель эмбрионов, что приведет их к сокращению численности данных популяций птиц, по причине отсутствия потомства. Разрушение структуры перьевого покрова птиц может

привести к затруднению полетов и переохлаждению в холодное время года.

Существует и опосредованное влияние кислотных осадков на жизнедеятельность птиц, с узкой пищевой специализацией, питающихся свежей рыбой. Вследствие массовой гибели рыб в водоемах с кислой средой из - за отравления солями ртути, свинца, кадмия, алюминия и уменьшения пищевых ресурсов, птицы поедая зараженную рыбу, погибают, особенно опасны соединения алюминия. AL (ОН)₃+ЗН->А1³⁺+ЗН₂0 [13]

рис 5. Оляпка

Оляпки всегда были типичны дгга Англии, а сейчас они встречаются все реже. Личинки*, которыми они обычно питались, погибли, потому что в речной воде появилась кислота.

Заключение

Результаты исследований показали, что:

1. При попадании агрессивных капель кислотного дождя на кладку птиц, скорлупа яиц разрушается. Это можно описать уравнением химической реакции:

СаС0з+2Н⁺=Са²⁺+С0₂Т+Н₂0

2. Разрушение скорлуповой оболочки приводит к гибели птенцовых эмбрионов.

3. Кислотные осадки отрицательно воздействуют на перьевой покров птиц, разрушая структуру пера.

4. Кислотные дожди приводят к массовой гибели организмов населяющих водоемы, что влияет на бурный рост и развитие различных микроорганизмов, а так же нарушает устоявшиеся пищевые цепи. Гипотеза о том, что кислотные дожди могут быть одним из факторов сокращение численности птиц подтвердилась.

На основании этого можно сделать выводы:

1. Кислотные дожди оказывают прямое влияние на сокращение численности птиц, вследствие гибели птенцовых эмбрионов, из-за разрушения скорлупы.

2. Косвенное влияние осуществляется путем нарушения устоявшихся пищевых цепей приводящих к гибели взрослых птиц.

Так что уже сейчас, пока еще не поздно, необходимо решать проблему загрязнения природы кислотообразующими выбросами.

Ведь человечество всегда опаздывает с решением важных вопросов на 10-20

лет.

С целью сохранения численности птиц и предотвращения попадания кислотообразующих выбросов в атмосферу рекомендуем поскорее решить вопросы:

1. Очистка топлива перед сжиганием.

2. Продукты скрубберов не утилизировать, а находить им сбыт.

3. Ускорить решение вопроса выпусков автомобилей, работающих на экологически чистом топливе, (электрический ток, водород, вода и другое).

4. Владельцам водных ресурсов проводить раскисление почв и водоемов, применяя небольшие количества фосфорных удобрений (вместо известкования), так как они меньше влияют на химию воды и экономически более выгодны.

Список использованной литературы

1. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда, человек. М: гранд Фаир - пресс, 2000. С. 53.

2. Зайков Г.Б, Маслов С.А, Рубайло В.Л. Кислотные дожди и окружающая среда. М: Химия, С. 144, 129.

3. Андрус Дж., Бримблекулеб П., Джикелз Т. Лисс. Введение в химию окружающей среды. Перевод с анг., М: Мир, 1999, С. 271.

4. Откуда берутся «кислотные дожди». Вокруг света. 2005 - №6. С. 70.

5. Вронский В.А.прикладная экология: учебное пособие. Ростов- на Дону: Феникс, 1996. С. 512.

6. Исаев А.А. экологическая климатология. 2-ое издание. М: Научный мир, 2003.

С. 67.

7. Http:birds. kz/Tetrax%20 tetrax/index.html

8. Http ://.qreenplaneta.ru/node/7 3 5

9. Боровский Е.Э. кислотные осадки. Химия в школе, 2001, №8. С. 4-11.

10. Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. экология. Природа - Человеки- Техника: учебник для вузов - М: ЮНИТИ - ДАНА, 2001.

11. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды' Республики Казахстан РГП « Казгидромет».

12. Данные ДГП «Северо - Казахстанский центр гидрометеорологический»

Большая детская энциклопедия. Перевод с английского А.И.Кима, В.В.

Демыкина. Москва. Росмэн, 2002, С. 173.

Приложение А