Description:

Ñèáèðñêèé ýêîëîãè÷åñêèé æóðíàë, 1 (2000) 21–30 ÓÄÊ 543.31 +551.48 + 551.510 + 551.577 Ïðîáëåìà êèñëîòíûõ âûïàäåíèé íà ñåâåðå Çàïàäíîé Ñèáèðè Á. Ñ. ÑÌÎËßÊΠÈíñòèòóò íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè ÑÎ ÐÀÍ 630090 Íîâîñèáèðñê, ïðîñï. Àêàä. Ëàâðåíòüåâà, 3 ÀÍÍÎÒÀÖÈß Êîìïëåêñíàÿ ïðîáëåìà êèñëîòíûõ âûïàäåíèé íà ñåâåðå Çàïàäíîé Ñèáèðè îáñóæäàåòñÿ íà îñíîâå îáîáùåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî èîííîìó ñîñòàâó àòìîñôåðíûõ àýðîçîëåé, ñíåãîâûõ âûïàäåíèé è ïîâåðõíîñòíûõ âîä, ïîëó÷åííûõ â 1997–1998 ãã. Íàéäåíî, ÷òî ñîâîêóïíîñòü ïðèðîäíûõ ôàêòîðîâ (äëèòåëüíîñòü èçîëÿöèè íàçåìíîé ïîâåðõíîñòè ñíåæíûì ïîêðîâîì, ñíåãîâîé ðåæèì ïèòàíèÿ îçåð è ðåê, ìàëàÿ ðîëü ïðîöåññîâ âûùåëà÷èâàíèÿ ïîäñòèëàþùèõ ïîðîä) ñïîñîáñòâóåò èõ ïîñòîÿííîìó çàêèñëåíèþ. Ñ ýòèì ñâÿçàíû ïîâûøåííàÿ âîäíàÿ ìèãðàöèÿ Hg, Cu, Pb, Cd (è, âîçìîæíî, äðóãèõ Ìå) è ïîâûøåííàÿ äîëÿ èõ òîêñè÷íûõ ôîðì Mez+. Êèñëîòíûå âûïàäåíèÿ ìîãóò èìåòü ïðÿìûå è êîñâåííûå íåãàòèâíûå ïîñëåäñòâèÿ äëÿ çäîðîâüÿ ìåñòíîãî íàñåëåíèÿ. ÂÂÅÄÅÍÈÅ Ïðîáëåìà êèñëîòíûõ âûïàäåíèé ïðîÿâèëàñü â ðÿäå ðåãèîíîâ ìèðà ïðèìåðíî ñ 70-õ ãã. òàêèìè íåãàòèâíûìè ïîñëåäñòâèÿìè, êàê çàêèñëåíèå ïîâåðõíîñòíûõ âîä ñ ïîñëåäóþùèì ñíèæåíèåì ÷èñëåííîñòè ïîïóëÿöèé ðûá, çàêèñëåíèå ïî÷â, ñîêðàùåíèå ïðîäóêòèâíîñòè ëåñîâ, êîððîçèÿ ïðîìûøëåííûõ ìàòåðèàëîâ, ðàçðóøåíèå êóëüòóðíûõ öåííîñòåé è óõóäøåíèå ïðîçðà÷íîñòè àòìîñôåðû. Ýòî ñòèìóëèðîâàëî ðàçâèòèå êîìïëåêñíûõ èññëåäîâàíèé â ðàìêàõ íàöèîíàëüíûõ è ìåæäóíàðîäíûõ ïðîåêòîâ, ðåçóëüòàòû êîòîðûõ îòðàæåíû â ðÿäå îáçîðîâ è ìîíîãðàôèé [1–4]. Îñíîâíûìè òåõíîãåííûìè ïðåäøåñòâåííèêàìè êèñëîòíûõ âûïàäåíèé ÿâëÿþòñÿ îêñèäû ñåðû è àçîòà â ãàçîâûõ âûáðîñàõ ýíåðãåòèêè, òðàíñïîðòà (êàê íàçåìíîãî, òàê è âîçäóøíîãî), ðÿäà îòðàñëåé ïðîìûøëåííîñòè. Ëîêàëüíûå âûáðîñû ëåòó÷èõ êèñëîò (ñîëÿíîé, ïëàâèêîâîé è äð.) èëè ïðîäóêòîâ, òðàíñôîðìèðóþùèõñÿ â àòìîñôåðå â êèñëîòû (íàïðèìåð, ìóðàâüè- íóþ), âíîñÿò äîïîëíèòåëüíûé âêëàä â ïîâûøå- íèå åñòåñòâåííîé êèñëîòíîñòè êîìïîíåíò àòìî- ñôåðû. Èç êàòèîíîâ, íåéòðàëèçóþùèõ ñóììó àíèîíîâ â èîííîì ñîñòàâå àòìîñôåðíûõ àýðîçî- ëåé (ÀÀ) è îñàäêîâ (ÀÎ), ëèøü àììîíèé îáðàçóåòñÿ èç ãàçîâîé ôàçû, à äðóãèå (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) äîëæíû ïîñòóïèòü ñ íàçåìíîé èëè âî- äíîé ïîâåðõíîñòè â ñîñòàâå ñîëåé òâåðäûõ ÷àñ- òèö. Òàêèì îáðàçîì, â èîííîì áàëàíñå ÀÀ è ÀÎ (â ýêâèâàëåíòàõ îñíîâíûõ èîíîâ): [H+] = {[HCO – 3 ] + [S O42– ] + [NO – 3 ] + [Cl–] + + [F–] + [HCOO–]} – {[NH + 4 ] + [Ca2+] + + [Mg2+] + [Na+] + [K+]} (1) èçáûòî÷íîå êîëè÷åñòâî Í+-èîíîâ ìîæåò áûòü ñëåäñòâèåì êàê èçáûòêà ãàçîîáðàçíûõ ïðåäøå- ñòâåííèêîâ àíèîíîâ, òàê è äåôèöèòà êàòèîíîâ òåððèãåííîãî èëè ìîðñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå [H+] äëÿ ÀÎ ïðè ôîíîâîì óðîâíå áëèçêî ÑÎ2, ê 1,6 ⋅S1O0–26èìNîHëü3 â àòìîñôåðíîì âîçäóõå ⋅ êã–1, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðÍ 5,8 [5].  îáøèðíûõ ðåãèîíàõ ñ ïðîÿâëå- 21 íèÿìè êèñëîòíûõ âûïàäåíèé ñðåäíåãîäîâûå çíà÷åíèÿ ðÍ îñàäêîâ äîñòèãàþò 4,1–4,3, à â îò- äåëüíûõ äîæäÿõ – äî 2,1 [2]. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïîíèæåííûå çíà÷å- íèÿ ðÍ äîæäåé (4,5 è íèæå) ðåãèñòðèðóþòñÿ è â ôîíîâûõ ðåãèîíàõ, óäàëåííûõ êàê îò òåõíî- ãåííûõ, òàê è îò ïðèðîäíûõ (âóëêàíû) èñòî÷- íèêîâ ãàçîâûõ âûáðîñîâ. Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî òàêîé óðîâåíü êèñëîòíîñòè ìîæåò äîñòèãà- òüñÿ ïðè îòñóòñòâèè â ÷èñòîé àòìîñôåðå íàä îêåàíàìè àììèàêà è êàðáîíàòà êàëüöèÿ (ïðî- äóêòà ýðîçèè ãîðíûõ ïîðîä è ïî÷â) [6]. Òàêèì îáðàçîì, ïîâûøåííàÿ êèñëîòíîñòü àòìîñôåðíûõ âûïàäåíèé ìîæåò âîçíèêàòü íå òîëüêî âñëåäñòâèå çàãðÿçíåíèÿ àòìîñôåðû, íî è êàê ðåçóëüòàò äåôèöèòà ùåëî÷íûõ êîìïîíåíò – ãàçîîáðàçíîãî àììèàêà è ëèòîôèëüíûõ êàòèî- íîâ ýðîçèîííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Ýôôåêòû çàêèñëåíèÿ ïî÷â è ïîâåðõíîñò- íûõ âîä (ÏÂ) â ðåãèîíàõ ñ ïîâûøåííîé êèñ- ëîòíîñòüþ àòìîñôåðíûõ âûïàäåíèé çàâèñÿò íå òîëüêî îò ïîñòóïëåíèÿ Í+-èîíîâ íà åäèíèöó ïîâåðõíîñòè, íî è îò èõ áóôåðíîé åìêîñòè. Ïî- ñëåäíÿÿ äëÿ áîëüøèíñòâà Ï îïðåäåëÿåòñÿ êàðáîíàòíîé ùåëî÷íîñòüþ – ïðîäóêòîì âûâåò- ðèâàíèÿ êàðáîíàòíûõ ïîðîä. Ðàññìàòðèâàÿ çà- êèñëåíèå Ï êàê ïðîöåññ ïðèðîäíîãî êðóïíî- ìàñøòàáíîãî òèòðîâàíèÿ HCO – 3 êèñëîòàìè àò- ìîñôåðíûõ îñàäêîâ, Õåíðèêñåí [7] îáîáùèë äàííûå ïî ðÍâ è õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó âîä 719 îçåð Þæíîé Íîðâåãèè è ðÍîñ îñàäêîâ. Îí âûäåëèë òðè ãðóïïû îçåð: "áèêàðáîíàòíûå" (ðÍâ > 5,3), "ïåðåõîäíûå" (4,7 < ðÍâ < 5,3) è ñèëüíîçàêèñëåííûå (ðÍâ < 4,7), êàæäàÿ èç êîòîðûõ ñîîòâåòñòâîâàëà îïðåäåëåííîé îáëàñòè íîìî- ãðàììû ðÍîñ – êîíöåíòðàöèÿ Ñà â îçåðíîé âîäå. Òåì ñàìûì âûÿâëåíà ðîëü ãåîëîãè÷åñêèõ óñëîâèé ôîðìèðîâàíèÿ ìèíåðàëüíîãî ñîñòàâà îçåðíûõ âîä è êèñëîòíîñòè àòìîñôåðíûõ âûïà- äåíèé â ýôôåêòàõ çàêèñëåíèÿ âîäîåìîâ. Ключевые слова: ca2, hco, mez, o42, hcoo, s1o0, 26nh3