kwaśne deszcze

Atmosfera ziemska, powłoka gazowa otaczająca Ziemię, składająca się z mieszaniny gazów zwanych powietrzem. Do domieszek atmosfery ziemskiej należą m.in.: pyły pochodzenia organicznego (bakterie, pyłki roślinne, spory grzybów) i nieorganiczne (sadza, popiół, cząstki soli morskiej, gazy spalinowe) oraz jony. Najbardziej rozpowszechnione gazowe zanieczyszczenia atmosfery to tlenki węgla, siarki i azotu, siarkowodór, węglowodory alifatyczne i aromatyczne.

Tlenki siarki i azotu zanieczyszczające atmosferę są ściśle związane z kwaśnymi deszczami. Są one emitowanych przez przemysł, elektrownie cieplne (węglowe), huty, transport i rolnictwo. Powstają one również w naturalny sposób podczas wybuchu wulkanów, rozkładu związków organicznych.

Kwaśne deszcze są to opady atmosferyczne o kwaśnym odczynie (pH do ok. 4-4,5), powstające w wyniku pochłaniania przez kropelki wody gazowych zanieczyszczeń. Opad atmosferyczny to: deszcz, śnieg, mżawka, grad, mgła, rosa, szron czy szadź. Wyróżniamy opady suche i mokre. Suchy opad polega na absorpcji związków pod postacią pyłów, gazów na wilgotnych powierzchniach roślin, budowli, gleby i powierzchni wód. Natomiast mokry opad, określany jako strącanie oczyszczające, powstaje w skutek pochłaniania przez kropelki wody gazowych zanieczyszczeń. Opada on na powierzchnię ziemi w postaci deszczu lub śniegu. Sucha dyspozycja zanieczyszczeń występuje zazwyczaj w pobliżu ich źródeł, natomiast mokra może mieć miejsce nawet 1000 km (dalej dlatego kwaśne deszcze są problemem międzynarodowym). Kwaśne deszcze są wynikiem mechanizmu usuwania owych tlenków i produktów ich utleniania z atmosfery.

Mechanizm powstawania kwaśnych opadów jest dosyć prosty. Azot, właściwie jego dwutlenek jest wytwarzany w naturze przez sinice, bakterie glebowe, silniki spalinowe, elektrownie, nawozy azotowe. Między tlenkami dochodzi do wzajemnych przemian, dlatego opisuje się je ogólnie NO_x. Tlenki siarki są emitowane w przemyśle naftowym, elektrowniach, przy spalaniu paliw. Tlenki siarki, azotu oraz dwutlenku węgla łatwo rozpuszczają się w kroplach mgły lub deszczu, tworząc roztwory kwasów.

AZOT:

N₂ + O₂ → 2 NO

2 NO + O₂ →2 NO₂

NO + O₃ → NO₂ + O₂

NO₂ + H₂O → HNO₃

SIARKA:

S + O₂→ SO₂

SO₂ + O₂ →SO₃

SO₂ + O₃ → SO₃ + O₂

H₂O + SO₃→ H₂SO₄

DWUTLENEK WĘGLA:

CO₂ + H₂O →H₂CO₃

Normalna woda deszczowa ma pH 6,5, kwaśne deszcze mają pH niższe, zwykle w granicach 4 - 5, ale notowano w Polsce opady o pH 3.

Kwaśne deszcze działają szkodliwie na rośliny. Powodują między innymi: uszkodzenia liści (kwasy niszczą warstwę ochronnego wosku na liściach i igłach, uszkadzają szparki oddechowe), uszkodzenia systemu korzeniowego ( kwaśne deszcze zakwaszają glebę, uszkadzając korzenie, nadmiar kwasów zakłóca wzrost i prawidłowe funkcjonowanie enzymów), niedobór substancji odżywczych ( poprzez wymywanie). Niszczą glebę, tzn. uwalniają z niej toksyczne jony glinu, usuwają z niej ważne składniki pokarmowe np. magnez, wapń, potas. To wszystko prowadzi u roślin do zaburzenia procesu fotosyntezy. Szczególnie narażone na zniszczenie przez kwaśne opady są lasy iglaste (las obumiera).

Kwaśne deszcze zakwaszają wody rzek i jezior, czego skutkiem jest zmiękczanie zewnętrznych szkieletów zwierząt bezkręgowych i ich śmierci, zmniejszenie populacji gat. wodnych, opóźnienie rozkładu martwej materii organicznej na dnie zbiornika. U człowieka kwaśne deszcze wywołują poparzenia (zwłaszcza oczu, powiek) i podrażnienia dróg oddechowych, astmę, uszkodzenia układu krążenia. Uwalniają również metale cieżkie do wody pitnej: Pb, Cd, Zn, Cu. Są jedną z przyczyn korozji metali, uszkadzają zabytkowe rzeźby i budowle, najczęściej wykonane z wapieni i piaskowca.

CaCO₃(s) + H₂SO_4(aq) → Ca²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) + H2O_(c) + CO₂

Fe₂O_3(s) + 3H₂SO_4(aq) → 2Fe³⁺_(aq) + 3SO₄^2-_(aq) + 3H₂O_(c)

Aby zapobiec powstawaniu kwaśnych opadów należy zmniejszyć emisję siarki i tlenków azotu oraz dwutlenku węgla do atmosfery. Można tego dokonać poprzez odsiarczanie ropy naftowej przed spalaniem lub odsiarczenie gazów odlotowych:

przemywanie gazów odlotowych zawiesiną wapienną:

CaCO₃ + SO₂ → CaSO₃ + CO₂

wdmuchuje się powietrze, by uzyskać łatwiejszy do obróbki siarczan (VI) wapnia (gips):

CaSO₃ + ½O₂ → CaSO₄

Również stosowanie paliw zastępczych, takich jak gaz naturalny lub węgiel z zawartością 1% siarki (w miejsce węgla z 3% siarki) ma na celu ograniczenie emisji tlenków. Elektrownie zasilane paliwami kopalnymi powinno zastępować się elektrowniami jądrowymi lub alternatywnymi źródłami energii - np. wiatr, słońce, woda. zakładanie katalizatorów na kominy fabryk.

Lokalnie podejmuje się próby ratowania sytuacji przez wapnowanie gleb i wód; jest to szczególnie przydatne na obszarach zbudowanych ze skał kwaśnych (np. granitów, gnejsu), gdzie gleba i woda mają małe zdolności buforowania jonów wodorowych. W wyniku tak wielkiego zagrożenia , społeczeństwa u schyłku XX wieku zaczęły ustanawiać prawa mające chronić środowisko. Przykładem są „ Prawa Czystego Powietrza”, zabroniono wówczas Londyńczykom ogrzewać swe mieszkania węglem, torfem, drewnem i olejem opałowym.

H2O

---