Kwaśne opady i skutki ich działania
Prowadzący : Wykonała:
III rok ZIM Nr albumu: 87296
CO TO SĄ KWAŚNE DESZCZE ?
Mieszkańcy Ziemi nie mogą zrezygnować z dobrodziejstw cywilizacji a ich produkcja wymaga wkładu energii , uzyskiwanej głównie ze spalania paliw kopalnych . Proces ten uwalnia do atmosfery siarka w postaci dwutlenku siarki SO2 . Siarka dostaje się do atmosfery także drogą naturalną - wskutek wybuchów wulkanicznych , z oceanów oraz wskutek niektórych procesów zachodzących w glebie . Również tlenki azotu zanieczyszczają powietrze , ale w odróżnieniu od siarki pochodzą one przede wszystkim z powietrza , gdzie powstają wskutek reakcji azotu i tlenu . Innym źródłem zanieczyszczeń powietrza tlenkami azotu jest rozpowszechnienie niektórych typów nawozów sztucznych . Z pól uprawnych , nawożonych chemicznie i gnojowicą , unosi się w powietrze duża ilość amoniaku . Wprawdzie jego obecność prowadzi do obniżenia kwasowości opadów atmosferycznych ,ale efekt ten zanika z chwilą , gdy tworzące się jony amonowe po do dotarciu do gleby zostają wykorzystane przez mikroorganizmy lub absorbowane są przez drzewa. Jednakże największym źródłem tlenków azotu w atmosferze są spaliny samochodowe .
Chociaż tlenki siarki i azotu powstają w konkretnych miejscach , nie oznacza to wcale , że tam pozostają - wędrują one bowiem wraz z masami powietrza na znaczne odległości . Wiatry nie zatrzymują się na granicach zanieczyszczenia nie znają ich- np . Polska jest "eksporterem" SO2 do krajów byłego ZSRR , a "importuje" z Czech i Niemiec niewiele mniej w tzw. "czarnym trójkącie".
Dwutlenki siarki i tlenki azotu tworzą , w kontakcie z wodą , silne kwasy - siarkowy i azotowy . Dzieje się tak np . , gdy tlenki te rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze . Kiedy następnie pada deszcz lub śnieg zanieczyszczenia spadają na ziemię i na roślinność w postaci opadu zwanego "depozycją mokrą" . Wymienione tlenki mogą osiadać na cząsteczkach pyłu ,zawieszonego w powietrzu , a te z czasem opadają. Mówi się wtedy o "depozycji suchej" . Ten typ opadów prowadzi również do tworzenia się kwasów w momencie, gdy zanieczyszczenia wejdą w kontakt z wodą . Całe zjawisko łączenia się w/w tlenków z wodą i dostawanie się w ten sposób kwasów do wód , gleb i organizmów żywych określa się ogólnie nazwą "kwaśnego deszczu". Jednakże określenie to nie dotyczy jedynie deszczu , ale także wszystkich zakwaszonych opadów atmosferycznych: gradu , śniegu , deszczu , mżawki , mgły , a także opadów suchych SO2 i NxOy .
Dlatego bardziej precyzyjnie można nazywać je "kwaśnymi opadami" .
Cechą charakterystyczną kwasów jest to , że uwalniane są z nich jony wodorowe ( H+ ) . Stężenie jonów wodorowych w cieczy jest dlatego miarą kwasowości , co się zazwyczaj określa przez podanie tzw . wartości pH . Niska wartość pH oznacza ,że stężenie jonów wodorowych jest wysokie ; woda jest wtedy kwaśna. Woda "neutralna", która nie jest ani kwaśna , ani zasadowa,mawartośćpHrówną7 . Stężenie jonów wodorowych ma duże znaczenie dla wielu procesów chemicznych i biologicznych , zarówno w glebie , jak i w wodzie .
JAK POWSTAJĄ KWAŚNE DESZCZE ?
Kwaśne deszcze powstają w wyniku reakcji zachodzących w chmurach . W zależności z jakiego gazu powstają różnie przebiegają te reakcje .
Oto one :
1.Kwas siarkowy .
Tak powstaje kwas siarkowy(IV) :
SO2 + H2O --> H2SO3
Często reakcje przebiegają jednak inaczej i powstaje kwas siarkowy(VI) :
2 SO2 + O2 --> 2 SO3
SO3 + H2O --> H2SO4
2.Kwas azotowy .
2 NO2 + 2 H2O --> 2 HNO3 + H2
WPŁYW NA ORGANIZMY ŻYWE
1.Wpływ zanieczyszczeń na florę i faunę .
Zanieczyszczenia powietrza oddziaływają też negatywnie na rośliny i zwierzęta . Oddziaływania te mogą być zarówno bezpośrednie , jak i pośrednie . To pierwsze uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści . Dzieje się to bądź wskutek uszkodzenia ochronnej warstwy wosku , którą pokryte są igły , np. przez suchy opad SO2 , ozon czy kwaśny deszcz , bądź w wyniku uszkodzenia aparatów szparkowych , które m.in. regulują intensywność transpiracji . Wewnątrz liści i igieł uszkadzane są różne membrany , co może spowodować zakłócenia w systemie odżywiania i w bilansie wodnym . Zazwyczaj różne zanieczyszczenia działają synergicznie .
Natomiast pośrednie uszkodzenia są następstwem zakwaszenia gleby . Zmniejsza się wówczas dostępność substancji odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości szkodliwych dla drzewa metali rozpuszczonych w roztworze glebowym , np. aluminium . Bardziej zakwaszone środowisko w powiązaniu z trującym działaniem
metali prowadzi do uszkodzenia korzeni , co powoduje , że nie mogą one pobrać wystarczających ilości pożywienia i wody . Symbioza korzeni i grzybów mikoryzowych może być ograniczona a nawet ustać całkowicie . Wszystko to daje mniejszą żywotność drzew , a także zmniejsza ich odporność na choroby i szkodniki , które z łatwością atakują drzewa , uprzednio osłabione przez działanie innych czynników . Drzewa liściaste są na ogół mniej wrażliwe niż drzewa iglaste częściowo dlatego ,że całkowita powierzchnia ich liści , czyli powierzchnia narażona na działanie zanieczyszczeń jest mniejsza niż powierzchnia wszystkich igieł , a częściowo dlatego , że liście opadają co roku i dlatego są pod działaniem zanieczyszczeń przez krótszy okres czasu niż igły . Świerk , sosna i buk są drzewami , które dotychczas doznały największych uszkodzeń . Szczególnie smutnym przykładem zniszczeń , spowodowanych przez kwaśne deszcze , są lasy w Górach Izerskich . Długoletnie oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza , niesionych z Niemiec , Czech i ze Śląska , m.in. systematyczne przekroczenia dopuszczalnych stężeń SO2 ,NO , fluoru , opadu pyłów spowodowały całkowite zniszczenie tamtejszych obszarów leśnych . Proces ten będzie się rozszerzał na dalsze partie górskie Sudetów Zachodnich , Środkowych i Wschodnich . Jest to też przykład na to , że kwaśny deszcz jest tu produktem międzynarodowym .
Nie tylko drzewa , ale i inna roślinność ulega uszkodzeniu pod wpływem zakwaszenia i zanieczyszczeń powietrza . Najwrażliwszymi roślinami są mchy i porosty , które nie mają ochronnej warstewki wosku . Wodę pobierają bezpośrednio przez liście i pędy . Zarówno mchy jak i porosty mają intensywny okres wzrostu na jesieni , gdy stopień zanieczyszczenia jest największy . Porosty często używane są jako wskaźniki stopnia zanieczyszczenia powietrza , szczególnie SO2 . W zależności od form morfologicznych cechuje je różna wrażliwość na zanieczyszczenia ( najwrażliwsze są porosty o plechach krzaczkowatych ). To pozwala wyodrębnić strefy o różnym stopniu skażenia w miastach i wokół ośrodków przemysłowych . Tam , gdzie stężenie zanieczyszczeń jest największe , niemal zupełnie brak jakichkolwiek porostów , ale im powietrze jest czystsze , tym więcej gatunków porostów występuje .
Daje się jednak zauważyć tendencję , że rośliny odporne na zakwaszenie i takie , na które opad azotu wpływa pozytywnie , rozprzestrzeniają się , podczas gdy gatunki , które wymagają wysokiego pH , szerokiego dostępu do substancji odżywczych , albo takie , które źle się czują przy obfitym dostępie azotu - zanikają . Rośliny motylkowe , które mają zdolność przyswajania wolnego azotu , są przykładem roślin zagrożonych . Zwiększający się opad azotu w postaci jonów azotanowych jest niekorzystny dla bakterii brodawkowych , które w symbiozie z korzeniami roślin motylkowych przyswajają wolny azot i przetwarzają go w formę potrzebną roślinom .
Zmiany powyższe zachodzą niedostrzegalnie , ponieważ rozwinięte rośliny są w stanie znieść duże stężenia zanieczyszczeń . Natomiast reprodukcja i rozwój nowych pokoleń roślin stają się znacznie trudniejsze . W dalszej przyszłości flora zostanie zubożona , jeśli emisja zanieczyszczeń nie zostanie ograniczona . Podobną sytuację daje się zauważyć w świecie zwierząt . Dla ryb szczególnie szkodliwe są nadmierne ilości aluminium , przedostającego się do wód , który kumuluje się w ich skrzelach , utrudniając im oddychanie ,
co w końcu może powodować ich śmierć . Również rozmnażanie się żab i rozwój ptaków , żyjących przy brzegach zakwaszonych jezior , jest zaburzony . Jak stwierdzono w badaniach szwedzkich , jaja muchołówek i piecuszków mają dużo cieńszą skorupkę . Dzieje się tak dlatego , że wskutek odżywiania się owadami znad zakwaszonych jezior i cieków wodnych do organizmu ptaków dostało się zbyt dużo aluminium , które zastąpiło wapń w skorupkach .
Poza tym ptaki , żywiące się rybami , mają coraz większe trudności w zdobyciu pożywienia . U wielu gatunków zwierząt ( jak łosie , sarny czy zające ), odżywiających się roślinnością z terenów zakwaszonych , stwierdzono zwiększoną zawartość kadmu w nerkach i wątrobie . Z kolei ślimaki lądowe mogą mieć problemy w budowaniu skorupki , gdy gleba stanie się uboga w wapń . Niektóre ćmy , występujące w lasach iglastych , jak np. brudnica mniszka , wykazują objawy karłowacenia - co również ma związek z zakwaszeniem . Zmiana składu roślinności , spowodowana zanieczyszczeniami powietrza , wywiera wpływ na życie zwierząt ,niezależnie od danego zbiorowiska roślinnego.
WPŁYW NA CZŁOWIEKA
1.Zagrożenia dla życia i zdrowia człowieka .
Wzrost zakwaszenia wody pitnej powoduje wzrost zawartości metali ciężkich. Zbyt duże ich stężenie w produktach spożywczych i wodzie dostarczanej do mieszkań zagraża zdrowiu ludzi . Kadm gromadzi się w korze nerkowej , powodując jej uszkodzenie , nadmiar miedzi powoduje biegunkę szczególnie u dzieci , nadmiar glinu ( aluminium ) uszkadza kości a nawet mózg , jest przyczyną chorób Alzheimera i Parkinsona , natomiast ołów powoduje uszkodzenie układu nerwowego .
SKUTKI DZIAŁANIA "KWAŚNYCH DESZCZY"
1.Zakwaszenie gleby .
W glebie zachodzi wiele naturalnych procesów zakwaszania , a jednym z najważniejszych jest pobieranie pokarmu przez rośliny . Większość pożywienia jest przyswajana w postaci jonów dodatnich , których ubytek jest kompensowany przez rośliny także przez oddawanie do gleby dodatnich jonów wodorowych - w przeciwnym wypadku , zarówno rośliny jak i gleba zostałyby naładowane elektrycznie . Wzrost roślin prowadzi zatem do okresowego zakwaszenia gleby , podczas gdy rozkład martwego materiału roślinnego działa w kierunku odwrotnym . Z powodu zakwaszenia zmniejsza się ilość dżdżownic i bakterii w glebie , a w związku z tym rozkład martwych części organicznych odbywa się , w coraz większej mierze , przy udziale grzybów . Powoduje to powolniejsze tempo rozkładu , a co za tym idzie powolniejsze uwalnianie substancji odżywczych . W związku z tym problem niedoboru substancji pokarmowych , na obszarach podlegających zakwaszeniu , zaznacza się coraz bardziej . Gleba traci powoli swą funkcję sanitarną i rolę ważnego ośrodka życia . Zakwaszenie gleby powoduje również utratę jej właściwości sorpcyjnych - naturalnego filtru pochłaniającego m.in. związki toksyczne , metale ciężkie . Następuje uwolnienie ich do roztworu glebowego . W środowisku kwaśnym wymywaniu ulegają trudno rozpuszczalne substancje mineralne , z rozpadem minerałów włącznie . Tak z nierozpuszczalnych związków aluminium powstają jony Al3+ , toksyczne dla korzeni drzew , ryb w jeziorach i innych organizmów żywych . Uwolnione substancje toksyczne , przenikając do organizmów zwierząt i człowieka , powodują skażenie wszystkich ogniw
łańcucha pokarmowego .
Gleba bogata w wapń posiada właściwości buforowe , czyli zdolności do samoczynnego niwelowania zakwaszenia . Wietrzenie minerałów bogatych w wapń to gwarant wysokiego pH gleby , mimo kwaśnych opadów . W glebach ubogich w wapń wartość pH , w wyniku kwaśnych opadów , silnie obniża się . Ze względu na większe właściwości buforowe gleby , jej zakwaszenie jest procesem wolniejszym od zakwaszenia jezior i innych wód . Jednakże obydwa problemy są ściśle ze sobą związane . Woda znajdująca się w jeziorach i ciekach wodnych pochodzi bowiem w 90 % z wód , które tam dostały się po przejściu przez warstwę gleby , a tylko w 10 % ze śniegu i deszczu , który bezpośrednio spadł na jezioro .
2.Zakwaszenie wód powierzchniowych .
Zakwaszenie wody samo w sobie nie jest jedynym powodem , dla którego chorują i giną rośliny oraz zwierzęta . W kwaśnym środowisku zwiększa się koncentracja niezwykle trujących dla wielu organizmów jonów aluminiowych . Wymieranie ryb w kwaśnych jeziorach jest łącznym skutkiem obniżonej wartości pH i zatrucia przez aluminium . Obydwa te czynniki są rezultatem zakwaszenia . W zakwaszonym jeziorze zwiększa się również zawartość innych metali , takich jak kadm , cynk i ołów . Są one wówczas w większym stopniu pochłaniane przez zwierzęta i rośliny . Zarówno aluminium jak i inne metale dostają się do jezior z otaczających je zakwaszonych pól i lasów . Nie wszystkie zmiany biologiczne w jeziorach kwaśnych zależą od zmian składu chemicznego wody . Zanikanie ryb powoduje , że pewne gatunki owadów , które zwykle są łatwą zdobyczą ryb , mogą teraz rozprzestrzeniać się . Do tej grupy owadów należą m.in. pewne wodne chrząszcze , larwy jętek i pluskwiaki . Fauna jeziora w coraz większym stopniu zostaje zdominowana przez owady . To samo dzieje się w jeziorach pozbawionych ryb z przyczyn innych niż zakwaszenie . Owady bynajmniej nie czują się lepiej w kwaśnej wodzie , ale są w dogodniejszej sytuacji z powodu braku ryb . Zakwaszone jeziora nie są martwe , lecz warunki biologiczne są w nich poważnie zmienione .
Doraźnie dla zmniejszenia zakwaszenia jezior , np. w Szwecji, stosuje się wapnowanie . Jony glinu i metali ciężkich wytrącają się wówczas z roztworu w postaci nierozpuszczalnego osadu , szkodliwego dla organizmów żyjących na dnie . Wapnowanie podnosi pH wody , w której zawartość trujących jonów metali maleje i życie rozwija się raz jeszcze . Dla utrzymania tego stanu wapnowanie należy kontynuować tak długo , jak ma się do czynienia z kwaśnymi opadami ; w przeciwnym razie zebrane na dnie pokłady trujących jonów , uwolnione lawinowo w wyniku zakwaszenia , zniszczą wszelkie życie w tym zbiorniku . Jest to więc metoda uciążliwa , kosztowna i nie znamy jej wpływu na ekosystem .
3.Niszczenie budowli i konstrukcji metalowych .
Jednak nie tylko zagrożone są organizmy żywe . Zanieczyszczenia powietrza oddziaływają też szkodliwie na materiały budowlane , tworzywa sztuczne , witraże i metale . Szczególnie narażone są dawne budowle z piaskowca i wapienia , który rozkłada się i rozpada . Przykładem takim są średniowieczne zabytki Krakowa , katedra Lincolna w Anglii , świątynie na Akropolu w Atenach .
W ostatnich latach coraz częstsze jest występowanie zjawiska korozji , którą wzmaga zakwaszenie środowiska . Nawet hartowane materiały nie mogą sprostać kwaśnym opadom ; wymagają częstszego malowania , a zanieczyszczenia oddziaływują niekorzystnie na pigmenty w farbach . Tory w rejonach uprzemysłowionych oraz stal ( nawet ocynkowana ) szybko korodują , wymagając częstszych remontów . Niszczeniu ulegają też obrazy , litografie i starodruki w galeriach sztuki i bibliotekach .
Zanieczyszczenia powietrza zwiększają także kwasowość wody pitnej . Powoduje to wzrost zawartości ołowiu , miedzi , cynku , glinu , a nawet kadmu w wodzie dostarczanej do naszych mieszkań . Zakwaszone wody
niszczą instalacje wodociągowe , wypłukując z niej różne substancje toksyczne .
CO MOŻNA ZROBIĆ ?
Oblicza się, że w wyniku działalności człowieka emituje się na całym świecie 50 - 70 mln ton siarki rocznie ! Równocześnie wskutek przyczyn naturalnych wybuchów wulkanów czy niektórych procesów zachodzących w glebie uwalnia się niemal drugie tyle .Drugim pierwiastkiem, który obok siarki stał się klątwą jest azot, a właściwie jego tlenki (NO i NO2). Tlenki azotu pochodzą z powietrza, gdzie powstają wskutek reakcji azotu i tlenu.
Problem zanieczyszczenia powietrza i zakwaszenia nie jest tylko problemem Polski . Oczywistym rozwiązaniem jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza przez zmniejszenie zużycia paliw . Są dwie główne drogi prowadzące do tego celu : oszczędne gospodarowanie energią i innymi zasobami , a także użycie możliwie najlepszej techniki spalania i oczyszczania . Ważne jest również zmniejszenia emisji węglowodorów przez pojazdy i przemysł oraz emisji metali podczas spalania odpadów z przemysłu metalurgicznego, a także spalania ropy i węgla. Najskuteczniejszym sposobem na ograniczenie emisji zanieczyszczeń jest oszczędne gospodarowanie surowcami i organiczne spalanie ropy i węgla tzn.oszczędzanie energii.
Emisję tlenków azotu można zmniejszyć przez stosowanie pieców o niskiej emisji Nox , które wymagają nadmiaru tlenu, krótszego czasu spalania i niższej temperatury spalania, co z kolei zmniejsza emisję tlenków o 20 - 80%.
Ale jakość powietrza w jednym kraju jest ściśle uzależniona od zanieczyszczeń w innych krajach , dlatego też niezbędna jest współpraca międzynarodowa . Konieczne jest sprecyzowanie : jakie są granice stężenia zanieczyszczeń , których nie wolno przekroczyć , jeśli chcemy zachować zdrowe środowisko w Europie . Zatem powinniśmy dbać o powietrze , ponieważ jest ono naszym wspólnym dobrem .
Literatura: Publikacje internetowe.
2