Kwaśny deszcz

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z Kwaśne opady)
Skocz do: nawigacja, szukaj
Uszkodzenia drzewostanu wywołane kwaśnymi deszczami w Czechach
Kwaśne deszcze przyczyniają się do uszkodzenia kamiennych pomników

Kwaśne deszczeopady atmosferyczne o odczynie pH mniejszym niż 5,6[1][2] czyli kwaśnym. Zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, takimi jak dwutlenek siarki[1][2], trójtlenek siarki[3][2], tlenki azotu[1][2], siarkowodór[1][2], dwutlenek węgla[1], chlorowodór[2], wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw, produkcji przemysłowej, wybuchów wulkanów, wyładowań atmosferycznych i innych czynników naturalnych[2]. Zjawisko po raz pierwszy opisał w roku 1692 Robert Boyle w książce „A general history of the air” („Historia powietrza”), nazywając je „nitrous or salino-sulfurous spirits” („istoty azotowe lub solno-siarkowe”). Określenie „kwaśny deszcz” pojawiło się w roku 1872 w książce szkockiego chemika, Roberta Angusa Smitha (1817–1884), „Air and Rain: The Beginnings of Chemical Climathology” („Powietrze i deszcz: podstawy klimatologii chemicznej”)[4][5][6].

Skład chemiczny kwaśnego deszczu[edytuj]

Związki siarki[edytuj]

Jednym ze składników kwaśnego deszczu jest siarka występująca w związkach chemicznych. Dwutlenek siarki dając kwas siarkawy obniża pH do 5. SO2 może też utleniać się do kwasu siarkowego[7]. Szacuje się, że w wyniku działalności człowieka emitowanych jest do atmosfery na całym świecie 60-70 mln ton siarki rocznie, a najwięcej emitowano w ciągu ostatnich 50 lat. W tym samym czasie w wyniku działalności wulkanów i innych czynników naturalnych, uwalnia się do atmosfery drugie tyle. Jednak na obszarach wysoko uprzemysłowionych lub intensywnie zurbanizowanych człowiek jest odpowiedzialny za prawie całą emisję siarki[potrzebny przypis].

Związki azotu[edytuj]

Innym pierwiastkiem, którego związki chemiczne wywołują kwaśne deszcze jest azot. Źródłem emisji związków azotu są:

W porównaniu ze zmniejszającym się zanieczyszczeniem dwutlenkiem siarki zwiększa się znacznie udział tlenków azotu w zanieczyszczeniu powietrza. W latach 1990-2008 o 59% zmniejszono emisję tlenków siarki przez elektrownie w USA[8].

Dwutlenek węgla[edytuj]

Dwutlenek węgla nieznacznie zakwasza opady dając w reakcji z wodą obniżenie pH do poziomu 5,6[7].

Przemieszczanie się zanieczyszczeń[edytuj]

Wyemitowane gazy wędrują z masami powietrza na znaczną odległość, na przykład ze środkowego zachodu Stanów Zjednoczonych do lasów w New Hampshire[8].

Dwutlenek siarki i tlenki azotu tworzą z wodą kwasy o słabym stężeniu. Dzieje się tak, gdy rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze. Wraz z opadami atmosferycznymi, zanieczyszczenia spadają na ziemię i roślinność w postaci opadu zwanego "depozycją mokrą". Mogą jednak osiadać na cząsteczkach pyłu zawieszonego w powietrzu, które to cząsteczki z czasem opadają. Mówi się wtedy o "depozycji suchej".[potrzebny przypis]

Skutki kwaśnego deszczu[edytuj]

Kwaśne deszcze wpływają na roślinność. Oddziaływanie zanieczyszczeń może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. To pierwsze, w przypadku drzew, uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Wewnątrz nich uszkadzane są różne błony, co może spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w bilansie wodnym[potrzebny przypis]. Szczególnie narażone na negatywne skutki kwaśnych deszczy są drzewa iglaste[3].

Pośrednie uszkodzenia są następstwem zakwaszenia gleby. Zmniejsza się wówczas dostępność substancji odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości szkodliwych dla drzew metali rozpuszczonych w roztworze glebowym, jak np. aluminium (uwalnianych np. z blokujących je nierozpuszczalnych związków wapnia). Powoduje to uszkodzenie korzeni i zabicie flory grzybów mikoryzowych, co prowadzi do tego, że rośliny nie mogą pobrać wystarczających ilości pożywienia i zmienia się odczyn gleby. Ponadto zmniejsza się odporność roślin na choroby i owady. Tak osłabione drzewo atakują owady lub pasożytnicze grzyby niszcząc je doszczętnie. Podobnie dzieje się z innymi roślinami.[potrzebny przypis]

Kwaśne deszcze powodują również uszkodzenia różnych budynków, pomników i zabytków, ponieważ rozpuszczają wapień i cement[8].

Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje bez wpływu na zwierzęta, np. rozmnażanie ptaków żyjących przy brzegach zakwaszonych jezior jest zaburzone.[potrzebny przypis]

Zmiana składu roślinności spowodowana zanieczyszczeniami powietrza wywiera też wpływ na zwierzęta uzależnione od danego zbiorowiska roślinnego. Nie znajdują w nim właściwych dla siebie gatunków roślin, co może spowodować nawet niezdolność do rozmnażania.[potrzebny przypis]

Duża zawartość zanieczyszczeń w powietrzu oraz ogromne ilości emitowanych związków siarki i azotu doprowadziły w Europie Środkowej do poważnego pogorszenia stanu zarówno lasów, jak i gleb.[potrzebny przypis]

W RFN w 1985 r. ponad połowa lasów, o całkowitej powierzchni około 3,8 milionów hektarów, była mniej lub bardziej uszkodzona. To samo dotyczyło połowy lasów w Holandii, 1/3 w Szwajcarii, 1/4 w Austrii. Obumieranie lasów wskutek zanieczyszczeń powietrza jest poważnym problemem w Czechach i na Słowacji. Istnieją dane o tym, że około 1/3 lasów tych krajów jest uszkodzona, a 200 do 300 tysięcy hektarów drzewostanu w wyższych partiach górskich to martwy las.[potrzebny przypis]

Normalna woda deszczowa ma pH około 5,6. Deszcze o niższym pH uznaje się już za deszcze kwaśne.[potrzebny przypis]

Deszcz o rekordowo niskim pH (2,4) spadł w 1974 r. w Szkocji, był on kwaśniejszy od soku cytrynowego.[potrzebny przypis]

Kwaśne opady są tylko jednym z objawów zakwaszenia środowiska. Zakwaszenie wód – jezior i cieków wodnych – jest problemem ściśle związanym z zakwaszeniem gleby. Woda znajdująca się w jeziorach i ciekach wodnych pochodzi bowiem w 90% z wód, które tam się dostały po przejściu przez warstwę gleby, a tylko w 10% z opadów – śniegu i deszczu, który spadł bezpośrednio do wód lub spłynął po powierzchni gruntu.[potrzebny przypis]

Metody przeciwdziałania[edytuj]

Najskuteczniejszą metodą ograniczania tlenków siarki zastosowaną w praktyce był handel emisjami zanieczyszczeń, wprowadzony w 1990 roku w Stanach Zjednoczonych. Do 2008 roku emisje tlenków siarki spadły o ponad 60% w stosunku do poziomu z 1980 roku oraz wystąpił zauważalny spadek zachorowań na choroby płuc i inne dolegliwości przez nie powodowane[9].

Rozwiązaniem dodatkowym jest odsiarczanie paliw i spalin. Według analizy przeprowadzonej przez OECD w 1981 r. emisja siarki mogłaby być zmniejszona o połowę w ciągu 10 lat, gdyby wykorzystano dostępne wówczas urządzenia do oczyszczania i odsiarczania. Podniosłoby to koszty energii przeciętnie o 3%.

Metodą zapobiegania emisji spalin zakwaszających powietrze jest również rozwój energetyki opartej na źródłach odnawialnych (np. energia wiatru, energia geotermalna, elektrownie wodne, energetyka słoneczna) oraz energetyki jądrowej.

Przypisy

  1. a b c d e Biologia : słownik encyklopedyczny. Warszawa: Wydawnictwo Europa, 2001, s. 164. ISBN 83-87977-73-X.
  2. a b c d e f g Powstawanie kwaśnych deszczy (pol.). W: Encyklopedii Klimatologicznej ESPERE [on-line]. www.atmosphere.mpg.de. [dostęp 2015-02-24]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-11-13)].
  3. a b Biologia: podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego i technikum: kształcenie w zakresie rozszerzony część 3. Warszaw: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 2004, s. 106. ISBN 83-02-08883-8.
  4. Robert Angus Smith (ang.). W: Environment, the Global Challenge [on-line]. library.thinkquest.org. [dostęp 2012-06-04].
  5. Robert Angus Smith (ang.). W: Undiscovered Scotland: The Ultimate Online Guide [on-line]. www.undiscoveredscotland.co.uk. [dostęp 2012-06-04].
  6. Robert Angus Smith (1817–1884) Scottish Chemist. W: BookRags [on-line]. www.bookrags.com/research. [dostęp 2012-06-04].
  7. a b Piotr Chmielewski: Chemia : słownik encyklopedyczny. Wrocław: Wydawnictwo Europa, 2001, s. 351. ISBN 83-87977-40-3.
  8. a b c d Michael Tennesen. Cierpki prysznic. „Świat Nauki”. 10 (230), s. 15-16, październik 2010. ISSN 0867-6380. 
  9. Daniel Yergin: The Quest: Energy, Security, and the Remaking of the Modern World. 2012. ISBN 9780143121947.