Kwaśne deszcze

KWAŚNE DESZCZE

Kwaśne deszcze to potoczna nazwa całego zakresu zjawisk powstających w reakcji zanieczyszczeń powietrza z wodą, która następnie opada na ziemię w postaci deszczu, śniegu gradu lub mgły. Gdy kwasy są transportowane przez te opady mówimy o mokrej depozycji. Cząsteczki kwasów mogą też opadać na ziemię wraz z pyłem i wtedy mówimy o suchej depozycji. Sucha depozycja występuje tylko w pobliżu źródeł zanieczyszczenia, ale mokra depozycja może mieć miejsce nawet ponad 1000 km od miejsca zanieczyszczeń. Negatywnym tego przykładem jest Norwegia i Szwecja nad które nawiewają zanieczyszczenia znad Wielkiej Brytanii- ogromna ilość lasów i jezior została już zanieczyszczona i na nic zdają się wysiłki władz tych państw- dopiero reakcja Wielkiej Brytanii może zmienić stan ich środowiska. Jest to tzw. niechciany import.

Zanieczyszczenie powietrza następuje wówczas, gdy znajdują się w nim substancje (stałe, ciekłe lub gazowe) których stężenie jest większe niż w czystym, naturalnym powietrzu.
W przypadku występowania kwaśnych deszczy największy wpływ na ich występowanie mają:
 Tlenki siarki- zwłaszcza SO2. Łatwo rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas siarkowy (IV). Obydwie substancje bardzo łatwo utleniają się do SO3 i H2SO4. Pochodzi ze spalania zsiarczonych paliw stałych, wykorzystywanych do ogrzewania i wytwarzania energii(70% masy dwutlenku wyemitowanej do środowiska).
 Tlenki azotu NxOy które ulegają złożonym przemianom w atmosferze, szczególnie przy obecności np. węglowodorów. Zanik tych tlenków związany jest z przemianą ich do kwasu azotowego (V). Powstają jako produkt uboczny spalania węgla i ropy naftowej, wskutek utleniania N2. Powstaje też w procesach wysokotemperaturowych wykorzystujących tlen i przy produkcji nawozów sztucznych.
 Tlenki węgla
 Ozon- przy powierzchni ziemi jego stężenie jest niewielkie, przy połączeniu z tlenkami azotu i węglowodorami zwiększa się, przez co staje się szkodliwe,
 Węglowodory CxHy-pochodzące z silników spalinowych
 Formaldehyd
 Akroleina
 Azotan (V) nadtlenoacetylu.

Kwaśne deszcze powstają gdy te składniki zwiążą się z wodą w atmosferze. Dlaczego kwaśne? Normalny opad atmosferyczny charakteryzuje się wskaźnikiem pH wyższym niż wartości 5,65. Poniżej tej granicy opady nazywane są kwaśnymi. W Polsce średnie roczne wartości pH wahają się od 4,6 w Suwałkach do 4,26 na Śnieżce. W rejonie sudeckim okresowo obserwowano opady o wartości pH poniżej 3 (tak jakby padał na ziemię sok żołądkowy). Ten stan poprawia się znacznie lecz w latach 70 obszar ten nazwano „czarnym trójkątem” ponieważ tutaj były nawiewane zanieczyszczenia z terenu Niemiec i Czech. Kwaśne deszcze doprowadziły do ogromnych szkód w ekosystemie naszych gór.

Na całym świecie ok. 50% emisji tlenków siarki i azotu pochodzi ze źródeł naturalnych (wulkanów, pyłów, rozkładu materii organicznej) ale na obszarze uprzemysłowionym proporcje te zmieniają się- np. w Europie zanieczyszczeń naturalnych jest tylko ok. 10%, reszta pochodzi z fabryk, hut i innej działalności antropologicznej.

Zaobserwowano wiele niekorzystnych skutków oddziaływania kwaśnych deszczy na glebę, wodę, organizmy żywe, budynki itp.

GLEBY
 zwłaszcza pozbawione wapnia z przyczyn naturalnych- stają się niezdatne do uprawy
 kwaśne deszcze zakwaszają glebę, co doprowadza do uaktywnienia glinu i kadmu (sole glinu w wodzie w środowisku kwaśnym rozpuszczają się) i nagromadzenia azotanów i siarczanów
ZBIORNIKI WODNE
 zakwaszają wodę czyniąc ją niezdatną do użycia przez ludzi i zwierzęta. Glin wymyty z gleby osiada na skrzelach ryb uniemożliwiając im oddychanie. W ekosystemach słodkowodnych o granitowym podłożu kwaśne deszcze nie są neutralizowane co powoduje bardzo wysokie zakwaszenie wody, w której ryby, zwłaszcza pstrągi i łososie nie rozmnażają się i stopniowo giną.
ROŚLINY
 powodują nadmierne obumieranie drzew i niszczenie runa leśnego. Drzewa mają uszkodzone liście co doprowadza do zakłóceń w procesie fotosyntezy i nadmiernego parowania wody. Przez nagromadzenie się w glebie siarczanów i azotanów korzenie mają utrudniony dostęp do pobierania wapnia, potasu i magnezu.
LUDZIE (i zwierzęta)
 smogi przyczyniają się do powstawania chorób układu oddechowego i układu krążenia i mogą prowadzić do śmierci. Kwaśne deszcze zakwaszają też wodę pitną, przez co zwiększa się w takiej wodzie stężenie metali ciężkich (kadmu uszkadzającego układ wydalniczy, ołowiu uszkadzającego układ nerwowy i glinu który uszkadza kości i mózg). Jest to analogiczne w przypadku zwierząt, które także cierpią z powodu kwaśnych deszczy.
BUDYNKI, INSTALACJE ITP.
 Kwaśne deszcze a dokładnie depozycja siarki katalizują wietrzenie budowli z piaskowca lub wapienia. Oddziaływają też szkodliwie na metale, tworzywa sztuczne i np. witraże. Zniszczeniu ulegają dzieła sztuki, książki i pomniki. Kwaśna woda pitna doprowadza do szybszej korozji instalacji kanalizacyjnych.

W specyficznych warunkach meteorologicznych może zaistnieć zjawisko zwane inwersją termiczną- powietrze cieplejsze pozostaje nad chłodniejszym. Wtedy jest zakłócona cyrkulacja powietrza a pod warstwą inwersyjną kumulują się zanieczyszczenia. Taka długo utrzymująca się mgła występująca w rejonach miast i aglomeracji miejskich pochłania zanieczyszczenia, wskutek czego powstaje smog (od smoke i fog). Jest on nazywany londyńskim na pamiątkę wydarzenia z roku 1952- wtedy na pięć dni nad Londynem zawisła gęsta mgła która doprowadziła do śmierci 4000 osób.

Sposoby na kwaśne deszcze:
 Budowa wysokich i szerokich kominów- im wyżej zanieczyszczenia będą wydalane tym mniejsze będzie ich stężenie;
 Stosowanie wapna jako środka neutralizującego kwas w zbiornikach wodnych;
 Odsiarczanie dymów przez przepuszczanie ich przez wodę wapienną (dodatkowa korzyść- otrzymywanie gipsu);
 Dopalanie spalin;
 Produkcja energii przy pomocy elektrowni jądrowych;
 Zwiększenie znaczenia komunikacji miejskiej, rezygnacja z samochodu;
 Zmniejszenie emisji NH3 poprzez nawożenie nawozami naturalnymi tylko podczas deszczu, stosowanie filtrów w oborach;
 Oszczędność energii przez docieplanie budynków i domów;
 Wykorzystywanie niewyczerpanych źródeł energii-słońca, wiatru, wody.