Acid Rain: przyczyny, skutki i rozwiązania

Kwaśne deszcze składają się z kropelek wody, które są wyjątkowo kwaśne z powodu zanieczyszczenia powietrza, w szczególności nadmiernych ilości siarki i azotu uwalnianych przez samochody i procesy przemysłowe. Kwaśny deszcz jest również nazywany odkładanie kwasu ponieważ termin ten obejmuje inne formy kwaśnych opadów (takie jak śnieg).

Kwaśne osadzanie zachodzi na dwa sposoby: mokry i suchy. Mokre osadzanie się to każda forma opadów atmosferycznych, która usuwa kwasy z atmosfery i osadza je na powierzchni Ziemi. Cząsteczki i gazy odkładające się na sucho przyklejają się do ziemi przez pył i dym przy braku opadów atmosferycznych. Ta forma osadzania się, mimo że jest sucha, jest również niebezpieczna, ponieważ opady mogą ostatecznie zmyć zanieczyszczenia do strumieni, jezior i rzek.

Sama kwasowość jest określana na podstawie poziomu pH (ilości kwasowości lub zasadowości) kropelek wody. The skala pH wynosi od 0 do 14, przy czym niższe pH jest bardziej kwaśne, podczas gdy wysokie pH jest alkaliczne, a siedem jest obojętne. Normalna woda deszczowa jest lekko kwaśna, z zakresem pH 5,3-6,0. Depozycja kwasu jest czymś poniżej tego zakresu. Należy również zauważyć, że skala pH jest logarytmiczna, a każda liczba całkowita na skali reprezentuje 10-krotną zmianę.

Obecnie odkładanie się kwasu występuje w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, południowo-wschodniej Kanadzie i znacznej części Europy, w tym w Szwecji, Norwegii i Niemczech. Ponadto w niektórych częściach Azji Południowej (w szczególności w Chinach, Sri Lance i południowych Indiach) oraz w Afryce Południowej istnieje niebezpieczeństwo, że w przyszłości będą odkładane kwasy.

Odkładanie kwasu może być spowodowane przez naturalne źródła, takie jak wulkany, ale jest to głównie spowodowane uwalnianiem dwutlenku siarki i tlenku azotu podczas spalania paliw kopalnych. Gdy gazy te są uwalniane do atmosfery, reagują z wodą, tlenem i innymi gazami już tam obecnymi, tworząc kwas siarkowy, azotan amonu i kwas azotowy. Kwasy te następnie rozpraszają się na dużych obszarach z powodu wiatrów i opadają na ziemię jako kwaśne deszcze lub inne formy opadów.

Gazy najbardziej odpowiedzialne za osadzanie kwasu są produktem ubocznym wytwarzania energii elektrycznej i spalania węgla. Jako takie, odkładanie się kwasów przez człowieka zaczęło być znaczącym problemem podczas Rewolucja przemysłowa i został po raz pierwszy odkryty przez szkockiego chemika Roberta Angusa Smitha w 1852 roku. W tym roku odkrył związek między kwaśnym deszczem a zanieczyszczeniem atmosferycznym w Manchesterze w Anglii.

Chociaż odkryto go w XIX wieku, odkładanie kwasu nie zyskało znaczącej uwagi publicznej aż do lat 60. XX wieku, a termin „kwaśny deszcz” został wymyślony w 1972 roku. Uwaga publiczna wzrosła jeszcze bardziej w latach 70., kiedy „New York Times” opublikował raporty o problemach pojawiających się w USA Hubbard Brook Experimental Forest w New Hampshire.

Po przestudiowaniu lasu Hubbard Brook Forest i innych obszarów naukowcy odkryli kilka ważnych skutków odkładania się kwasu zarówno w środowisku naturalnym, jak i stworzonym przez człowieka. Największy wpływ na ustawienia wodne ma jednak osadzanie się kwasów, ponieważ kwaśne opady opadają bezpośrednio na nie. Zarówno suche, jak i mokre osadzanie się spływa również z lasów, pól i dróg oraz wpada do jezior, rzek i strumieni.

Gdy ta kwaśna ciecz przepływa do większych zbiorników wodnych, jest rozcieńczana. Jednak z czasem kwasy mogą gromadzić się i obniżać ogólne pH części wód. Odkładanie się kwasu powoduje także uwalnianie się gliniastych gleb aluminium i magnez, jeszcze bardziej obniżając pH w niektórych obszarach. Jeśli pH jeziora spadnie poniżej 4,8, jego rośliny i zwierzęta ryzykują śmiercią. Szacuje się, że około 50 000 jezior w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie ma pH poniżej normy (około 5,3 dla wody). Kilkaset z nich ma zbyt niskie pH, aby utrzymać jakikolwiek organizm wodny.

Oprócz ciał wodnych odkładanie się kwasów może znacząco wpływać na lasy. Gdy kwaśny deszcz pada na drzewa, może powodować, że gubią liście, uszkadzają korę i hamują wzrost. Uszkadzając te części drzewa, naraża je na choroby, ekstremalne warunki pogodowe i owady. Kwas spadający na glebę lasu jest również szkodliwy, ponieważ zaburza składniki odżywcze gleby, zabija mikroorganizmy w glebie, a czasem może powodować niedobór wapnia. Drzewa na dużych wysokościach są również podatne na problemy wywoływane przez kwaśne zachmurzenie, ponieważ pokrywa je wilgoć w chmurach.

Uszkodzenie lasów przez kwaśny deszcz jest widoczny na całym świecie, ale najbardziej zaawansowane przypadki mają miejsce w Europie Wschodniej. Szacuje się, że w Niemczech i Polsce połowa lasów jest uszkodzona, a dotknięte zostały 30 procent w Szwajcarii.

Wreszcie odkładanie się kwasu ma również wpływ na architekturę i sztukę ze względu na jego zdolność do korozji niektórych materiałów. Kwas osadza się na budynkach (zwłaszcza zbudowanych z wapienia), reaguje z minerałami w kamieniach, czasami powodując ich rozpad i wymycie. Odkładanie się kwasu może również powodować niszczenie betonu i może powodować korozję nowoczesnych budynków, samochodów, torów kolejowych, samolotów, stalowych mostów i rur nad i pod ziemią.

Z powodu tych problemów i niekorzystnego wpływu zanieczyszczenia powietrza na zdrowie ludzi podejmowanych jest szereg kroków w celu zmniejszenia emisji siarki i azotu. Co najważniejsze, wiele rządów wymaga od producentów energii czyszczenia kominów za pomocą płuczek wychwytują zanieczyszczenia, zanim zostaną uwolnione do atmosfery, i redukują emisje z samochodów za pomocą katalizatora konwertery. Dodatkowo, alternatywne źródła energii zyskują na znaczeniu i przeznacza się środki na odbudowę ekosystemów zniszczonych przez kwaśne deszcze na całym świecie.

„Witamy w badaniu ekosystemu Brookbarda Brooka”. Hubbard Brook Ecosystem Study, The Hubbard Brook Research Foundation.