Kwaśne deszcze
WSTĘP
Kwaśne deszcze to popularny sposób nazywania całego zakresu efektów - kwaśnych opadów. Mam tu na myśli kwaśne zanieczyszczenia powietrza, które mogą się znajdować nie tylko w deszczu, ale mogą występować jako kwaśna mgła, czy tez śnieg.
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 siarkę 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 i 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 , ma wartość pH równą 7 . Stężenie jonów
wodorowych ma duże znaczenie dla wielu procesów chemicznych i biologicznych , zarówno
w glebie , jak i w wodzie .
JAK POWSTAJĄ KWAŚNE DESZCZE ?
Źródłem kwaśnych deszczów, zagrażających zarówno lasom jak i zabytkom, jest zanieczyszczenie atmosfery. Te żrące opady są rezultatem reakcji z udziałem lotnych węglowodorów, dwutlenku siarki, tlenków azotu emitowanych przez przemysł, elektrownie cieplne, transport i rolnictwo. Woda zawarta w chmurach, przepływająca ponad fabrykami, nasyca się wyrzucanymi w powietrze substancjami chemicznymi. Dalsze reakcje prowadzą do powstania kwasów:
a) z dwutlenku siarki (SO2) powstaje ostatecznie kwas siarkowy (H2SO4)
b) z tlenków azotu powstaje kwas azotowy (HNO3).
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
KWAŚNE DESZCZE
1. Źródłem kwaśnych deszczów, zagrażających zarówno lasom jak i zabytkom, jest zanieczyszczenie atmosfery. Te żrące opady są rezultatem reakcji z udziałem lotnych węglowodorów, dwutlenku siarki, tlenków azotu emitowanych przez przemysł, elektrownie cieplne, transport i rolnictwo. Woda zawarta w chmurach, przepływająca ponad fabrykami, nasyca się wyrzucanymi w powietrze substancjami chemicznymi. Dalsze reakcje prowadzą do powstania kwasów:
a) z dwutlenku siarki (SO2) powstaje ostatecznie kwas siarkowy (H2SO4),
b) z tlenków azotu powstaje kwas azotowy (HNO3).
Szkodliwe substancje wędrują z wiatrem w postaci zawiesiny i opadając z cząsteczkami wody na ziemię, uszkadzają wiele ekosystemów.
Gleby - zwłaszcza pozbawione wapnia z przyczyn naturalnych, jak w Kanadzie czy Skandynawii, gdzie warstwa ziem spoczywa na granitowym trzonie - stają się niezdatne do uprawy. W wyjałowionych jeziorach giną ryby. A przede wszystkim - ginie las.
2. Mechanizm wpływu kwaśnych opadów na niszczenie lasów strefy umiarkowanej jest jeszcze mało znany. Prawdopodobnie opłukiwanie drzew kwaśnymi deszczami pozbawia je wapnia i magnezu, co w niektórych przypadkach powoduje żółknienie liści, w innych - opadanie igieł. Ponadto woda w kwaśnym odczynie rozpuszcza zawarte w glebie sole glinu, tworzące skały osadowe w rodzaju gliny a uwolniony w tych procesach glin zatruwa korzenie. świadomość skali zniszczeń pojawiła się w latach siedemdziesiątych, gdy dotknęły one wiele krajów od Europy po Amerykę Północną. W Niemczech, gdy pierwsze oznaki wystąpiły w Czarnym Lesie i w Bawarskim Parku Narodowym, syndrom nazwany został Waldsterber (czytaj, Waltsterber) czyli śmierć lasu a Zieloni zareagowali szeroką ofensywą przeciw przemysłowcom - trucicielom. We Francji dysponującej największą w Europie powierzchnią zalesienia, szkody są relatywnie mniejsze. Lasy francuski są głównie liściaste (dęby i buki) i rosną powyżej 700 m n.p.m. Natomiast kwaśne deszcze atakują głównie drzewa iglaste na wysokości od 700 do 1100 m n.p.m.
3. Kwaśne deszcze nie są przypuszczalnie jedyną przyczyną ginięcia drzew, ale zapobieganie im wymaga rozwiązań w skali międzynarodowej, ponieważ są często skutkiem zanieczyszczeń pochodzących z krajów sąsiednich. Lepiej, jak Francja, być ustawionym na wiatry wiejące w przeważającej mierze znad Atlantyku niż na pochodzące z Polski czy WNP, których ciężki przemysł emituje znaczne ilości dwutlenku siarki. W Szwecji narażonej na działanie z Wielkiej Brytanii, Polski, Niemiec (zwłaszcza z dawnej NRD o przestarzałym przemyśle) uszkodzonych i zniszczonych jest prawie 61% powierzchni leśnych. Nie lepiej usytuowana jest Norwegia.
4. Na międzynarodową solidarność w tej dziedzinie nie ma co liczyć. Ani Wielka Brytania ani Stany Zjednoczone nie podpisały protokołu Konferencji helsińskiej z 1984r. którego celem było ograniczenie emisji dwutlenku siarki. Wielka Brytania, której przemysł często przestarzały - jest drugim co do wielkości producentem toksycznych gazów, znajduje się w paśmie dominujących wiatrów zachodnich. Uwalniają ją one od 2/3 zanieczyszczeń (jedynie 36% powierzchni leśnych jest zagrożonych) podobnie uprzywilejowane są Stany Zjednoczone ze względy na wiatry "eksportujące" ich kwaśne deszcze ku Kanadyjskim równinom, Atlantykowi i słabo zaludnionym Górom Skalistym.
5. Perspektywy poprawy pozostają więc niepewne. źródłem niepokoju staje się wreszcie produkcja szkodliwych gazów w krajach ubogich. O ile ilość dwutlenku siarki maleje ze zmniejszeniem zużycia węgla i produktów ropopochodnych przez przemysł, o tyle zanieczyszczenie tlenkami azotu stale rośnie ze względu na nasilający się ruch samochodowy.
6. Kwasy: różnorodne formy ataku.
Podczas Międzynarodowej Konferencji w Sprawie środowiska Człowieka, zorganizowanej przez ONZ w 1972r. w Sztokholmie, szkody wywołane przez kwaśne deszcze oceniono jako niepokojące. Zjawiska te, mogące przybierać formę kwaśnego śniegu lub mgły, zagrażają szczególnie północno wschodnim regionom Stanów Zjednoczonych, południowo wschodniej Kanadzie i Skandynawii gdzie uszkodzonych jest 56% powierzchni lasów, i Niemcom. Kwasowość opadów bywa porównywalna z kwasowością cytryny. Japończycy stwierdziwszy liczne przypadki podrażnień, wywołanych zanieczyszczeniami atmosferycznymi, obawiają się, że mogą one stać się przyczyną wzrostu zachorowań. W każdym razie - atak kwasów nie oszczędza ani przyrody, ani zabytków co w tym ostatnim przypadku zagraża światowemu dziedzictwu kulturowemu.
7. Z powodu kwaśnych deszczów na niebezpieczeństwo narażone są już najdziksze zakątki kuli ziemskiej. Zanieczyszczone są nawet góry, które powinna chronić ich wysokość. W Alpach gdzie żyje 3.5 tyś gatunków dzikich zwierząt i w których 1/3 flory ma charakter endemiczny.
8. SO2: lista zagrożonych miast.
Dwutlenek siarki jest uważany za jedną z głównych przyczyn kwaśnych deszczów. Jego źródłami są paleniska przemysłowe i domowe oraz silniki benzynowe i Diesla. Dzięki wysiłkom w zakresie redukcji stopnia zanieczyszczenia kraje bogate potrafiły zmniejszyć emisję tego gazu, rośnie ona natomiast w krajach biednych. Stężenie SO2 jest również uzależnione od położenia miasta. W tej chwili miasta położone na półkuli północnej są na czele listy zagrożonych tym typem zanieczyszczeń.
11. Miast o największym stężeniu SO2.
Stężenie w mg/m3
Nowy Jork 55
Londyn 55
Bruksela 59
Zagrzeb 60
Glasgow 62
Frankfurt 67
Madryt 71
Paryż 83
Rio 114
Seul 150
Mediolan 190
9. Kwaśne deszcze zasilając jeziora i rzeki, przenoszą truciznę dalej, zabijając po drodze wszelkie mikroorganizmy. Naukowcy oceniają, że w samych tylko USA i Kanadzie 50.000 jezior będzie biologicznie martwe do roku 2000. Te wszystkie zakłócenia naturalnej równowagi atmosfery mogą prowadzić do zagłady naszego świata.
10. Emisja dwutlenku siarki SO2 z terenu Polski w roku 1987 do 1989 utrzymywała się na poziomie około 4 milionów ton rocznie co stanowiło około 10% emisji tego gazu w Europie. Jedynie były Związek Radziecki i była NRD miały emisję wyższą a łączna emisja dwutlenku siarki z tych trzech państw stanowi aż 45% emisji Europejskiej. Nieco mniejszy jest udział Polski w zanieczyszczeniu atmosfery tlenkami azotu. W latach 1987 do 1989. Emisja ta wyniosła około 1.5 miliona ton rocznie co stanowiło około 7% emisji w Europie. W tym przypadku łączny udział wszystkich państw bloku wschodniego nie przekraczał 40% emisji Europejskiej. Tak więc w ostatnich latach dokłada się wszelkich starań, aby kwaśnych deszczów było jak najmniej, poprzez ograniczenie emisji dwutlenku siarki i tlenków azotu.
ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ:
Na świecie około 50% całej ilości SO 2 i NO x pochodzi ze źródeł naturalnych (m.in. wulkanów, pyłów, rozkładu materii organicznej). Ta naturalna emisja jest rozprzestrzeniona po całym obszarze, natomiast w uprzemysłowionych rejonach świata działalność antropogeniczna jest źródłem 90% znajdujących się tam zanieczyszczeń.
Około 70% emisji dwutlenku siarki pochodzi ze spalania zasiarczonych paliw stałych, stosowanych do ogrzewania i wytwarzania energii. Reszta wynika z procesów przemysłowych, takich jak: przetwarzanie ropy naftowej hutnictwo, produkcja pulpy drzewnej itp.
Tlenki azotu są produktem ubocznym spalania węgla i ropy naftowej, powstają wskutek utleniania w wysokich temperaturach diazotu (N 2 ) zawartego w pow ietrzu i azotu występującego w paliwie. Znaczne ich ilości tworzą się również w procesach wysokotemperaturowych wykorzystujących tlen (np. w procesach wytwarzania stali) i w trakcie produkcji związków chemicznych zawierających azot (np. nawozów azotowych) .
CO MOŻNA ZROBIĆ ?
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 . 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 .