67946 SNC03571

Obecność w atmosferze dwutlenku węgla, tlenków siarki, azotu, węglowodorów _0ra wilgoci jest główną przyczyną tworzenia się wtórnych, kwaśnych zanieczyszczeń powie, trza. W chmurach, mgłach lub w ciekłych aerozolach atmosferycznych powstają słabe kwasy - węglowy, siarkowy i azotowy. W związku z tym nawet niezanieczyszczony, „czy. sty” opad deszczu ma odczyn lekko kwaśny. W skali pH kwasowość opadów wynosi około 5,6-6 (rys. 2.10). W rejonach emisji tlenków siarki i azotu, gdzie ich koncentracja przekra. cza poziom charakterystyczny dla naturalnego „tła” atmosferycznego - kwasowość on* dów także znacznie wzrasta. Średnia różnica między nie zanieczyszczonym i kwaśnym opadem jest rzędu 1-1.5 pH. Bywają jednak przypadki, w których kwasowość deszczu osiąga nadzwyczajne wartości: w 1979 r. w zachodniej Wirginii (St. Zjednoczone) zanotowano kwaśny deszcz o wartości 1,5 pH (La Bastille, 1981). W Szkocji, w 1974 r. deszcz miał kwasowość 2,4 pH. Niewiele słabsza kwasowość charakteryzowała opady występujące w „czarnym trójkącie” na uprzemysłowionym pograniczu Niemiec, Czech i Polski; wywołały one widoczne do dziś zniszczenia lasów na rozległym obszarze Sudetów.

Kwasowość zależy od stężenia jonów wodorowych H*; mierzymy ją w skali pH (łac. potentia hy-drogenii - stężenie wodoru). pH = 7 odpowiada odczynowi obojętnemu i oznacza, że w 1 litrze wody zawarte jest 10 * moli jonów wodoru. pH > 7 oznacza odczyn zasadowy. pH < 7 - odczyn kwaśny.

Usuwanie zanieczyszczeń wraz z opadem atmosferycznym nazywa się depozycją mokrą. Część związków siarki i azotu opada jednak na ziemię w postaci tlenków. Jest to depozycja sucha (rys. 2.10). Dopiero po dotarciu do ziemi, w zbiornikach wodnych lub w wodzie glebowej, cząstki zanieczyszczeń rozpuszczają się i powstają kwasy. Depozycja sucha zachodzi zwykle w pobliżu źródeł emisji, większa część związków siarki i azotu rozpuszcza się jednak w wodzie zawartej w atmosferze i wraz z prądami atmosferycznymi dociera daleko od źródeł emisji. Opady o kwasowości <5 pH w latach 1980. występowały niemal na całym obszarze Europy, na morzach i oceanie w otoczeniu Japonii oraz wc wschodniej części Stanów Zjednoczonych i Kanady (Jakubiak, 1991). Teraz sytuacja nieco poprawiła się, ale można oczekiwać, że nowe ogniska emisji zanieczyszczeń powstają w szybko rozwijających się krajach, np. w Chinach.

Podłoże atmosfery, w zależności od budowy, ma rozmaite możliwości zobojętniania kw aśnych opadów. Podłoże zawierające wapń, magnez lub potas ma silny odczyn zasadowy i potrafi zobojętnić opad o znacznej kwasowości. Szczególnie wrażliwe jest podłoże granitowe. Wskaźnik pH wody w jeziorach, leżących na skalach granitowych szybko spada. Kwasowość wody wynika z zawartości w niej jonów wodorowych H⁺. Zdolność gleby do zobojętniania polega na absorbowaniu jonów wodorowych i uwalnianiu innych, np. wapnia Ca, magnezu Mg, potasu K. glinu Al, manganu Mn i soli amonowych NH₄. Gleba zawiera wtedy mniej składników pokarmowych, takich jak azot, fosfor, potas i magnez.

Już niewielki spadek pH wpływu znacząco na faunę i florę ekosystemów wodnych. Najhardziej wrażliwe są plaży i skorupiaki. Spada populacja mięczaków, zooplanktonu, zielony^ gjonćw, okrzemek, u także grzybów i bakterii. Spośród krajowych ryb najwrażliwsze są gatunki ki%w*iwatc, następnie plocie, okonie i szczupaki, te ostatnie wytrzymują jeszcze pH • 4,5. W kwaśnej wodzie zostają tylko owady i niektóre rośliny.

Ubytek grzybów i bakterii w zakwaszonej wodzie spowolnia rozkład martwej materii organicznej i tym samym zmniejsza dostępność składników pokarmowych w wodzie i glebie. Zanik zielonych glonów przyczynia się do zwiększenia przezroczystości akwenów, które wydają się bardziej czyste, a woda przybiera błękitny odcień. Na ich dnie zalega nierozłożona martwa materia organiczna.

Na lądzie kwaśne deszcze zmniejszają żyzność gleb, wypłukując składniki pokarmowe. Zniszczeniu ulega flora bakteryjna oraz grzyby, przez co zahamowaniu ulega funkcja reducentów w łańcuchu troficznym. Cierpią bezpośrednio także producenci - uszkodzeniu ulega system korzeniowy roślin oraz powierzchnia liści, wskutek czego słabnie fotosynteza. Trudniej przebiega kiełkowanie i rozmnażanie roślin. Uwolnione jony różnych pierwiastków, w tym metali ciężkich, akumulowane są w kolejnych ogniwach łańcucha pokarmowego. Zaburzeniu ulega cała struktura ekosystemu - ulega on degradacji.

Łańcuch troficzny (gr. trophe - pożywienie) - szereg organizmów w ekosystemie związanych zależnością pokarmową; ogniwa łańcucha stanowią: producenci (rośliny zielone), konsumenci I rzędu (np. zwierzęta roślinożerne). II rzędu (np. drapieżniki). III rzędu (np. pasożyty) oraz redu-cenci - organizmy rozkładające materię organiczną na proste związki nieorganiczne.

Kwaśne opady powodują również zniszczenia materiałów budowlanych i wywołują gwałtowną korozję konstrukcji metalowych. Zabytkowe budowle na całym świccie uległy większemu zniszczeniu przez ostatnie kilkadziesiąt lat niż w ciągu poprzednich wieków lub nawet tysiącleci. Szczególnie wrażliwe są materiały zawierające węglan wapnia. Skutecznym sposobem zapobiegania tym szkodom jest odsiarczanie gazów spalinowych; w elektrowniach węglowych stosuje się „filtrowanie” gazów w komorach ze zgromadzoną wodą i kamieniem wapiennym; produktem reakcji zasiarczonych spalin z wodą i wapniem jest m.in. gips. Korzystne jest oczywiście stosowanie odsiarczonych paliw w silnikach samochodowych.

Charakterystyczną formę występowania zanieczyszczeń powietrza stanowi smog -mieszanina aktywnych zanieczyszczeń antropogenicznych, współwystępujących z naturalnymi składnikami powietrza i tworzących w sprzyjających warunkach meteorologicznych toksyczne związki chemiczne o znacznym stężeniu.

■

Smog - nazwa mieszaniny zanieczyszczeń atmosferycznych (ang. fog intensified by smoke - mgła wzmocniona przez dym).

■

Wyróżnia się smog kwaśny, nazywany także przemysłowym lub smogiem londyńskim, oraz smog fotochemiczny, nazywany także smogiem Los Angeles. Tylko pierwszy z nich, w sensie terminologicznym, ściśle odpowiada pojęciu smogu - rzeczywiście składa się z mgły. Zajmiemy się najpierw smogiem właściwym - londyńskim. Słynna londyńska mgła zawierała znaczne ilości sadzy (niespalonego węgla z węglowodorami) oraz związków siarki, które rozpuszczając się w wodzie zawartej we mgle tworzą siarczany, wskutek czego pH takiej mgły spada, wskazując na odczyn silnie kwasowy.

33