Det syreregn Det er den våde eller tørre udfældning af stoffer, der genererer en pH lavere end 5,6. Denne nedbør kan være våd (fortyndet i regnvand) eller tør (aflejringer af partikler eller aerosoler).
Udtrykket "sur regn" blev først foreslået af den engelske forsker Robert Angus Smith i 1850 midt i den industrielle revolution. De mest forekommende syrer, der dannes i atmosfæren, er salpetersyre og svovlsyre ved oxidation af naturlige eller kunstige forurenende stoffer..
De mest relevante forurenende stoffer er oxider: NO2, NO3, SO2, hvis naturlige kilder er vulkanudbrud, skovbrande og nedbrydning af bakterier. Kunstige kilder er gasemissioner fra afbrænding af fossile brændstoffer (industriel aktivitet og biltrafik).
Sur regn medfører negative påvirkninger på miljøet, såsom forsuring af jord og vand, der påvirker levende væsener, inklusive mennesker. Ligeledes er jord og vand forurenet med tungmetaller, og eutrofiering forekommer i vandområder..
På vegetationsniveau opstår direkte skader på bladene, og plantevækst påvirkes. Derudover immobiliserer jordforsuring næringsstoffer og påvirker mycorrhizae (jordsvampe). Tilsvarende er bygninger, maskiner, monumenter og kunstværker udsat for elementerne alvorligt oxideret eller eroderet af virkningen af udfældede syrer..
For at afhjælpe effekten af sur regn kan der tages nogle vigtige foranstaltninger, såsom at beskytte monumenterne og korrigere forsuring af jord og vand. Imidlertid er den grundlæggende løsning for sur regn at reducere emissionen til atmosfæren af kemiske forbindelser, der er forløbere for dannelsen af syrer..
Artikelindeks
Syreregnfænomenet begynder med emissionen til atmosfæren af kemiske forbindelser, der er forløbere for dannelsen af syrer. Disse forbindelser kan udsendes af naturlige eller kunstige kilder.
Naturlige kilder inkluderer vulkanudbrud, vegetationsbrande og havemissioner. Da kunstige kilder virker industrielle emissioner, emissioner fra forbrændingsmotorkøretøjer eller forbrænding af affald.
Disse kilder udsender forskellige forbindelser, der kan danne syrer i atmosfæren. De vigtigste er imidlertid nitrogenoxider og svovloxider.
Kvælstofoxider er kendt som NOx og inkluderer nitrogendioxid (NO2) og nitrogenoxid (NO). For sin del er svovloxid SO2 eller svovldioxid.
Fænomenet sur regn forekommer i troposfæren (atmosfærisk zone, der går fra jordoverfladen til en højde på 16 km).
I troposfæren kan luftstrømme føre disse forbindelser over enhver del af planeten, hvilket gør det til et globalt problem. I denne proces interagerer nitrogen og svovloxider med andre forbindelser for at danne henholdsvis salpetersyre og svovlsyre..
Kemiske reaktioner kan udføres enten på faste partikler i suspension eller i dråber vand i suspension..
Salpetersyre dannes hovedsageligt i gasfasen på grund af dens lave opløselighed i vand. For sin del er svovlsyre mere opløseligt i vand og er den vigtigste bestanddel af sur regn.
Til dannelse af salpetersyre (HNO3) reagerer nitrogenoxider med vand med radikaler såsom OH (i mindre grad med HO2 og CH3O2) eller med troposfærisk ozon (O3).
I tilfælde af produktion af svovlsyre (H2SO4) deltager også radikalerne OH, HO2, CH3O2, vand og ozon. Derudover kan det dannes ved at reagere med hydrogenperoxid (H2O2) og forskellige metaloxider..
H2CO3 dannes takket være den fotokemiske reaktion af kuldioxid med atmosfærisk vand.
HCI repræsenterer kun 2% sur regn, og dens forløber er methylchlorid (ClCH3). Denne forbindelse kommer fra havene og oxideres af OH-radikaler til dannelse af saltsyre..
Når de sure forbindelser (salpetersyre eller svovlsyre og i mindre grad saltsyre) er dannet, vil de udfælde.
Udfældning kan ske ved aflejring af de suspenderede partikler, hvori forsuringsreaktionen har fundet sted i gasfasen. En anden måde er, at kondensvand, hvor syrene blev dannet, udfældes i regnen.
Den naturlige surhedsgrad af regn er tæt på en pH-værdi på 5,6, skønt værdier på 5. I nogle ikke-forurenede områder er disse lave pH-værdier forbundet med tilstedeværelsen af syrer af naturlig oprindelse..
Det anses for, at regn afhængigt af pH-niveau kan klassificeres i:
a) Let surt (pH mellem 4,7 og 5,6)
b) Medium syre (pH mellem 4,3 og 4,7)
c) Stærkt sur (pH mindre end eller lig med 4,3).
Hvis regnen har en koncentration> 1,3 mg / L af nitrater og> 3 mg / L for sulfater, anses forureningen for at være høj.
Sur regn består i mere end to tredjedele af tilfældene ved tilstedeværelsen af svovlsyre efterfulgt i overflod af salpetersyre. Andre komponenter, der kan bidrage til surhedsgraden i regnen, er saltsyre og kulsyre..
Svovlsyreproduktion kan forekomme i gasfasen eller i væskefasen.
Kun 3-4% af SO2 oxideres i gasfasen til dannelse af svovlsyre. Der er mange veje til dannelse af svovlsyre fra gasformige forløbere, her vises reaktionen af SO2 med troposfærisk ozon.
Reaktionen finder sted i to faser:
1. - Svovldioxid reagerer med troposfærisk ozon, der genererer svoveltrioxid og frigiver ilt.
SO2 + O3 = SO3 + O2
2.- Derefter oxideres svoveltrioxidet med vanddamp og producerer svovlsyre.
SO3 + H2O = H2SO4
I dråberne af vand, der danner regnen, kan svovlsyre produceres på flere måder:
1.- SO2 opløses i vand, der genererer svovlsyre, og dette oxideres af hydrogenperoxid:
SO2 + H2O = H2SO2
H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O
2.- Fotokatalytisk mekanisme: I dette tilfælde aktiveres metaloxidpartikler (jern, zink, titanium) takket være sollysets virkning (fotokemisk aktivering) og oxiderer SO2-dannende svovlsyre.
Troposfærisk ozon O3 producerer transformation af NO2 til HNO3 i en tretrins proces:
1.- NO2 + O3 = NO3 + O2
2.- NO3 + NO2 = N205
3.- N2O5 + H2O = 2HNO3
Virkningen af sur regn på jorden varierer afhængigt af dens sammensætning. For eksempel har jord af kalkholdig, basaltisk og magtagtig oprindelse større kapacitet til at neutralisere surhed..
Jord, der er rig på kvarts som inaktivt materiale, er ikke i stand til at regulere syreindholdet. I jord, hvor sur regn øger surheden, frigøres og transporteres metalioner, der er giftige for planter og dyr..
Et relevant tilfælde er opløsningen af aluminosilikater, som frigiver aluminiumioner, der er meget skadelige for vegetationen..
Generelt reducerer jordens surhed tilgængeligheden af næringsstoffer til planter. Derudover fremmer det frigivelse og vask af calcium, hvilket forårsager mangler i planter.
I de fleste tilfælde ser sur regn ikke ud eller smager anderledes end normal regn, og det genererer heller ikke fornemmelser på huden. Dets virkninger på menneskers sundhed er indirekte, og det forårsager sjældent hudskader på grund af ekstrem surhed..
Et af problemerne med sur regn er, at tungmetaller frigøres og transporteres ved at sænke pH-værdier under 5. Disse forurenende stoffer som aluminium og cadmium kan komme ind i underjordiske akviferer.
Hvis vandet fra disse forurenede akviferer passerer i brønde, der anvendes til konsum, kan det medføre alvorlig sundhedsskade.
Konstruktioner, monumenter og skulpturer lavet af kalksten eller marmor er hårdt ramt af sur regn. Dette er ret alvorligt, da mange historiske bygninger og kunstværker er bygget med disse materialer..
I tilfælde af kalksten forårsager sur regn regn af kalksten og forårsager omkrystallisation af calcit. Denne omkrystallisering producerer hvidlige toner på overfladen..
I det specifikke tilfælde af regn med svovlsyre forekommer fænomenet sulfatering. Gennem denne proces omdannes bjergoverfladen til gips, og der frigøres CO2..
Selvom marmor er mere modstandsdygtig, påvirkes det også af sur regn. I dette tilfælde forekommer eksfoliering af stenen, hvorfor overfladiske lag af den løsnes.
I nogle bygninger er den strukturelle forringelse mindre, men også med negative virkninger. F.eks. Gør tørre syreaflejringer mure beskidte, hvilket øger vedligeholdelsesomkostningerne.
Sur regn forårsager korrosion af metaller på grund af fænomenet oxidation. Dette medfører enorme økonomiske tab, da strukturer, udstyr, maskiner og køretøjer med metaldele er hårdt ramt..
Sur regn ændrer den naturlige balance i vand- og terrestriske økosystemer.
Lentic vandmasser er mere modtagelige for forsuring, fordi de er lukkede økosystemer. Derudover har ophobning af syrer i vandet negative konsekvenser for det liv, det huser..
En anden konsekvens af forsuring er udfældningen af nitrater gennem regn, som forårsager eutrofiering i vandområder. Overskydende næringsstoffer reducerer tilgængelig ilt og påvirker vandlevende dyrs overlevelse negativt.
En anden indirekte negativ virkning er indføring af tungmetalioner fra det jordbaserede miljø i vandområder. Disse ioner frigives i jorden ved virkningen af hydroniumioner, når surheden øges..
De mest alvorlige problemer forårsaget af jordforsuring er immobiliteten af essentielle næringsstoffer og stigningen i giftige metaller..
For eksempel frigives aluminium og magnesium fra jordpartikler ved at blive erstattet med brint. Aluminium påvirker strukturen og funktionen af rødderne og reducerer absorptionen af calcium, der er essentielt for planter.
På den anden side forårsager forsuring af jord skader på mycorrhizae (rodassocierede svampe), som er vigtige i skovens dynamik..
Svovlsyre forårsager direkte skade på blade ved at nedbryde klorofyl og producere klorose (gulfarvning af bladet). I nogle arter falder vækst og produktion af levedygtige frø.
Padder (frøer og padder) er særligt modtagelige for virkningerne af surhed i vandet. Nogle skader er direkte skader og nedsat forsvar mod patogener (især hudsvampe).
Bundlinjen for sur regn er at reducere udslip til miljøet af kemiske syreforløbere. Den vigtigste af disse er svovl- og nitrogenoxider.
Dette har dog nogle vanskeligheder, da det indebærer at påvirke de økonomiske og udviklingsmæssige interesser hos virksomheder og lande. For eksempel er en af hovedkilderne til svovldioxid forbrænding af kul, som repræsenterer mere end 70% af energien i Kina..
Der er nogle teknologiske alternativer, der kan hjælpe med at reducere emissioner. For eksempel inkorporerer de såkaldte "fluidiserede senge" i industrien absorberende stoffer (kalksten eller dolomit), der bevarer SO2. I tilfælde af motorkøretøjer og forbrændingsmotorer generelt overholder katalysatorer også en reduktion af SO2-emissioner.
På den anden side har nogle lande gennemført specifikke programmer for reduktion af syreregn. For eksempel udviklede USA National Acid Precipitation Assessment Program (NAPAP). Blandt nogle af de foranstaltninger, der er overvejet af NAPAP, er implementeringen af brugen af brændstoffer med lavt svovlindhold.
En anden mulig foranstaltning er udskiftning af flåden med elbiler for at reducere både sur regn og global opvarmning. Men selvom teknologien findes for at opnå dette, har pres fra bil- og olieindustrien forsinket beslutninger i denne henseende. Andre faktorer, der påvirker, er kulturelle elementer relateret til den hastighed, som et køretøj ønsker at nå..
I nogle tilfælde kan pH i jord og vand øges ved tilsætning af alkalier, for eksempel ved at inkorporere store mængder kalk. Denne praksis er dog ikke mulig i meget store arealer..
Der er forskellige metoder til at beskytte eller i det mindste reducere forringelsen af stenen under påvirkning af sur regn. En af disse metoder er at vaske den med damp eller varmt vand..
Kemiske midler, såsom flussyre eller ammoniumbifluorid, kan også anvendes. Når den er vasket, kan stenen forsegles ved at anvende specielle produkter, der tilstopper porerne, såsom bariumhydroxid.
Korroderede metaloverflader kan beskyttes ved belægning med et ikke-ætsende metal, såsom zink..
Til dette kan elektroafsætning anvendes, eller metalstrukturen, der skal beskyttes, kan nedsænkes i det beskyttende metal i flydende tilstand..
Endnu ingen kommentarer