สาเหตุและผลเสียของฝนกรด กระบวนการก่อตัวของฝนกรด: เหตุใดจึงเป็นอันตรายต่อคน?
อุกกาบาตที่มีค่า pH ต่ำกว่าปกติและมีสารอันตรายคือฝนกรด อาจเป็นหิมะ หมอก ฝน หรือลูกเห็บ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดในชั้นบรรยากาศและบนโลกสามารถนำไปสู่ภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมได้
เมื่อสองสามทศวรรษที่แล้ว มีเพียงชุมชนวิทยาศาสตร์เท่านั้นที่กังวลเกี่ยวกับผลกระทบด้านลบของปรากฏการณ์นี้ ปัจจุบันนี้ก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากไม่เพียงแต่ในโลกวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงประชาชนทั่วไปตลอดจนหน่วยงานภาครัฐต่างๆ ด้วย
การนำทางอย่างรวดเร็วผ่านบทความ
ประวัติความเป็นมาของปัญหา
ผลของการตกตะกอนที่มีดัชนีน้ำลดลงต่อสิ่งแวดล้อมได้รับการสรุปโดยนักเคมีชาวอังกฤษ R. Smith เมื่อกว่าร้อยปีก่อน นักวิทยาศาสตร์เริ่มสนใจเรื่องหมอกควันและสารต่างๆ ในองค์ประกอบของหมอกควัน แนวคิดเรื่องความเป็นกรดจึงถือกำเนิดขึ้น ซึ่งได้รับการปฏิเสธทันทีโดยชุมชนวิทยาศาสตร์ขั้นสูงในสมัยนั้น สิบปีต่อมา เพื่อนร่วมงานของเขาเริ่มพูดถึงดัชนีไฮโดรเจนอีกครั้ง
นักเคมีและวิศวกร เอส. อาร์เรเนียส ตีพิมพ์รายงานเกี่ยวกับสารเคมีที่สามารถปล่อยไฮโดรเจนแคตไอออนได้ เขาดึงความสนใจของนักวิทยาศาสตร์อีกครั้งถึงความเป็นอันตรายของการตกตะกอนดังกล่าว อันตรายจากปรากฏการณ์ และกลายเป็นบุคคลที่บัญญัติคำว่า: กรด/เบส ตั้งแต่นั้นมา ตัวชี้วัดเหล่านี้ถือเป็นระดับกรดในสิ่งแวดล้อมทางน้ำ
สวานเต้ อาร์เรเนียส
องค์ประกอบหลักของไฮโดรเมต์คือส่วนประกอบที่เป็นกรด สารนี้คือกรดโมโนเบสิก (ซัลฟิวริกและไนตริก) การตกตะกอนจากก๊าซที่ทำปฏิกิริยากัน (คลอรีนและมีเทน) นั้นพบได้น้อยกว่า องค์ประกอบจะเป็นอย่างไรขึ้นอยู่กับว่าของเสียเคมีชนิดใดรวมกับน้ำ
กล่าวโดยสรุป กลไกการเกิดปรากฏการณ์นี้คือการรวมกันของออกไซด์ที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศกับโมเลกุลของน้ำ ในระหว่างปฏิกิริยาจะเกิดการก่อตัวของส่วนประกอบทางเคมี - กรดซัลฟูริกและกรดไนตริก
เหตุผลในการปรากฏตัว
ไฮโดรอุกกาบาตที่มีระดับ pH ต่ำมีสาเหตุมาจากความเข้มข้นของซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศ สารประกอบเข้าสู่ชั้นบรรยากาศไม่ว่าจะโดยธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น แหล่งธรรมชาติได้แก่:
สาเหตุหลักคือกิจกรรมของมนุษย์ มันคืออะไร? ปัจจัยที่ทำให้เกิดฝนตกคือมลพิษทางอากาศ มลพิษที่มีชื่อเสียงที่สุดคือการขนส่งทางถนนและโรงไฟฟ้าพลังความร้อน มีบทบาทสำคัญในการเกิดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศโดยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากสถานประกอบการอุตสาหกรรมและการทดสอบนิวเคลียร์ อุกกาบาตที่มีกรดจะเกิดขึ้นในปริมาณมากในบริเวณที่มีการปล่อยจรวดอวกาศ
วอสตอชนี คอสโมโดรม การเปิดตัวยานปล่อย Soyuz-2.1b พร้อมดาวเทียม 19 ดวง
อุกกาบาตที่มีกรดไม่เพียงแต่เป็นหิมะหรือหมอกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมฆฝุ่นด้วย เกิดขึ้นเมื่อก๊าซและไอระเหยพิษลอยขึ้นสู่อากาศในช่วงสภาพอากาศแห้ง
สาเหตุหลักอยู่ที่การปล่อยสารอันตรายจำนวนมากออกสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งสำคัญที่นี่ ได้แก่ การผลิตสารเคมี สถานที่จัดเก็บน้ำมันและน้ำมันเบนซิน และตัวทำละลาย ซึ่งถูกใช้โดยองค์กรธุรกิจและในชีวิตประจำวันมากขึ้นเรื่อยๆ ทุกปี ปัญหาการตกตะกอนของกรดจะรุนแรงมากในพื้นที่ที่มีการแปรรูปโลหะเข้มข้น การผลิตนำไปสู่การปรากฏตัวของซัลเฟอร์ออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายต่อพืชและสัตว์อย่างไม่อาจซ่อมแซมได้
จากทั้งหมดที่กล่าวมา อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับมลภาวะในชั้นบรรยากาศจากของเสียพิษจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน ก๊าซลอยขึ้นสู่อากาศและทำให้เกิดออกซิเดชัน สาเหตุหนึ่งคือสารประกอบไนโตรเจนถูกปล่อยออกมาในระหว่างการผลิตวัสดุก่อสร้าง การก่อสร้างอาคาร และการก่อสร้างถนน นอกจากนี้ยังมักส่งผลให้เกิดตะกอนที่มีค่า pH ต่ำ
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ:
- บนดาวศุกร์ หมอกควันเกิดจากความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกในชั้นบรรยากาศ
- บนดาวอังคาร หินปูนและหินอ่อนก็ถูกกัดกร่อนด้วยกรดพิษที่ตกลงมาในรูปของหมอก
ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการตกตะกอนดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าปัญหาฝนกรดมีมานานหลายล้านปีแล้ว อิทธิพลของพวกเขาเป็นที่รู้จักบนโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ เกือบ 300 ล้านปีก่อน การก่อตัวของฝนกรดทำให้เกิดการสูญพันธุ์ถึงร้อยละ 90 ของสายพันธุ์
ผลที่ตามมาสำหรับธรรมชาติ
การตกตะกอนที่มีระดับ pH ต่ำอาจเสี่ยงต่อการรบกวนระดับโลกในชีวมณฑล พวกเขาก่อให้เกิดอันตรายอะไร? นักนิเวศวิทยาพูดถึงผลเสียของการตกตะกอนนี้:
ผลที่ตามมาสำหรับมนุษยชาติยุคใหม่
น่าเสียดายที่สารที่ก่อให้เกิดการตกตะกอนของกรดมากที่สุดนั้นมีแต่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศทุกปีเท่านั้น ฝนกรดในฐานะปัญหาสิ่งแวดล้อมทั่วโลกมีความชัดเจนและร้ายแรง การก่อตัวที่พบบ่อยที่สุดพบได้ในเดนมาร์ก สวีเดน นอร์เวย์ และฟินแลนด์ เหตุใดประเทศสแกนดิเนเวียจึงได้รับความเดือดร้อนมากกว่าประเทศอื่น ๆ ทั้งหมด? มีสาเหตุหลายประการสำหรับเรื่องนี้ ประการแรก การขนส่งลมของการก่อตัวของกำมะถันจากยุโรปกลางและสหราชอาณาจักร ประการที่สอง ทะเลสาบที่มีหินปูนต่ำทำให้เกิดฝนกรด อ่างเก็บน้ำไม่มีความสามารถในการทำให้กรดเป็นกลางได้มากนัก
ในรัสเซีย ปริมาณฝนกรดเพิ่มขึ้นทุกปี นักสิ่งแวดล้อมกำลังส่งเสียงเตือน บรรยากาศเหนือมหานครนั้นเต็มไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีและสารอันตรายมากเกินไป ฝนกรดและหมอกควันมักเกิดขึ้นบ่อยครั้งในเมืองใหญ่ในสภาพอากาศสงบ ในภูมิภาค Arkhangelsk การตกตะกอนของกรดเกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงคุณภาพต่ำ ปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในภูมิภาค Arkhangelsk ไม่ได้เปลี่ยนไปในทางที่ดีขึ้นในช่วงสิบปีที่ผ่านมาและเกิดจากการปล่อยสารเคมีออกสู่ชั้นบรรยากาศ เหล่านี้เป็นกรดซัลฟิวริกและไนตริกซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของการตกตะกอนของกรด สถานการณ์ในคาซัคสถานยังไม่ดีที่สุด การตกตะกอนของกรดนั้นสัมพันธ์กับการพัฒนาของแหล่งสะสมในเหมืองและกิจกรรมของสถานที่ทดสอบขนาดใหญ่
ผลเสียอันเป็นผลมาจากฝนกรดพบได้ในทุกประเทศโดยไม่มีข้อยกเว้น ผลจากการสูญเสีย ไม่เพียงแต่สิ่งแวดล้อมเท่านั้นที่ได้รับผลกระทบ โรคเรื้อรัง เช่น โรคภูมิแพ้ และโรคหอบหืด กำลังกลายเป็นโรคที่รุนแรงมากขึ้นในหมู่ประชากร ปัญหาเริ่มรุนแรงมากขึ้นเนื่องจากส่งผลเสียต่อสุขภาพของคนยุคใหม่อย่างมาก ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์แล้วว่าทำให้เกิดเนื้องอกมะเร็งเพิ่มขึ้น สาเหตุหลักของการตกตะกอนคือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตราย ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ นี่คือเหตุผลที่แพทย์แนะนำว่าอย่าออกไปกลางสายฝน ป้องกันตัวเองด้วยเสื้อกันฝนและร่ม และล้างมือให้สะอาดหลังจากเดินเล่น ผลที่ตามมาอาจเป็นอาการมึนเมาและการสะสมของสารพิษในร่างกายอย่างค่อยเป็นค่อยไป
เด็ก คนหนุ่มสาว และผู้สูงอายุต้องทนทุกข์ทรมานจากโรคภูมิแพ้และโรคหอบหืด
หากคุณถามคำถาม: ตั้งชื่อพื้นที่ที่เกิดฝนกรดบ่อยที่สุดใช่หรือไม่? คำตอบนั้นค่อนข้างง่าย: ในสถานที่ที่มีอุตสาหกรรมและยานพาหนะต่างๆ กระจุกตัวมากที่สุด อย่างไรก็ตาม การระบุภูมิภาคอันดับต้นๆ ในเรื่องนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ทำไมฝนกรดถึงเป็นอันตราย? เนื่องจากลมเปลี่ยนทิศทาง ฝนจึงอาจตกจากมหานครหรือสถานที่ทดสอบเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร
มาตรการควบคุม
สาเหตุของการตกตะกอนของกรดได้รับการศึกษามาค่อนข้างครบถ้วนแล้ว อย่างไรก็ตาม ปัญหาของอุกกาบาตที่เป็นกรดกลับเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับวิธีการจัดการกับฝนกรด แต่ขนาดของภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมกลับเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างของการแก้ปัญหามีให้เห็นในประเทศที่พัฒนาแล้วหลายประเทศ
ฝนกรดในฐานะปัญหาสิ่งแวดล้อมทั่วโลก ควบคู่ไปกับปัญหาหลุมโอโซน ยังไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงและรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์และนักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมหลายคนเชื่อว่าเนื่องจากการพัฒนาของเศรษฐศาสตร์สมัยใหม่จึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำเช่นนั้น สำหรับคำถาม: อธิบายแสดงหลักฐานนำเสนอกราฟและตารางการศึกษาที่บ่งชี้ระดับอันตรายต่อธรรมชาติและมนุษย์ที่เพิ่มขึ้น วิธีแก้ปัญหาคือการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตราย สาเหตุของปรากฏการณ์เชิงลบจะต้องถูกกำจัด เมื่อต้องการทำเช่นนี้ให้ใช้วิธีการต่อไปนี้ในการต่อสู้กับฝนกรด:
- การลดปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงช่วยลดสาเหตุของการตกตะกอนของกรด
- การทำงานของท่อสูงในสถานประกอบการแสดงถึงวิธีการที่ทันสมัยในการแก้ปัญหา
- เทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงช่วยลดสาเหตุและผลที่ตามมาของการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย
- การปูนในอ่างเก็บน้ำก็เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาเช่นกัน
เป็นที่น่าสังเกตว่ายังไม่มีคำแนะนำว่าในอนาคตอันใกล้วิธีการจะถูกสร้างขึ้นเพื่อลดผลกระทบด้านลบของการตกตะกอนของกรดต่อมนุษย์และธรรมชาติ
ประวัติความเป็นมาของคำนี้
คำว่า "ฝนกรด" ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นเป็นครั้งแรกในปีนี้โดยนักวิจัยชาวอังกฤษ โรเบิร์ต สมิธ หมอกควันสไตล์วิคตอเรียนในแมนเชสเตอร์ดึงดูดความสนใจของเขา และถึงแม้นักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นปฏิเสธทฤษฎีการมีอยู่ของฝนกรด แต่ในปัจจุบันก็ไม่มีใครสงสัยเลยว่าฝนกรดเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้สิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำ ป่าไม้ พืชผล และพืชพรรณเสียชีวิต นอกจากนี้ ฝนกรดยังทำลายอาคารและอนุสรณ์สถานทางวัฒนธรรม ท่อส่งน้ำ ทำให้รถยนต์ใช้งานไม่ได้ ลดความอุดมสมบูรณ์ของดิน และอาจนำไปสู่โลหะที่เป็นพิษซึมเข้าไปในชั้นหินอุ้มน้ำ น้ำฝนธรรมดาก็เป็นสารละลายที่มีความเป็นกรดเล็กน้อยเช่นกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสารในชั้นบรรยากาศตามธรรมชาติ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ทำปฏิกิริยากับน้ำฝน สิ่งนี้ทำให้เกิดกรดคาร์บอนิกอ่อน (CO2 + H2O -> H2CO3) - แม้ว่าค่า pH ในอุดมคติของน้ำฝนจะอยู่ที่ 5.6-5.7 แต่ในชีวิตจริงความเป็นกรด (pH) ของน้ำฝนในพื้นที่หนึ่งอาจแตกต่างจากความเป็นกรดของน้ำฝนในอีกพื้นที่หนึ่ง ประการแรก ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซที่มีอยู่ในบรรยากาศของพื้นที่เฉพาะ เช่น ซัลเฟอร์ออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ ในปี 2009 Svante Arrhenius นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนได้บัญญัติศัพท์สองคำ ได้แก่ กรดและเบส เขาเรียกกรดว่าสารที่เมื่อละลายในน้ำจะเกิดไอออนไฮโดรเจนที่มีประจุบวกอิสระ (H+) เขาเรียกสารฐานซึ่งเมื่อละลายในน้ำจะเกิดไอออนไฮดรอกไซด์ที่มีประจุลบอิสระ (OH-) คำว่า pH ใช้เป็นตัวบ่งชี้ความเป็นกรดของน้ำ คำว่า pH แปลจากภาษาอังกฤษ หมายถึงตัวบ่งชี้ระดับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน
ปฏิกิริยาเคมี
ควรสังเกตว่าแม้แต่น้ำฝนธรรมดาก็ยังมีปฏิกิริยาที่เป็นกรดเล็กน้อย (pH ประมาณ 6) เนื่องจากมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ฝนกรดเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับสารมลพิษ เช่น ซัลเฟอร์ออกไซด์ (SO2) และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ต่างๆ สารเหล่านี้ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยการขนส่งทางถนนอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของวิสาหกิจโลหะและโรงไฟฟ้า สารประกอบซัลเฟอร์ (ซัลไฟด์, ซัลเฟอร์พื้นเมืองและอื่น ๆ ) มีอยู่ในถ่านหินและแร่ (โดยเฉพาะซัลไฟด์จำนวนมากในถ่านหินสีน้ำตาล) เมื่อเผาหรือคั่วจะเกิดสารประกอบระเหย - ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) - SO 2 - ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ซัลเฟอร์ ออกไซด์ (VI) - SO 3 - ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ - H 2 S (ในปริมาณเล็กน้อยโดยมีการเผาไหม้ไม่เพียงพอหรือการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ที่อุณหภูมิต่ำ) สารประกอบไนโตรเจนหลายชนิดพบได้ในถ่านหิน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพีท (เนื่องจากไนโตรเจน เช่น ซัลเฟอร์ เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างทางชีวภาพซึ่งเป็นที่มาของแร่ธาตุเหล่านี้) เมื่อฟอสซิลดังกล่าวถูกเผา ไนโตรเจนออกไซด์ (กรดออกไซด์, แอนไฮไดรด์) จะเกิดขึ้น - ตัวอย่างเช่นไนโตรเจนออกไซด์ (IV) NO 2 ทำปฏิกิริยากับน้ำในชั้นบรรยากาศ (มักอยู่ภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์เรียกว่า "ปฏิกิริยาโฟโตเคมีคอล") พวกมันกลายเป็นสารละลายกรด - ซัลฟิวริก, ซัลเฟอร์, ไนโตรเจนและไนโตรเจน จากนั้นพร้อมกับหิมะหรือฝน พวกมันก็ตกลงสู่พื้น
ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ
ผลกระทบของฝนกรดเกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกา เยอรมนี สาธารณรัฐเช็ก สโลวาเกีย เนเธอร์แลนด์ สวิตเซอร์แลนด์ ออสเตรเลีย สาธารณรัฐในอดีตยูโกสลาเวีย และประเทศอื่นๆ ทั่วโลก ฝนกรดส่งผลเสียต่อแหล่งน้ำ เช่น ทะเลสาบ แม่น้ำ อ่าว สระน้ำ ซึ่งเพิ่มความเป็นกรดจนถึงระดับที่พืชและสัตว์ตายในนั้น ผลกระทบของฝนกรดต่อแหล่งน้ำมีสามขั้นตอน ระยะแรกคือระยะเริ่มต้น ด้วยความเป็นกรดของน้ำที่เพิ่มขึ้น (ค่า pH น้อยกว่า 7) พืชน้ำเริ่มตายทำให้สัตว์อื่น ๆ ขาดแหล่งสะสมอาหารปริมาณออกซิเจนในน้ำลดลงและสาหร่าย (สีน้ำตาลเขียว) เริ่มอย่างรวดเร็ว พัฒนา. ระยะแรกของการเกิดยูโทรฟิเคชั่น (การบึง) ของอ่างเก็บน้ำ ที่ความเป็นกรด pH6 กุ้งน้ำจืดจะตาย ขั้นตอนที่สอง - ความเป็นกรดเพิ่มขึ้นเป็น pH5.5 แบคทีเรียด้านล่างตายซึ่งสลายสารอินทรีย์และใบไม้และเศษอินทรีย์เริ่มสะสมที่ด้านล่าง จากนั้นแพลงก์ตอนก็ตาย - สัตว์ตัวเล็ก ๆ ที่เป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารของอ่างเก็บน้ำและกินสารที่เกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียสลายสารอินทรีย์ ขั้นตอนที่สาม - ความเป็นกรดสูงถึง pH 4.5 ปลาทั้งหมดกบและแมลงส่วนใหญ่ตาย ระยะที่หนึ่งและสองสามารถย้อนกลับได้เมื่อฝนกรดบนอ่างเก็บน้ำหยุดลง เมื่ออินทรียวัตถุสะสมที่ด้านล่างของแหล่งน้ำ โลหะที่เป็นพิษก็เริ่มรั่วไหลออกมา ความเป็นกรดของน้ำที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของโลหะอันตราย เช่น อลูมิเนียม แคดเมียม และตะกั่วจากตะกอนและดิน โลหะที่เป็นพิษเหล่านี้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ ผู้ที่ดื่มน้ำที่มีสารตะกั่วสูงหรือรับประทานปลาที่มีสารปรอทสูงอาจป่วยหนักได้ ฝนกรดส่งผลเสียมากกว่าแค่สิ่งมีชีวิตในน้ำ อีกทั้งยังทำลายพืชพรรณบนบกด้วย นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแม้ว่ากลไกนี้จะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่ “ส่วนผสมที่ซับซ้อนของมลพิษ รวมทั้งการตกตะกอนของกรด โอโซน และโลหะหนัก ล้วนนำไปสู่ความเสื่อมโทรมของป่าไม้รวมกัน การศึกษาวิจัยชิ้นหนึ่งประเมินความสูญเสียทางเศรษฐกิจจากฝนกรดในสหรัฐอเมริกาไว้ที่ 13 ล้านดอลลาร์ต่อปีบนชายฝั่งตะวันออก และภายในสิ้นศตวรรษนี้ ความสูญเสียจะสูงถึง 1.750 พันล้านดอลลาร์จากการสูญเสียป่าไม้ การสูญเสียพืชผลมูลค่า 8.300 พันล้านดอลลาร์ (ในลุ่มแม่น้ำโอไฮโอเพียงแห่งเดียว) และค่ารักษาพยาบาล 40 ล้านดอลลาร์ในมินนิโซตาเพียงแห่งเดียว วิธีเดียวที่จะเปลี่ยนสถานการณ์ให้ดีขึ้นตามที่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนกล่าวไว้คือการลดปริมาณการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายออกสู่ชั้นบรรยากาศ
วรรณกรรม
มูลนิธิวิกิมีเดีย
2010.
ดูว่า "ฝนกรด" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร: - (ฝนกรด) การตกตะกอน (รวมถึงหิมะ) ทำให้เป็นกรด (pH ต่ำกว่า 5.6) เนื่องจากปริมาณการปล่อยก๊าซอุตสาหกรรมในอากาศที่เพิ่มขึ้นส่วนใหญ่เป็น SO2, NO2, HCl เป็นต้น ซึ่งเป็นผลมาจากฝนกรดเข้าสู่ชั้นผิวดิน และ...
พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่<4,5. Образуются при взаимодействии атмосферной влаги с транспортно промышленными выбросами (главным образом серы диоксид, а также азота … - (ฝนกรด) มีลักษณะเป็นกรดสูง (ส่วนใหญ่เป็นกรดซัลฟิวริก) ค่าพีเอช
สารานุกรมสมัยใหม่ฝนกรด - ฝนที่เกิดจากมลภาวะในบรรยากาศที่มีซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีผลฆ่าเชื้อทางชีวภาพต่อการตายของปลา (ตัวอย่างเช่นในน่านน้ำของสแกนดิเนเวียเนื่องจากการถ่ายโอนการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในเมืองอุตสาหกรรมของอังกฤษ) พจนานุกรมนิเวศวิทยา. อัลมา อาตะ:...... ...
พจนานุกรมนิเวศวิทยาฝนกรด - – ฝนตกที่มีค่า pH 5.6 เคมีทั่วไป: หนังสือเรียน / A.V. Zholnin ...
- (ฝนกรด), การตกตะกอน (รวมถึงหิมะ), ทำให้เป็นกรด (pH ต่ำกว่า 5.6) เนื่องจากปริมาณการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมในอากาศที่เพิ่มขึ้น, ส่วนใหญ่เป็น SO2, NO2, HCl ฯลฯ เป็นผลมาจากฝนกรดเข้าสู่ชั้นผิว ดิน ... พจนานุกรมสารานุกรม
มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงประเภทหนึ่งคือการตกตะกอนของหยดกรดกำมะถันและกรดไนตริกกับฝนอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์ที่ปล่อยออกสู่อากาศโดยสถานประกอบการอุตสาหกรรมและการขนส่ง... ... สารานุกรมทางภูมิศาสตร์
สารานุกรมสมัยใหม่- (ฝนกรด), สารเคมี มลพิษของแหล่งน้ำ พืช และสัตว์ที่เกิดจากการปล่อยก๊าซไอเสียอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ความเป็นกรดของฝน หิมะ และหมอก เพิ่มขึ้นเนื่องจากการดูดซับก๊าซไอเสีย ส่วนใหญ่... ... ประชาชนและวัฒนธรรม
- (ฝนกรด) เอทีเอ็ม การตกตะกอน (รวมถึงหิมะ) ทำให้เป็นกรด (pH ต่ำกว่า 5.6) เนื่องจากเพิ่มขึ้น ปริมาณอากาศอุตสาหกรรม การปล่อยก๊าซเรือนกระจก, ช. อ๊าก SO2, NO2, HCl ฯลฯ จากการที่กรดเข้าสู่ชั้นผิวของดินและแหล่งน้ำ ทำให้เกิดกรดขึ้น ซึ่ง... ... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ พจนานุกรมสารานุกรม
สารานุกรมสมัยใหม่- เกิดจากการมีอยู่ของซัลเฟอร์และไนโตรเจนไดออกไซด์ในบรรยากาศซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการออกซิเดชันของซัลเฟอร์และไนโตรเจนระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ออกซิเดชันเพิ่มเติมเกิดขึ้นในเมฆ ปฏิกิริยาที่ถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยโอโซน... ... จุดเริ่มต้นของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่
ฝนกรดคือราคาของความก้าวหน้า
นักวิทยาศาสตร์ส่งเสียงเตือนมาเป็นเวลานาน: มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมมีถึงสัดส่วนที่เหลือเชื่อ การทิ้งของเสียที่เป็นของเหลวลงแหล่งน้ำ ก๊าซไอเสียและสารเคมีระเหยสู่ชั้นบรรยากาศ และการฝังศพของนิวเคลียร์ที่ยังคงอยู่ใต้ดิน ทั้งหมดนี้ทำให้มนุษยชาติจวนจะเกิดภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม
เราได้เห็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศของโลกแล้ว: มีรายงานข่าวเกี่ยวกับปรากฏการณ์สภาพอากาศที่ไม่ปกติในบางพื้นที่เป็นครั้งคราว Green Peace ส่งเสียงเตือนเกี่ยวกับการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ของสัตว์ทุกชนิด กรด ฝนไม่ได้เป็นสิ่งที่หายาก แต่กลายเป็นแบบแผน ไหลผ่านเมืองอุตสาหกรรมเป็นประจำ บุคคลต้องเผชิญกับสถานการณ์ที่ไม่ชัดเจน: มาตรฐานการครองชีพที่เพิ่มขึ้นมาพร้อมกับความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อมซึ่งส่งผลต่อสุขภาพ ปัญหานี้ได้รับการยอมรับทั่วโลกมานานแล้ว มนุษยชาติควรคิดว่า: ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีคุ้มค่ากับผลที่ตามมาหรือไม่? เพื่อให้เข้าใจปัญหานี้ได้ดีขึ้น ลองพิจารณา "ความสำเร็จ" ประการหนึ่งของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ นั่นก็คือ ฝนกรด ซึ่งสอนกันในโรงเรียนทุกวันนี้ด้วยซ้ำ พวกมันอันตรายขนาดนั้นจริงเหรอ?
ฝนกรด: สาเหตุและผลที่ตามมา
ไม่เพียงแต่ฝนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหิมะ น้ำค้าง และแม้กระทั่งหมอกที่อาจเป็นกรดได้ จากรูปลักษณ์ของมัน
การตกตะกอนตามปกติ แต่ระดับความเป็นกรดของมันนั้นสูงกว่าปกติมากซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อม กลไกของการเกิดฝนกรดมีดังนี้: ก๊าซไอเสียและของเสียทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่มีซัลเฟอร์และโซเดียมออกไซด์ในปริมาณมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งพวกมันจับกับหยดน้ำทำให้เกิดสารละลายกรดที่มีความเข้มข้นอ่อนซึ่งตกลงสู่พื้นในรูปแบบ ของการตกตะกอน ก่อให้เกิดอันตรายต่อธรรมชาติอย่างไม่อาจแก้ไขได้ ฝนกรดเป็นพิษต่อสัตว์น้ำที่ดื่ม เมื่อเข้าไปในแหล่งน้ำ พวกมันจะค่อย ๆ ทำลายพืชและสัตว์ในท้องถิ่น ฆ่าพืชผลทางการเกษตร ล้นทุ่งนา ลงดินและวางยาพิษ การตกตะกอนดังกล่าวทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากแม้แต่กับโครงสร้างทางวิศวกรรม กัดกร่อนกำแพงหินของอาคาร และทำลายโครงสร้างรับน้ำหนักคอนกรีตเสริมเหล็ก การตกตะกอนของกรดไม่เพียงแต่เป็นชะตากรรมของเมืองใหญ่และอุตสาหกรรมเท่านั้น
โซนเมฆพิษสามารถพัดพามวลอากาศเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร และตกลงมาเหนือป่าไม้และทะเลสาบ
จะรับมือกับฝนกรดได้อย่างไร?
ผลที่ตามมาของฝนกรดไม่เพียงแต่ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเศรษฐกิจด้วย และทุกคนก็รู้เรื่องนี้ดี เหตุใดจึงไม่ใช้มาตรการรุนแรงเพื่อปรับปรุงสถานการณ์? เพื่อลดการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศจำเป็นต้องมีการลงทุนมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์: จำเป็นต้องมีการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตให้ทันสมัย เช่นเดียวกับไอเสียรถยนต์ - การเปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงประเภทที่ทันสมัยมากขึ้น ผลลัพธ์จะเห็นได้ก็ต่อเมื่อประชาคมโลกมีส่วนร่วมในการแก้ไขปัญหานี้เท่านั้น น่าเสียดายที่ในการแสวงหาความเจริญรุ่งเรืองและการเพิ่มขึ้นของ GDP รัฐบาลของหลายประเทศไม่ได้ใส่ใจกับปัญหาการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม
ฝนกรดเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรง และสาเหตุอาจมีสาเหตุมาจากมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมทั่วโลก การเกิดฝนกรดบ่อยครั้งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความกังวลในหมู่นักวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงคนทั่วไปด้วยเนื่องจากการตกตะกอนประเภทนี้ส่งผลเสียต่อสุขภาพ
ฝนกรดมีลักษณะเป็นค่า pH ต่ำ ปริมาณน้ำฝนปกติมีระดับตัวบ่งชี้นี้คือ 5.6 ควรสังเกตว่าถึงแม้จะมีการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากบรรทัดฐาน แต่ผลที่ตามมาสำหรับสิ่งมีชีวิตก็อาจร้ายแรงได้
ด้วยการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ระดับความเป็นกรดที่ลดลงอาจทำให้ปลาตายได้ เช่นเดียวกับแมลงหลายชนิดและแม้แต่สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ นอกจากนี้ ในพื้นที่ที่เกิดกรดตกตะกอน บางครั้งอาจสังเกตเห็นการเผาไหม้ของกรดบนใบของต้นไม้ และพืชบางชนิดถึงกับตาย หลายๆ คนยังรู้สึกถึงผลกระทบด้านลบจากฝนกรดอีกด้วย หลังจากอาบน้ำดังกล่าว ก๊าซพิษอาจสะสมในชั้นบรรยากาศ และการหายใจเอามวลก๊าซ-อากาศดังกล่าวเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง ผลที่ตามมาจะเกิดขึ้นไม่นานแม้จะเดินเป็นระยะทางสั้น ๆ ในระหว่างการตกตะกอนก็อาจเกิดโรคหลอดเลือดหัวใจและหลอดลมรวมถึงโรคหอบหืดได้
ฝนกรดเป็นภัยคุกคามเพียงอย่างเดียวหรือไม่?
ปัญหาฝนกรดกลายเป็นปัญหาระดับโลกมากขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ดังนั้นจึงเป็นการดีที่ประชากรโลกทุกคนจะคิดถึงบทบาทของตนไม่ว่าจะเชิงบวกหรือเชิงลบในปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้ คุณควรรู้ว่าสารอันตรายส่วนใหญ่ที่เข้าสู่อากาศเป็นผลจากกิจกรรมของมนุษย์และในทางปฏิบัติแล้วจะไม่หายไปไหน ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศและวันหนึ่งจะกลับมายังโลกพร้อมกับปริมาณน้ำฝน และผลกระทบจากฝนกรดนั้นร้ายแรงมากจนในบางกรณีอาจต้องใช้เวลาหลายร้อยปีเพื่อขจัดผลที่ตามมา
เพื่อทำความคุ้นเคยกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากฝนกรด ขอแนะนำให้ทำความเข้าใจว่าแนวคิดนี้หมายถึงอะไร นักวิชาการส่วนใหญ่เชื่ออย่างเป็นเอกฉันท์ว่าสูตรดังกล่าวถือว่าแคบเกินไปที่จะดึงศักยภาพของปัญหาระดับโลกได้อย่างเต็มที่ คุณไม่ควรศึกษาเฉพาะฝนเท่านั้น คุณต้องใส่ใจกับลูกเห็บที่เป็นกรด หมอก และหิมะ ซึ่งเป็นพาหะของสารและสารประกอบที่เป็นอันตรายด้วย เพราะกระบวนการก่อตัวส่วนใหญ่เหมือนกัน เราไม่ควรลืมว่าสภาพอากาศแห้งอย่างต่อเนื่องอาจส่งผลให้เกิดก๊าซพิษหรือเมฆฝุ่น หรือทั้งสองอย่าง แต่การก่อตัวเหล่านี้ก็เกิดจากการตกตะกอนของกรดด้วย
สาเหตุของฝนกรด
สาเหตุของฝนกรดโดยส่วนใหญ่แล้วจะขึ้นอยู่กับปัจจัยของมนุษย์โดยตรง มลพิษในบรรยากาศอย่างต่อเนื่องจากการใช้สารประกอบที่ก่อให้เกิดกรด (เช่น ซัลเฟอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไนโตรเจน ฯลฯ) ทำให้เกิดความไม่สมดุล แน่นอนว่าผู้ผลิตที่สำคัญที่สุดของสารดังกล่าวคือองค์กรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น โรงงานโลหะ โรงกลั่นน้ำมัน และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้เผาถ่านหินหรือน้ำมันเตา แม้จะมีตัวกรองและระบบทำความสะอาด แต่เทคโนโลยีสมัยใหม่ยังไม่ถึงระดับที่จะทำให้เราสามารถกำจัดไม่เพียงแต่ผลกระทบด้านลบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงของเสียจากอุตสาหกรรมด้วย
นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของฝนกรดซึ่งสัมพันธ์กับการเติบโตของยานพาหนะบนโลก ก๊าซไอเสียจำนวนมากแม้ว่าจะในปริมาณน้อย แต่ก็ยังมีส่วนทำให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดที่เป็นอันตราย และถ้าเรานับจำนวนยานพาหนะทั้งหมดก็อาจกล่าวได้ว่าระดับมลพิษถึงระดับวิกฤตแล้ว นอกเหนือจากที่กล่าวมาทั้งหมดแล้ว ยังมีสิ่งของในครัวเรือนอีกมากมายที่มีส่วนร่วม เช่น สเปรย์ฉีด สารทำความสะอาด ฯลฯ
สาเหตุอีกประการหนึ่งของฝนกรด นอกเหนือจากปัจจัยของมนุษย์แล้ว อาจเป็นกระบวนการทางธรรมชาติบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดขึ้นอาจเกิดจากการปะทุของภูเขาไฟในระหว่างที่มีการปล่อยกำมะถันจำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารประกอบก๊าซในระหว่างการสลายตัวของสารอินทรีย์แต่ละชนิด ซึ่งจะนำไปสู่มลพิษทางอากาศด้วย
กลไกการเกิดฝนกรด
สารอันตรายทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศจะเริ่มทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบของพลังงานแสงอาทิตย์ คาร์บอนไดออกไซด์ หรือน้ำ ส่งผลให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรด เมื่อรวมกับความชื้นจะระเหยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศหลังจากนั้นเมฆก็ก่อตัวขึ้น ดังนั้น การก่อตัวของฝนกรดจึงเกิดขึ้น การก่อตัวของเกล็ดหิมะหรือลูกเห็บ ซึ่งจะคืนทุกสิ่งที่พวกมันดูดซับไว้บนโลกพร้อมกับสารเคมีอื่น ๆ
ในบางพื้นที่ของโลกมีการสังเกตความเบี่ยงเบนบางอย่างจากบรรทัดฐานภายใน 2-3 หน่วย ดังนั้นด้วยระดับความเป็นกรดที่ยอมรับได้ที่ pH 5.6 ในภูมิภาคมอสโกและจีนจึงมีกรณีฝนตกที่ระดับ pH 2.15 ไม่สามารถคาดเดาตำแหน่งที่แน่ชัดว่าฝนกรดจะเกิดขึ้นได้เพราะเป็นไปได้ว่าเมฆที่ก่อตัวอาจถูกพัดพาไปไกลจากจุดที่เกิดมลภาวะ
องค์ประกอบของฝนกรด
ส่วนประกอบหลักของฝนกรด ได้แก่ กรดซัลฟูริกและกรดซัลฟิวริก ตลอดจนการมีอยู่ของโอโซนที่เกิดขึ้นในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง นอกจากนี้ยังมีตะกอนประเภทไนโตรเจนซึ่งมีกรดไนตริกและไนตรัสเป็นส่วนประกอบหลัก ฝนกรดอาจเกิดขึ้นได้ไม่บ่อยนักเนื่องจากคลอรีนและมีเทน และแน่นอนว่าสารอันตรายอื่นๆ อาจตกพร้อมกับการตกตะกอน โดยขึ้นอยู่กับสิ่งที่อยู่ในองค์ประกอบของขยะในครัวเรือนและอุตสาหกรรมที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศในบางภูมิภาค
ทำไมฝนกรดถึงเป็นอันตราย?
ฝนกรดรวมถึงผลที่ตามมาเป็นหัวข้อของการสังเกตอย่างต่อเนื่องโดยนักวิทยาศาสตร์จากทุกประเทศ อย่างไรก็ตาม การคาดการณ์ของพวกเขาน่าผิดหวังอย่างยิ่ง การตกตะกอนที่มีค่า pH ต่ำก่อให้เกิดอันตรายไม่เพียงแต่ต่อผู้คนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพืชและสัตว์ด้วย
เมื่อฝนกรดเข้าสู่ดิน จะเป็นอันตรายต่อพืชโดยทำให้ขาดสารอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนา เหนือสิ่งอื่นใด โลหะที่เป็นพิษจะถูกดึงขึ้นสู่พื้นผิว เมื่อมีกรดความเข้มข้นสูง ต้นไม้อาจตายได้เนื่องจากการตกตะกอน ดินไม่สามารถใช้ในการปลูกพืชเพิ่มเติมได้ และต้องใช้เวลาหลายทศวรรษในการฟื้นฟู
สถานการณ์เดียวกันนี้ใช้กับอ่างเก็บน้ำ องค์ประกอบของฝนกรดทำให้เกิดความไม่สมดุลในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ หลังจากนั้นจึงเกิดปัญหามลพิษทางแม่น้ำ ส่งผลให้ปลาตายและทำให้สาหร่ายเติบโตช้าลง ผลที่ตามมาคือ อ่างเก็บน้ำ ทะเลสาบ และแม่น้ำทั้งหมดอาจยุติการดำรงอยู่เป็นเวลานาน
ก่อนตกถึงพื้น ฝนกรดไหลผ่านมวลอากาศ ทิ้งอนุภาคสารพิษไว้ในชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้ถือว่าไม่เอื้ออำนวยอย่างยิ่งเนื่องจากส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์และสัตว์ และยังสร้างความเสียหายให้กับอาคารอย่างมากอีกด้วย ดังนั้นสีและวัสดุหุ้มโครงสร้างโลหะส่วนใหญ่จึงเริ่มละลายทันทีที่ฝนตกลงมา
ปัญหาสิ่งแวดล้อมทั่วโลกของการตกตะกอนของกรด
ปัญหาสิ่งแวดล้อมทั่วโลกที่เกิดจากการสะสมของกรดอาจรวมถึง:
- การเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศของแหล่งน้ำ ส่งผลให้พืชและสัตว์สูญพันธุ์ มันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้แหล่งดังกล่าวในการดื่มเพราะโลหะหนักจะเกินมาตรฐานหลายเท่า
- ความเสียหายต่อรากและใบจะนำไปสู่การทำลายการป้องกันจากความหนาวเย็นและโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับต้นสนที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรง
- ดินปนเปื้อนสารพิษ พืชที่พบในพื้นที่ดินที่มีการปนเปื้อนจะอ่อนแอลงหรือตายไปอย่างแน่นอน องค์ประกอบที่เป็นอันตรายจะมาถึงพร้อมกับสารที่มีประโยชน์ซึ่งจะเหลืออยู่น้อยลง
อันตรายจากฝนกรดต่อผู้คน
การตายของสัตว์เลี้ยง ปลาเพื่อการพาณิชย์ พืชผล - ทั้งหมดนี้ จะส่งผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตและเศรษฐกิจของรัฐในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่น
ปลาหรือเนื้อสัตว์อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้หากรับประทานในสถานที่ที่เกิดพิษจากกรด เนื้อดังกล่าวอาจมีสารประกอบพิษหรือไอออนของโลหะหนักอยู่ในปริมาณวิกฤต หากเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ อาจทำให้เกิดอาการมึนเมาอย่างรุนแรง โรคตับหรือไตอย่างรุนแรง การอุดตันของเส้นประสาท และการเกิดลิ่มเลือด ผลกระทบบางประการของการเป็นพิษจากกรดอาจต้องใช้เวลาหลายชั่วอายุคนจึงจะปรากฏชัด
วิธีต่อสู้กับการตกตะกอนของกรด
ปัจจุบันกลุ่มเสี่ยงหลักสำหรับการตกตะกอนของกรดคือสหรัฐอเมริกา จีน และแน่นอนว่ารัสเซีย ที่จริงแล้วในรัฐเหล่านี้อุตสาหกรรมแปรรูปถ่านหินและโลหะวิทยาได้รับการพัฒนาอย่างมากดังนั้นจึงมีองค์กรดังกล่าวจำนวนมาก อย่างไรก็ตามทั้งแคนาดาและญี่ปุ่นถือเป็นอันตรายในทิศทางที่ลมจะตกตะกอน จากการศึกษาบางฉบับ หากไม่มีการใช้มาตรการป้องกัน รายชื่อรัฐดังกล่าวอาจถูกเติมเต็มด้วยผู้สมัครจำนวนมาก และไม่ต้องรอนาน
การต่อสู้กับฝนกรดในระดับท้องถิ่นแทบไม่มีประโยชน์เลย เพื่อให้สถานการณ์เปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีขึ้น จะต้องดำเนินมาตรการที่ครอบคลุม และเป็นไปได้เฉพาะกับการดำเนินการพร้อมกันและประสานงานของหลายประเทศเท่านั้น วิชาการกำลังพยายามค้นหาระบบการทำให้บริสุทธิ์ใหม่เพื่อลดการปล่อยสารอันตรายออกสู่ชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม เปอร์เซ็นต์ของการตกตะกอนของกรดยังคงเพิ่มขึ้นเท่านั้น
หากคุณมีคำถามใด ๆ ทิ้งไว้ในความคิดเห็นด้านล่างบทความ เราหรือผู้เยี่ยมชมของเรายินดีที่จะตอบพวกเขา
ฝนกรด
แนวคิดทั่วไปของ “ฝนกรด”:
คำว่า "ฝนกรด" ได้รับการประกาศเกียรติคุณครั้งแรกในปี พ.ศ. 2415 โดยนักสำรวจชาวอังกฤษ แองกัส สมิธ ซึ่งดึงดูดความสนใจไปที่หมอกควันในแมนเชสเตอร์ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นจะปฏิเสธทฤษฎีการมีอยู่ของฝนกรด แต่ในปัจจุบันก็เป็นข้อเท็จจริงที่ชัดเจนแล้วว่าฝนกรดเป็นสาเหตุหนึ่งของการตายของสิ่งมีชีวิต ป่าไม้ พืชผล และพืชพรรณประเภทอื่น ๆ นอกจากนี้ ฝนกรดยังทำลายอาคารและอนุสรณ์สถานทางสถาปัตยกรรม ทำให้โครงสร้างโลหะใช้ไม่ได้ ลดความอุดมสมบูรณ์ของดิน และอาจนำไปสู่โลหะที่เป็นพิษซึมเข้าไปในชั้นหินอุ้มน้ำ
คำว่า "ฝนกรด" หมายถึงฝนอุตุนิยมวิทยาทุกประเภท - ฝน หิมะ ลูกเห็บ หมอก ลูกเห็บ ซึ่ง pH น้อยกว่าค่า pH เฉลี่ยของน้ำฝน ซึ่งมีค่าประมาณ 5.6 ฝนที่ "สะอาด" มักจะมีสภาพเป็นกรดเล็กน้อยเสมอ เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ในอากาศจะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับน้ำฝนจนเกิดเป็นกรดคาร์บอนิกอ่อน ตามทฤษฎีแล้ว ฝนที่มีความเป็นกรดอ่อนๆ ที่ "สะอาด" ดังกล่าวควรมีค่า pH = 5.6 ซึ่งสอดคล้องกับสมดุลระหว่าง CO 2 ในน้ำและ CO 2 ในบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการมีอยู่ของสารต่างๆ ในบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง ฝนจึงไม่เคย "บริสุทธิ์" อย่างสมบูรณ์ และค่า pH ของฝนจะแปรผันจาก 4.9 เป็น 6.5 โดยมีค่าเฉลี่ยประมาณ 5.0 สำหรับเขตป่าเขตอบอุ่น นอกจาก CO 2 แล้ว สารประกอบซัลเฟอร์และไนโตรเจนหลายชนิดยังเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกโดยธรรมชาติ ซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาเป็นกรดต่อปริมาณน้ำฝน ดังนั้น “ฝนกรด” จึงสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยเหตุผลทางธรรมชาติเช่นกัน อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากการปล่อยออกไซด์ต่างๆ ตามธรรมชาติด้วยปฏิกิริยาที่เป็นกรดสู่ชั้นบรรยากาศของโลกแล้ว ยังมีแหล่งที่มาจากมนุษย์อีกด้วย ซึ่งการปล่อยก๊าซนั้นสูงกว่าก๊าซธรรมชาติหลายเท่า มลภาวะในบรรยากาศที่มีซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์จำนวนมากสามารถเพิ่มความเป็นกรดของการตกตะกอนเป็น pH = 4.0 ซึ่งเกินขีดจำกัดที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ยอมรับได้
สาเหตุของฝนกรด:
สาเหตุหลักของฝนกรดคือการปรากฏตัวในชั้นบรรยากาศของโลกของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO 2 และไนโตรเจนไดออกไซด์ NO 2 ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดซัลฟิวริกและไนตริกตามลำดับทำให้การตกของ ซึ่งบนพื้นผิวโลกส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและระบบนิเวศโดยทั่วไป
ประเภทของสารประกอบซัลเฟอร์:
สารประกอบกำมะถันที่สำคัญที่สุดที่พบในชั้นบรรยากาศโลก ได้แก่ :
1. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ – SO 2
2. คาร์บอนออกซีซัลไฟด์ – COS
3. คาร์บอนไดซัลไฟด์ – CS 2
4. ไฮโดรเจนซัลไฟด์ – เอช 2 เอส
5. ไดเมทิลซัลไฟด์ – (CH 3) 2 ส
6. ซัลเฟตไอออน – SO 4 2-
แหล่งที่มาของสารประกอบซัลเฟอร์:
แหล่งธรรมชาติของการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์สู่ชั้นบรรยากาศ:
ฉัน. การแยกทางชีวภาพ- แบบจำลองดั้งเดิมของวัฏจักรกำมะถันแทบไม่มีข้อยกเว้นแสดงให้เห็นว่ากำมะถันประมาณ 50% ปรากฏในชั้นบรรยากาศเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพในระบบนิเวศของดินและน้ำ สันนิษฐานว่าอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางจุลชีววิทยาที่เกิดขึ้นในระบบนิเวศทางธรรมชาติเหล่านี้กำมะถันจะระเหยไปในรูปของไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากระบุว่าจุลินทรีย์ผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยส่วนใหญ่ในสองวิธี:
1. การลดปริมาณซัลเฟต
2.การย่อยสลายอินทรียวัตถุ
ดีซัลโฟวิบริโอตลอดจนแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง สารลดซัลเฟต อาศัยอยู่ในหนองน้ำ หนองน้ำ และดินที่มีการระบายน้ำไม่ดีเป็นจำนวนมาก จุลินทรีย์เหล่านี้ใช้ซัลเฟตเป็นตัวรับอิเล็กตรอนขั้นสุดท้าย นอกจากนี้ กลุ่มจุลินทรีย์ที่มีขนาดใหญ่มากและหลากหลาย เช่น แอโรบี เทอร์โมฟิล ไซโครไฟล์ แบคทีเรีย แอกติโนไมซีต และเชื้อรา สลายสารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถันและปล่อยไฮโดรเจนซัลไฟด์ออกมา พื้นผิวของทะเลและชั้นลึกของมันอาจมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาณมาก ปัจจุบันยังไม่ทราบแหล่งที่มาของการเกิดไดเมทิลซัลไฟด์ทั้งหมด แต่สันนิษฐานว่าสาหร่ายทะเลมีส่วนในการเกิดสิ่งเหล่านี้ กำมะถันที่ปล่อยออกมาทางชีวภาพไม่เกิน 30-40 ล้านตันต่อปี ซึ่งคิดเป็นประมาณ 1/3 ของปริมาณกำมะถันที่ปล่อยออกมาทั้งหมด
ครั้งที่สอง กิจกรรมภูเขาไฟ- เมื่อภูเขาไฟระเบิด ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซัลเฟต และธาตุซัลเฟอร์จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกพร้อมกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์จำนวนมาก สารประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่เข้าสู่ชั้นล่าง - โทรโพสเฟียร์และในระหว่างการปะทุครั้งใหญ่แต่ละครั้งความเข้มข้นของสารประกอบกำมะถันจะเพิ่มขึ้นในชั้นที่สูงกว่า - ในสตราโตสเฟียร์ จากการปะทุของภูเขาไฟ สารประกอบที่มีกำมะถันโดยเฉลี่ยประมาณ 2 ล้านตันจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศทุกปี สำหรับชั้นโทรโพสเฟียร์ ปริมาณกำมะถันนี้ไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการปลดปล่อยทางชีวภาพ สำหรับชั้นสตราโตสเฟียร์ การปะทุของภูเขาไฟเป็นแหล่งกำมะถันที่สำคัญที่สุด
III. พื้นผิวของมหาสมุทร- หลังจากการระเหยของหยดน้ำเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากพื้นผิวมหาสมุทรเกลือทะเลจะยังคงอยู่ซึ่งประกอบด้วยไอออนโซเดียมและคลอรีนสารประกอบกำมะถัน - ซัลเฟต
เมื่อรวมกับอนุภาคของเกลือทะเลกำมะถันจำนวน 50 ถึง 200 ล้านตันจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกทุกปีซึ่งมากกว่าการปล่อยกำมะถันตามธรรมชาติสู่ชั้นบรรยากาศ ในเวลาเดียวกันอนุภาคเกลือเนื่องจากมีขนาดใหญ่จึงหลุดออกจากชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็วดังนั้นจึงมีเพียงส่วนเล็กน้อยของกำมะถันเท่านั้นที่จะเข้าไปในชั้นบนและถูกพ่นไปทั่วพื้นดิน อย่างไรก็ตามควรคำนึงถึงความจริงที่ว่ากรดซัลฟิวริกไม่สามารถเกิดขึ้นได้จากซัลเฟตที่มาจากทะเลดังนั้นจึงไม่มีนัยสำคัญจากมุมมองของการก่อตัวของฝนกรด อิทธิพลของพวกมันส่งผลต่อการควบคุมการก่อตัวของเมฆและการตกตะกอนเท่านั้น
แหล่งที่มาของการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์สู่ชั้นบรรยากาศโดยมนุษย์:
ประเภทของสารประกอบไนโตรเจน:
บรรยากาศประกอบด้วยสารประกอบที่มีไนโตรเจนจำนวนหนึ่ง ซึ่งมีไนตรัสออกไซด์ (N 2 O) มากที่สุด ก๊าซนี้ในอากาศชั้นล่างมีความเป็นกลางและไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของฝนกรด นอกจากนี้ในชั้นบรรยากาศของโลกยังมีไนโตรเจนออกไซด์ที่เป็นกรด เช่น ไนโตรเจนออกไซด์ NO และไนโตรเจนไดออกไซด์ NO2 นอกจากนี้บรรยากาศยังมีสารประกอบไนโตรเจนอัลคาไลน์เพียงชนิดเดียวนั่นคือแอมโมเนีย
สารประกอบไนโตรเจนที่สำคัญที่สุดที่พบในชั้นบรรยากาศโลก ได้แก่ :
1. ไนตรัสออกไซด์ – NO 2
2. ไนตริกออกไซด์ – NO
3. ไนโตรเจนแอนไฮไดรด์ – N 2 O 3
4. ไนโตรเจนไดออกไซด์ – NO 2
5. ไนตริกออกไซด์ – N 2 O 5
แหล่งที่มาของสารประกอบไนโตรเจน:
แหล่งที่มาตามธรรมชาติของการปล่อยสารประกอบไนโตรเจนสู่ชั้นบรรยากาศ:
ฉัน. การปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ในดินในระหว่างกิจกรรมของแบคทีเรีย denitrifying ที่อาศัยอยู่ในดิน ไนเตรตจะถูกปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ จากข้อมูลในปี 1990 ไนโตรเจนออกไซด์ประมาณ 8 ล้านตัน (ในรูปของไนโตรเจน) ถูกสร้างขึ้นทุกปีทั่วโลกในลักษณะนี้
ครั้งที่สอง การปล่อยฟ้าผ่าในระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงมากและการเปลี่ยนไปสู่สถานะพลาสมา โมเลกุลไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศจึงรวมกันเป็นไนโตรเจนออกไซด์ ปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้มีประมาณ 8 ล้านตัน
III. การเผาไหม้ชีวมวลแหล่งที่มาประเภทนี้สามารถเป็นได้ทั้งแหล่งกำเนิดเทียมหรือจากธรรมชาติ ชีวมวลจำนวนมากที่สุดถูกเผาอันเป็นผลมาจากกระบวนการเผาป่า (เพื่อให้ได้พื้นที่การผลิต) และไฟในสะวันนา เมื่อชีวมวลเผาไหม้ ไนโตรเจนออกไซด์จำนวน 12 ล้านตัน (ในรูปของไนโตรเจน) จะเข้าสู่อากาศตลอดทั้งปี
IV. แหล่งอื่น ๆแหล่งอื่นๆ ของการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ตามธรรมชาตินั้นมีนัยสำคัญน้อยกว่าและยากต่อการประมาณค่า ซึ่งรวมถึง: การเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียในชั้นบรรยากาศ การสลายตัวของไนตรัสออกไซด์ที่พบในชั้นสตราโตสเฟียร์ ส่งผลให้ส่วนผสมของออกไซด์ NO และ NO 2 ที่เกิดขึ้นออกสู่ชั้นโทรโพสเฟียร์ และสุดท้ายคือกระบวนการโฟโตไลติกและทางชีวภาพใน มหาสมุทร แหล่งที่มาเหล่านี้ร่วมกันผลิตไนโตรเจนออกไซด์ได้ตั้งแต่ 2 ถึง 12 ล้านตัน (ในรูปของไนโตรเจน) ในระหว่างปี
แหล่งที่มาของการปล่อยสารประกอบไนโตรเจนสู่บรรยากาศโดยมนุษย์:
ในบรรดาแหล่งที่มาของมนุษย์ในการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์สถานที่แรกถูกครอบครองโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน, น้ำมัน, ก๊าซ ฯลฯ ) ในระหว่างการเผาไหม้อันเป็นผลมาจากอุณหภูมิสูงทำให้ไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศรวมกัน ในกรณีนี้ ปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ NO ที่เกิดขึ้นจะแปรผันตามอุณหภูมิการเผาไหม้ นอกจากนี้ไนโตรเจนออกไซด์ยังเกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของสารที่มีไนโตรเจนอยู่ในเชื้อเพลิง โดยการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล มนุษยชาติจะปล่อยก๊าซประมาณ 12 ล้านตันออกสู่แอ่งอากาศของโลกทุกปี ไนโตรเจนออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์น้อยกว่าเล็กน้อยประมาณ 8 ล้านตัน ต่อปีมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล ฯลฯ) ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ประมาณ 1 ล้านตันถูกปล่อยออกมาจากอุตสาหกรรมทั่วโลก ไนโตรเจนเป็นประจำทุกปี ดังนั้นอย่างน้อย 37% ของเกือบ 56 ล้านตัน การปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ต่อปีเกิดจากแหล่งของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เปอร์เซ็นต์นี้จะสูงขึ้นมากหากเพิ่มผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ชีวมวลเข้าไป
แอมโมเนียในบรรยากาศ:
แอมโมเนียซึ่งเป็นด่างในสารละลายในน้ำมีบทบาทสำคัญในการควบคุมฝนกรด เนื่องจากแอมโมเนียสามารถทำให้สารประกอบที่เป็นกรดในบรรยากาศเป็นกลางได้:
NH 3 + H 2 SO 4 = NH 4 HSO 4
NH 3 + NH 4 HSO 4 = (NH 4) 2 SO 4
NH 3 + HNO 3 = NH 4 ไม่ 3
ดังนั้นการตกตะกอนของกรดจึงถูกทำให้เป็นกลางและเกิดแอมโมเนียมซัลเฟตและไนเตรต
แหล่งที่สำคัญที่สุดของแอมโมเนียในชั้นบรรยากาศคือดิน อินทรียวัตถุในดินถูกทำลายโดยแบคทีเรียบางชนิด และผลิตภัณฑ์สุดท้ายประการหนึ่งของกระบวนการนี้คือแอมโมเนีย นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่ากิจกรรมของแบคทีเรียซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การก่อตัวของแอมโมเนียนั้น ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความชื้นของดินเป็นหลัก ในละติจูดสูง (อเมริกาเหนือและยุโรปเหนือ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูหนาว การปล่อยแอมโมเนียในดินอาจมีน้อยมาก ในเวลาเดียวกัน พื้นที่เหล่านี้มีระดับการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ในระดับสูงสุด ส่งผลให้กรดในบรรยากาศไม่เป็นกลาง ส่งผลให้ความเสี่ยงต่อการเกิดฝนกรดเพิ่มขึ้น การสลายปัสสาวะของสัตว์เลี้ยงจะปล่อยแอมโมเนียออกมาจำนวนมาก แหล่งที่มาของแอมโมเนียนี้มีความสำคัญมากจนในยุโรปมีปริมาณเกินความสามารถในการปล่อยแอมโมเนียในดิน
การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารประกอบซัลเฟอร์:
ตามกฎแล้วกำมะถันจะรวมอยู่ในการปล่อยก๊าซที่ไม่อยู่ในรูปแบบออกซิไดซ์โดยสมบูรณ์ (สถานะออกซิเดชันของกำมะถันในไดออกไซด์คือ 4 นั่นคือ เพิ่มอะตอมกำมะถันหนึ่งอะตอมลงในอะตอมออกซิเจนสองอะตอม) หากสารประกอบกำมะถันอยู่ในอากาศเป็นเวลานานพอสมควรภายใต้อิทธิพลของสารออกซิไดซ์ที่มีอยู่ในอากาศพวกมันจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดซัลฟิวริกหรือซัลเฟต ในกระบวนการออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO 2) โดยออกซิเจน (O 2) ซัลเฟอร์จะเพิ่มสถานะออกซิเดชันและเปลี่ยนเป็นซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO 3) ซึ่งในทางกลับกันเป็นสารดูดความชื้นมากและทำปฏิกิริยากับน้ำในบรรยากาศอย่างมาก เปลี่ยนเป็น H 2 SO4 อย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ภายใต้สภาวะบรรยากาศปกติ จึงไม่พบซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ในอากาศในปริมาณมาก อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทำให้เกิดโมเลกุลของกรดซัลฟิวริกซึ่งควบแน่นอย่างรวดเร็วในอากาศหรือบนพื้นผิวของอนุภาคละอองลอย
นอกจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์แล้ว ยังมีสารประกอบซัลเฟอร์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศอีกจำนวนมาก ซึ่งท้ายที่สุดจะถูกออกซิไดซ์เป็นกรดซัลฟิวริก (หรือซัลเฟต)
การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารประกอบไนโตรเจน:
สารประกอบไนโตรเจนที่พบมากที่สุดที่รวมอยู่ในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกคือไนโตรเจนออกไซด์ NO ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศจะเกิดก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ หลังซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับอนุมูลไฮดรอกซิลจะถูกแปลงเป็นกรดไนตริก NO 2 + OH = HNO 3 กรดไนตริกที่ได้รับในลักษณะนี้สามารถคงอยู่ในสถานะก๊าซได้เป็นเวลานานซึ่งแตกต่างจากกรดซัลฟิวริกเนื่องจากไม่ได้ควบแน่นอย่างดี เนื่องจากกรดไนตริกมีความผันผวนมากกว่ากรดซัลฟิวริก ไอกรดไนตริกสามารถถูกดูดซับโดยเมฆหรือหยดฝนหรืออนุภาคละอองลอย
การตกตะกอนของกรด (ฝนกรด)
ขั้นตอนสุดท้ายของวงจรมลพิษคือการตกตะกอนซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี:
1.การชะล้างตะกอนหรือการตกตะกอนเปียก
2. การตกตะกอนหรือการตกตะกอนแบบแห้ง
การรวมกันของทั้งสองกระบวนการนี้เรียกว่าการตกตะกอนของกรด
ผลกระทบของฝนกรดต่อสิ่งแวดล้อม
ผลจากการตกตะกอนของกรดคือองค์ประกอบจุลภาคในชั้นบรรยากาศที่เป็นกรด สารประกอบซัลเฟอร์และไนโตรเจนตกลงบนพื้นผิวโลก ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในความเป็นกรดของแหล่งน้ำและดิน ประการแรกความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อสภาพของแหล่งน้ำจืดและป่าไม้ ฝนกรดมีผลแตกต่างกัน ในระยะแรก การตกตะกอนที่มีปริมาณไนโตรเจนสูงจะส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นไม้ในป่าในขั้นต้น เนื่องจากต้นไม้ได้รับสารอาหาร อย่างไรก็ตามจากการบริโภคอย่างต่อเนื่อง ป่าจึงมีความอิ่มตัวมากเกินไป ซึ่งนำไปสู่การทำให้ดินเป็นกรด อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของความเป็นกรดของดินความสามารถในการละลายของโลหะหนักและเป็นพิษในโลหะเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปซึ่งสามารถเข้าสู่ร่างกายของสัตว์และมนุษย์และถ่ายทอดไปตามสายโซ่โภชนาการที่จะเกิดการสะสม ภายใต้อิทธิพลของความเป็นกรด โครงสร้างทางชีวเคมีของดินเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งนำไปสู่การตายของสิ่งมีชีวิตในดินและพืชบางชนิด
ภายใต้อิทธิพลของฝนกรด สารประกอบอนินทรีย์จะถูกชะล้างออกจากพืช ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบหลักและจุลภาคหลักทั้งหมด ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม และแมงกานีส มักจะถูกชะล้างออกไปในปริมาณมากที่สุด นอกจากนี้สารประกอบอินทรีย์หลายชนิดยังถูกชะออกมาจากพืชอีกด้วย เช่น น้ำตาล กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ ฮอร์โมน วิตามิน เพคติน และสารฟีนอลิก เป็นต้น จากกระบวนการเหล่านี้ การสูญเสียสารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืชจึงเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายในที่สุด
ไอออนของไฮโดรเจนที่เข้าสู่ดินโดยมีฝนกรดสามารถถูกแทนที่ด้วยแคตไอออนที่พบในดิน ส่งผลให้แคลเซียม แมกนีเซียม และโพแทสเซียมชะล้าง หรือการตกตะกอนในลักษณะที่ขาดน้ำ การเคลื่อนย้ายของโลหะหนักที่เป็นพิษ เช่น แมงกานีส ทองแดง และแคดเมียมเพิ่มมากขึ้น ความสามารถในการละลายของโลหะหนักขึ้นอยู่กับค่า pH เป็นอย่างมาก โลหะหนักที่ละลายและดูดซึมได้ง่ายจึงเป็นพิษต่อพืชและอาจถึงแก่ชีวิตได้ องค์ประกอบที่อันตรายที่สุดประการหนึ่งสำหรับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในดินคืออะลูมิเนียมที่ละลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดอย่างยิ่ง ดินหลายชนิด เช่น เขตอบอุ่นทางตอนเหนือและเขตป่าทางตอนเหนือ มีการดูดซับอะลูมิเนียมที่มีความเข้มข้นสูงกว่าเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของไอออนบวกที่เป็นด่าง แม้ว่าพืชหลายชนิดสามารถทนต่ออัตราส่วนนี้ได้ แต่เมื่อเกิดการตกตะกอนของกรดในปริมาณมาก อัตราส่วนอะลูมิเนียม-แคลเซียมในน้ำในดินจะเปลี่ยนแปลงไปมากจนทำให้การเจริญเติบโตของรากอ่อนแอลง และการดำรงอยู่ของต้นไม้ก็ตกอยู่ในอันตราย
การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของดินสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในดิน ส่งผลต่อกิจกรรมของพวกมัน และส่งผลต่อกระบวนการสลายตัวและการทำให้เป็นแร่ รวมถึงการตรึงไนโตรเจนและการทำให้เป็นกรดภายใน
แม้จะมีการตกตะกอนที่เป็นกรด แต่ดินก็มีความสามารถในการปรับความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมให้เท่ากันเช่น สามารถต้านทานความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นได้ในระดับหนึ่ง ความต้านทานต่อดินมักจะถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของหินปูนและหินทราย (ซึ่งรวมถึงแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3) ซึ่งมีปฏิกิริยาอัลคาไลน์อันเป็นผลมาจากไฮโดรไลซิส
การทำให้เป็นกรดของน้ำจืด
การทำให้น้ำจืดเป็นกรดคือการสูญเสียความสามารถในการทำให้เป็นกลาง การทำให้เป็นกรดมักเกิดจากกรดแก่ เช่น กรดซัลฟูริกและกรดไนตริก ในระยะยาว ซัลเฟตมีบทบาทสำคัญมากกว่า แต่ในระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นฉากๆ (หิมะละลาย) ซัลเฟตและไนเตรตจะทำหน้าที่ร่วมกัน
กระบวนการทำให้เป็นกรดของแหล่งน้ำสามารถแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน:
1. การสูญเสียไอออนของไบคาร์บอเนต เช่น ลดความสามารถในการทำให้เป็นกลางที่ค่า pH คงที่
2. ค่า pH ลดลงเมื่อปริมาณไอออนของไบคาร์บอเนตลดลง ค่า pH จะลดลงต่ำกว่า 5.5 สิ่งมีชีวิตที่บอบบางที่สุดเริ่มตายแล้วที่ pH = 6.5
การตายของสิ่งมีชีวิตนอกเหนือจากการกระทำของอะลูมิเนียมไอออนที่มีพิษสูงยังอาจเกิดจากความจริงที่ว่าภายใต้อิทธิพลของไฮโดรเจนไอออน แคดเมียม สังกะสี ตะกั่ว แมงกานีส รวมถึงโลหะหนักที่เป็นพิษอื่น ๆ ปล่อยแล้ว. ปริมาณธาตุอาหารพืชเริ่มลดลง ไอออนของอะลูมิเนียมจะเกิดขึ้นกับอะลูมิเนียมฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำของออร์โธฟอสเฟตไอออน ซึ่งสะสมอยู่ในรูปของตะกอนด้านล่าง: Al 3+ + PO 4 3- ª AlPO 4 . ตามกฎแล้ว ค่า pH ของน้ำที่ลดลงจะควบคู่ไปกับการลดลงของจำนวนประชากรและการตายของปลา สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ แพลงก์ตอนพืชและสัตว์ รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ อีกมากมาย
ความเป็นกรดของทะเลสาบและแม่น้ำถึงระดับสูงสุดในสวีเดน นอร์เวย์ สหรัฐอเมริกา แคนาดา เดนมาร์ก เบลเยียม ฮอลแลนด์ เยอรมนี สกอตแลนด์ ยูโกสลาเวีย และอีกหลายประเทศในยุโรป การศึกษาทะเลสาบ 5,000 แห่งทางตอนใต้ของนอร์เวย์ พบว่าประชากรปลาหายไปใน 1,750 แห่ง และทะเลสาบอีก 900 แห่งตกอยู่ในอันตรายร้ายแรง ทางตอนใต้และตอนกลางของสวีเดน พบการสูญเสียปลาในทะเลสาบ 2,500 แห่ง และคาดว่าจะมีการสูญเสียปลาในทะเลสาบอีก 6,500 แห่งที่ตรวจพบสัญญาณความเป็นกรดแล้ว ทะเลสาบเกือบ 18,000 แห่งมีค่า pH ของน้ำน้อยกว่า 5.5 ซึ่งส่งผลเสียอย่างมากต่อประชากรปลา
ผลกระทบโดยตรงของการตกตะกอนของกรดต่อสิ่งแวดล้อม
1. การตายของพืชการตายโดยตรงของพืชมักพบใกล้กับแหล่งกำเนิดโดยตรงของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และอยู่ในรัศมีหลายสิบกิโลเมตรจากแหล่งกำเนิดนี้ สาเหตุหลักคือซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีความเข้มข้นสูง สารประกอบนี้ถูกดูดซับบนพื้นผิวของพืช โดยส่วนใหญ่อยู่บนใบของมัน และการเจาะเข้าไปในร่างกายของพืชจะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ต่างๆ ภายใต้อิทธิพลของพวกเขาการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวของเยื่อหุ้มเซลล์จึงเปลี่ยนการซึมผ่านของพวกมันซึ่งต่อมาส่งผลต่อกระบวนการสำคัญเช่นการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง ประการแรกไลเคนตายซึ่งสามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมที่สะอาดเท่านั้น ไลเคนเป็นตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนของมลพิษทางอากาศประเภทต่างๆ การวิจัยล่าสุดจากมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ Cladonia ที่ก่อตัวเป็นเบาะสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนของฝนกรดได้
2. ผลกระทบโดยตรงต่อมนุษย์อนุภาคละอองลอยที่มีลักษณะเป็นกรดก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์โดยเฉพาะ ระดับของอันตรายขึ้นอยู่กับขนาดของพวกมันเป็นหลัก อนุภาคละอองลอยขนาดใหญ่จะยังคงอยู่ในทางเดินหายใจส่วนบน ในขณะที่หยดขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1 ไมครอน) ที่ประกอบด้วยส่วนผสมของกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกสามารถทะลุเข้าไปในพื้นที่ห่างไกลที่สุดของปอดและทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญที่นั่น นอกจากนี้ โลหะ เช่น อลูมิเนียม (และโลหะหนักอื่นๆ) สามารถเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารที่อยู่ด้านบนสุดที่บุคคลยืนอยู่ ซึ่งอาจนำไปสู่พิษได้
3. การกัดกร่อนของโลหะ อาคาร และอนุสาวรีย์สาเหตุของการกัดกร่อนคือความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนที่เพิ่มขึ้นบนพื้นผิวของโลหะซึ่งขึ้นอยู่กับการเกิดออกซิเดชันเป็นส่วนใหญ่ ในพื้นที่ชานเมือง ระดับการกัดกร่อนของโครงสร้างโลหะอยู่ที่หลายไมโครเมตรต่อปี ในขณะที่ในเขตเมืองที่มีมลพิษสามารถเข้าถึงได้ถึง 100 ไมครอน ต่อปี ฝนกรดสามารถก่อให้เกิดความเสียหายไม่เพียงแต่กับโลหะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอาคาร อนุสาวรีย์ และโครงสร้างอื่นๆ ด้วย อนุสาวรีย์ที่สร้างด้วยหินปูนและหินทรายจะถูกทำลายอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับฝนกรด CaCO 3 ที่มีอยู่ในหินทรายและหินปูนจะกลายเป็นแคลเซียมซัลเฟตและถูกน้ำฝนชะล้างออกไปได้ง่าย
ปัจจุบันเชื้อเพลิงหลักในเอสโตเนียคือหินน้ำมันฟอสซิลซึ่งมีปริมาณกำมะถันค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการใช้ความร้อน ออกไซด์พื้นฐานที่ทำให้ส่วนประกอบที่เป็นกรดเป็นกลางจึงถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศด้วย ดังนั้นการเผาหินน้ำมันจึงไม่ทำให้เกิดฝนกรด ในทางตรงกันข้าม ในเอสโตเนียทางตะวันออกเฉียงเหนือมีปริมาณฝนที่เป็นด่าง ซึ่ง pH สามารถเข้าถึง 9 หน่วยขึ้นไป
วิธีการแก้ไขปัญหา
เพื่อแก้ปัญหาฝนกรด จำเป็นต้องลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี ได้แก่ การลดพลังงานที่มนุษย์ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล และเพิ่มจำนวนโรงไฟฟ้าที่ใช้ แหล่งพลังงานทดแทน(พลังงานแสงแดด ลม พลังงานกระแสน้ำ)โอกาสอื่นในการลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ ได้แก่:
1. การลดปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงประเภทต่างๆวิธีแก้ปัญหาที่ยอมรับได้มากที่สุดคือการใช้เฉพาะเชื้อเพลิงที่มีสารประกอบซัลเฟอร์ในปริมาณน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามเชื้อเพลิงประเภทนี้มีน้อยมาก ปริมาณสำรองน้ำมันของโลกเพียง 20% เท่านั้นที่มีปริมาณกำมะถันน้อยกว่า 0.5% และในอนาคตน่าเสียดายที่ปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงที่ใช้จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากน้ำมันที่มีปริมาณกำมะถันต่ำถูกผลิตขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับถ่านหินฟอสซิล การกำจัดกำมะถันออกจากเชื้อเพลิงกลายเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงมากในแง่การเงิน นอกจากนี้ ยังสามารถกำจัดสารประกอบกำมะถันออกจากเชื้อเพลิงได้ไม่เกิน 50% ซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่เพียงพอ
2. การใช้ท่อสูงวิธีการนี้ไม่ได้ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่เพิ่มประสิทธิภาพในการผสมสารมลพิษในชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้น ซึ่งนำไปสู่การตกตะกอนของกรดในพื้นที่ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดมลพิษมากขึ้น วิธีการนี้จะช่วยลดผลกระทบของมลพิษต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น แต่เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดฝนกรดในพื้นที่ห่างไกล นอกจากนี้ วิธีการนี้ถือว่าผิดศีลธรรมมาก เนื่องจากประเทศที่เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้จะส่งผลกระทบส่วนหนึ่งไปยังประเทศอื่นๆ
3. การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ NO ที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการเผาไหม้ ในระหว่างการทดลอง สามารถพิสูจน์ได้ว่ายิ่งอุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำลง ไนโตรเจนออกไซด์ก็จะน้อยลง ยิ่งกว่านั้นปริมาณ NO ขึ้นอยู่กับเวลาที่เชื้อเพลิงอยู่ในเขตการเผาไหม้ที่มีอากาศส่วนเกิน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีที่เหมาะสมจึงสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ การลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์สามารถทำได้โดยการทำความสะอาดก๊าซสุดท้ายจากซัลเฟอร์ วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือกระบวนการแบบเปียก ซึ่งก๊าซที่ได้จะถูกทำให้เกิดฟองผ่านสารละลายหินปูน ส่งผลให้เกิดซัลไฟต์และแคลเซียมซัลเฟต ด้วยวิธีนี้ จึงสามารถกำจัดกำมะถันจำนวนมากที่สุดออกจากก๊าซสุดท้ายได้
4. ลิมมิ่ง.เพื่อลดความเป็นกรดของทะเลสาบและดินจะมีการเติมสารอัลคาไลน์ (CaCO 3) ลงไป การดำเนินการนี้มักใช้ในประเทศสแกนดิเนเวีย โดยที่ปูนขาวจะถูกพ่นจากเฮลิคอปเตอร์ลงบนดินหรือบนพื้นที่กักเก็บน้ำ ประเทศแถบสแกนดิเนเวียประสบปัญหาฝนกรดมากที่สุด เนื่องจากทะเลสาบสแกนดิเนเวียส่วนใหญ่มีแหล่งหินแกรนิตหรือหินปูนที่ไม่ดีนัก ทะเลสาบดังกล่าวมีความสามารถในการทำให้กรดเป็นกลางได้ต่ำกว่าทะเลสาบที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่อุดมไปด้วยหินปูน แต่นอกเหนือจากข้อดีแล้ว การปูนก็มีข้อเสียเช่นกัน:
· ในกระแสน้ำในทะเลสาบที่ไหลและผสมกันอย่างรวดเร็ว การทำให้เป็นกลางไม่ได้เกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิผลเพียงพอ
· มีการละเมิดความสมดุลทางเคมีและชีวภาพของน้ำและดินอย่างร้ายแรง
· ไม่สามารถกำจัดผลที่เป็นอันตรายทั้งหมดของการทำให้เป็นกรดได้
· โลหะหนักไม่สามารถกำจัดออกได้ด้วยการปูน ในระหว่างที่ความเป็นกรดลดลง โลหะเหล่านี้จะกลายเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ไม่ดีและตกตะกอน แต่เมื่อเติมกรดส่วนใหม่เข้าไป มันก็จะละลายอีกครั้ง ซึ่งแสดงถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นต่อทะเลสาบอย่างต่อเนื่อง
ควรสังเกตว่ายังไม่ได้พัฒนาวิธีการที่เมื่อเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลจะลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนให้เหลือน้อยที่สุดและในบางกรณีก็ป้องกันได้อย่างสมบูรณ์