ปัญหาและสาเหตุของฝนกรด ฝนกรด No2 เป็นส่วนหนึ่งของการตกตะกอนของกรด
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 พื้นผิวทะเลและชั้นลึกอาจมีไฮโดรเจนซัลไฟด์อยู่เป็นจำนวนมาก ปัจจุบันยังไม่ทราบแหล่งที่มาของการก่อตัวของไดเมทิลซัลไฟด์ทั้งหมด 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:
บรรยากาศประกอบด้วยสารประกอบที่ประกอบด้วยไนโตรเจนจำนวนหนึ่ง โดยที่พบมากที่สุดคือไนตรัสออกไซด์ (N 2 O) 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 แหล่งที่มาเหล่านี้รวมกันผลิตไนโตรเจนออกไซด์ได้ตั้งแต่ 2 ถึง 12 ล้านตัน (ในรูปของไนโตรเจน) ในระหว่างปี
แหล่งที่มาของการปล่อยสารประกอบไนโตรเจนสู่บรรยากาศโดยมนุษย์:
ในบรรดาแหล่งที่มาของมนุษย์ในการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์สถานที่แรกถูกครอบครองโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน, น้ำมัน, ก๊าซ ฯลฯ ) ในระหว่างการเผาไหม้อันเป็นผลมาจากอุณหภูมิสูงทำให้ไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศรวมกัน ในกรณีนี้ ปริมาณของไนโตรเจนออกไซด์ 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)
ขั้นตอนสุดท้ายในวงจรของมลพิษคือการตกตะกอนซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี:
1. การชะล้างตะกอนหรือการตกตะกอนเปียก
2. การตกตะกอนหรือการตกตะกอนแบบแห้ง
การรวมกันของทั้งสองกระบวนการนี้เรียกว่าการตกตะกอนของกรด
ผลกระทบของฝนกรดต่อสิ่งแวดล้อม
ผลจากการตกตะกอนของกรดคือองค์ประกอบจุลภาคในชั้นบรรยากาศที่เป็นกรด สารประกอบซัลเฟอร์และไนโตรเจนตกลงบนพื้นผิวโลก ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในความเป็นกรดของแหล่งน้ำและดิน ประการแรกความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อสภาพของแหล่งน้ำจืดและป่าไม้ ฝนกรดมีผลแตกต่างกัน ในระยะแรก การตกตะกอนที่มีปริมาณไนโตรเจนสูงจะส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นไม้ในป่าในขั้นต้น เนื่องจากต้นไม้ได้รับสารอาหาร อย่างไรก็ตามจากการบริโภคอย่างต่อเนื่อง ป่าจึงมีความอิ่มตัวมากเกินไป ซึ่งนำไปสู่การทำให้ดินเป็นกรด อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของความเป็นกรดของดินความสามารถในการละลายของโลหะหนักและเป็นพิษในโลหะเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปซึ่งสามารถเข้าสู่ร่างกายของสัตว์และมนุษย์และถ่ายทอดไปตามสายโซ่โภชนาการที่จะเกิดการสะสม ภายใต้อิทธิพลของความเป็นกรด โครงสร้างทางชีวเคมีของดินจะเปลี่ยนไป 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 โลหะหนักที่ละลายน้ำซึ่งพืชดูดซึมได้ง่ายจึงเป็นพิษต่อพืชและอาจนำไปสู่ความตายได้ องค์ประกอบที่อันตรายที่สุดประการหนึ่งสำหรับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในดินคืออะลูมิเนียมที่ละลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดอย่างยิ่ง ดินหลายชนิด เช่น ดินในเขตอบอุ่นทางตอนเหนือและป่าทางตอนเหนือ ดูดซับอะลูมิเนียมที่มีความเข้มข้นสูงกว่าความเข้มข้นของไอออนบวกที่เป็นด่าง แม้ว่าพืชหลายชนิดสามารถทนต่ออัตราส่วนนี้ได้ แต่เมื่อเกิดการตกตะกอนของกรดในปริมาณมาก อัตราส่วนอะลูมิเนียม-แคลเซียมในน้ำในดินจะเปลี่ยนแปลงไปมากจนทำให้การเจริญเติบโตของรากอ่อนแอลง และการดำรงอยู่ของต้นไม้ก็ตกอยู่ในอันตราย
การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของดินสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในดิน ส่งผลต่อกิจกรรมของพวกมัน และส่งผลต่อกระบวนการสลายตัวและการทำให้เป็นแร่ รวมถึงการตรึงไนโตรเจนและการทำให้เป็นกรดภายใน
แม้จะมีการตกตะกอนที่เป็นกรด แต่ดินก็มีความสามารถในการปรับความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมให้เท่ากันนั่นคือ สามารถต้านทานความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นได้ในระดับหนึ่ง ความต้านทานต่อดินมักจะถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของหินปูนและหินทราย (ซึ่งรวมถึงแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3) ซึ่งมีปฏิกิริยาอัลคาไลน์อันเป็นผลมาจากไฮโดรไลซิส
การทำให้เป็นกรดของน้ำจืด
การทำให้น้ำจืดเป็นกรดคือการสูญเสียความสามารถในการทำให้เป็นกลาง การทำให้เป็นกรดมักเกิดจากกรดแก่ เช่น กรดซัลฟูริกและกรดไนตริก ในระยะยาว ซัลเฟตจะมีบทบาทสำคัญมากกว่า แต่ในระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นฉากๆ (หิมะละลาย) ซัลเฟตและไนเตรตจะทำงานร่วมกัน
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 ไอออนอลูมิเนียมจะสร้างอะลูมิเนียมฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำพร้อมกับไอออนออร์โธฟอสเฟตซึ่งตกตะกอนในรูปของตะกอนด้านล่าง: 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 ประการแรกไลเคนตายซึ่งสามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมที่สะอาดมากเท่านั้น 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
เพื่อแก้ปัญหาฝนกรดจำเป็นต้องลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี ได้แก่ การลดพลังงานที่มนุษย์ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล และเพิ่มจำนวนโรงไฟฟ้าที่ใช้ แหล่งพลังงานทางเลือก(พลังงานแสงแดด ลม พลังงานกระแสน้ำ)โอกาสอื่นในการลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ ได้แก่:
1. การลดปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงประเภทต่างๆวิธีแก้ปัญหาที่ยอมรับได้มากที่สุดคือการใช้เฉพาะเชื้อเพลิงที่มีสารประกอบซัลเฟอร์ในปริมาณน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามเชื้อเพลิงประเภทนี้มีน้อยมาก ปริมาณสำรองน้ำมันของโลกเพียง 20% เท่านั้นที่มีปริมาณกำมะถันน้อยกว่า 0.5% และในอนาคต น่าเสียดายที่ปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงที่ใช้จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากน้ำมันที่มีปริมาณกำมะถันต่ำถูกผลิตขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับถ่านหินฟอสซิล การกำจัดกำมะถันออกจากเชื้อเพลิงกลายเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงมากในแง่การเงิน นอกจากนี้ ยังสามารถกำจัดสารประกอบกำมะถันออกจากเชื้อเพลิงได้ไม่เกิน 50% ซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่เพียงพอ
2. การใช้ท่อสูงวิธีการนี้ไม่ได้ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่เพิ่มประสิทธิภาพในการผสมสารมลพิษในชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้น ซึ่งนำไปสู่การตกตะกอนของกรดในพื้นที่ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดมลพิษมากขึ้น วิธีการนี้จะช่วยลดผลกระทบของมลพิษต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น แต่เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดฝนกรดในพื้นที่ห่างไกล นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังผิดศีลธรรมมาก เนื่องจากประเทศที่เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้จะส่งผลกระทบส่วนหนึ่งไปยังประเทศอื่นๆ
3. การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ NO ที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการเผาไหม้ ในระหว่างการทดลอง สามารถพิสูจน์ได้ว่ายิ่งอุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำลง ไนโตรเจนออกไซด์ก็จะน้อยลง ยิ่งกว่านั้นปริมาณ NO ขึ้นอยู่กับเวลาที่เชื้อเพลิงอยู่ในเขตการเผาไหม้ที่มีอากาศส่วนเกิน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีที่เหมาะสมจึงสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ การลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์สามารถทำได้โดยการทำความสะอาดก๊าซสุดท้ายจากซัลเฟอร์ วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือกระบวนการแบบเปียก ซึ่งก๊าซที่ได้จะถูกทำให้เกิดฟองผ่านสารละลายหินปูน ส่งผลให้เกิดซัลไฟต์และแคลเซียมซัลเฟต ด้วยวิธีนี้ จึงสามารถกำจัดกำมะถันจำนวนมากที่สุดออกจากก๊าซสุดท้ายได้
4. ลิมมิ่ง.เพื่อลดความเป็นกรดของทะเลสาบและดินจะมีการเติมสารอัลคาไลน์ (CaCO 3) เข้าไป การดำเนินการนี้มักใช้ในประเทศสแกนดิเนเวีย โดยที่ปูนขาวจะถูกพ่นจากเฮลิคอปเตอร์ลงบนดินหรือบนพื้นที่กักเก็บน้ำ ประเทศแถบสแกนดิเนเวียประสบปัญหาฝนกรดมากที่สุด เนื่องจากทะเลสาบสแกนดิเนเวียส่วนใหญ่มีแหล่งหินแกรนิตหรือหินปูนที่ไม่ดีนัก ทะเลสาบดังกล่าวมีความสามารถในการทำให้กรดเป็นกลางได้ต่ำกว่าทะเลสาบที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่อุดมไปด้วยหินปูน แต่นอกเหนือจากข้อดีแล้ว การปูนก็มีข้อเสียเช่นกัน:
· ในกระแสน้ำในทะเลสาบที่ไหลและผสมกันอย่างรวดเร็ว การทำให้เป็นกลางไม่ได้เกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิผลเพียงพอ
· มีการละเมิดความสมดุลทางเคมีและชีวภาพของน้ำและดินอย่างร้ายแรง
· ไม่สามารถกำจัดผลที่เป็นอันตรายทั้งหมดของการทำให้เป็นกรดได้
· โลหะหนักไม่สามารถกำจัดออกได้ด้วยการปูน ในระหว่างที่ความเป็นกรดลดลง โลหะเหล่านี้จะกลายเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ไม่ดีและตกตะกอน แต่เมื่อเติมกรดส่วนใหม่เข้าไป มันก็จะละลายอีกครั้ง ซึ่งแสดงถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นต่อทะเลสาบอย่างต่อเนื่อง
ควรสังเกตว่ายังไม่ได้พัฒนาวิธีการที่เมื่อเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลจะลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนให้เหลือน้อยที่สุดและในบางกรณีก็ป้องกันได้อย่างสมบูรณ์
ช่วงนี้จะได้ยินบ่อยๆว่าฝนกรดเริ่มแล้ว มันเกิดขึ้นเมื่อธรรมชาติ อากาศ และน้ำทำปฏิกิริยากับมลพิษต่างๆ การตกตะกอนดังกล่าวก่อให้เกิดผลเสียหลายประการ:
- โรคในมนุษย์
- การตายของพืชเกษตร
- การลดพื้นที่ป่าไม้
ฝนกรดเกิดขึ้นเนื่องจากการปล่อยสารประกอบเคมีทางอุตสาหกรรม การเผาไหม้ของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และเชื้อเพลิงอื่นๆ สารเหล่านี้ก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศ แอมโมเนีย ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และสารอื่นๆ จะทำปฏิกิริยากับความชื้น ทำให้ฝนกลายเป็นกรด
นับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ที่มีการบันทึกฝนกรดในปี พ.ศ. 2415 และเมื่อถึงศตวรรษที่ 20 ปรากฏการณ์นี้ก็กลายเป็นเรื่องธรรมดามาก ฝนกรดทำให้เกิดความเสียหายมากที่สุดต่อสหรัฐอเมริกาและประเทศในยุโรป นอกจากนี้ นักนิเวศวิทยายังได้พัฒนาแผนที่พิเศษที่แสดงพื้นที่ที่สัมผัสกับฝนกรดที่เป็นอันตรายมากที่สุด
สาเหตุของฝนกรด
สาเหตุของฝนที่เป็นพิษนั้นเกิดจากฝีมือมนุษย์และเป็นธรรมชาติ ผลจากการพัฒนาอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี ทำให้โรงงาน โรงงาน และองค์กรต่างๆ เริ่มปล่อยไนโตรเจนและซัลเฟอร์ออกไซด์จำนวนมหาศาลสู่อากาศ ดังนั้นเมื่อซัลเฟอร์เข้าสู่บรรยากาศ มันจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำเกิดเป็นกรดซัลฟิวริก สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับไนโตรเจนไดออกไซด์ กรดไนตริก เกิดขึ้นและตกลงไปพร้อมกับการตกตะกอน
แหล่งที่มาของมลพิษทางอากาศอีกประการหนึ่งคือก๊าซไอเสียจากยานยนต์ เมื่ออยู่ในอากาศ สารอันตรายจะออกซิไดซ์และตกลงสู่พื้นในรูปของฝนกรด ไนโตรเจนและซัลเฟอร์ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ของพีทและถ่านหินที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ซัลเฟอร์ออกไซด์จำนวนมากเข้าสู่อากาศระหว่างการแปรรูปโลหะ สารประกอบไนโตรเจนจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการผลิตวัสดุก่อสร้าง
กำมะถันบางส่วนในบรรยากาศมีแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ เช่น หลังจากภูเขาไฟระเบิด ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมา สารที่มีไนโตรเจนสามารถถูกปล่อยออกสู่อากาศอันเป็นผลมาจากการทำงานของจุลินทรีย์ในดินบางชนิดและการปล่อยฟ้าผ่า
ผลที่ตามมาของฝนกรด
ฝนกรดมีผลกระทบมากมาย คนที่โดนฝนแบบนี้สามารถทำลายสุขภาพของตนเองได้ ปรากฏการณ์บรรยากาศนี้ทำให้เกิดอาการแพ้ หอบหืด และมะเร็ง ฝนยังก่อให้เกิดมลพิษในแม่น้ำและทะเลสาบ ทำให้น้ำไม่เหมาะแก่การบริโภค ผู้อยู่อาศัยในพื้นที่น้ำทั้งหมดตกอยู่ในอันตราย ประชากรปลาจำนวนมากอาจตายได้
ฝนกรดที่ตกลงบนพื้นทำให้ดินเกิดมลพิษ สิ่งนี้ทำให้ความอุดมสมบูรณ์ของดินลดลงและจำนวนการเก็บเกี่ยวลดลง เนื่องจากการตกตะกอนปกคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ จึงส่งผลเสียต่อต้นไม้ ซึ่งทำให้ต้นไม้แห้ง อันเป็นผลมาจากอิทธิพลขององค์ประกอบทางเคมี กระบวนการเผาผลาญในต้นไม้จึงเปลี่ยนแปลงและยับยั้งการพัฒนาของราก พืชจะไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หลังจากฝนตกกรด ต้นไม้ก็อาจผลัดใบทันที
ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งที่อันตรายน้อยกว่าจากการตกตะกอนที่เป็นพิษคือการทำลายอนุสาวรีย์หินและวัตถุทางสถาปัตยกรรม ทั้งหมดนี้อาจนำไปสู่การล่มสลายของอาคารสาธารณะและบ้านเรือนของผู้คนจำนวนมาก
ปัญหาฝนกรดต้องได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง ปรากฏการณ์นี้ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของมนุษย์โดยตรง ดังนั้นปริมาณการปล่อยมลพิษที่ก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศจึงควรลดลงอย่างมาก เมื่อมลพิษทางอากาศลดลงเหลือน้อยที่สุด โลกจะเสี่ยงต่อการตกตะกอนที่เป็นอันตราย เช่น ฝนกรด น้อยลง
การแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมจากฝนกรด
ปัญหาฝนกรดเกิดขึ้นทั่วโลก ในเรื่องนี้จะสามารถแก้ไขได้ก็ต่อเมื่อเรารวมความพยายามของผู้คนจำนวนมากเข้าด้วยกัน หนึ่งในวิธีการหลักในการแก้ปัญหานี้คือการลดการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมที่เป็นอันตรายสู่น้ำและอากาศ องค์กรทั้งหมดต้องใช้ตัวกรองและสิ่งอำนวยความสะดวกในการทำความสะอาด วิธีแก้ปัญหาระยะยาวที่มีราคาแพงที่สุด แต่ยังเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือการสร้างองค์กรที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคต ต้องใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยทั้งหมดโดยคำนึงถึงการประเมินผลกระทบของกิจกรรมที่มีต่อสิ่งแวดล้อม
รูปแบบการขนส่งสมัยใหม่ก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อบรรยากาศ ไม่น่าเป็นไปได้ที่ผู้คนจะเลิกใช้รถในเร็วๆ นี้ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีการเปิดตัวรถยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมใหม่ๆ เหล่านี้คือรถยนต์ไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์อย่าง Tesla ได้รับการยอมรับในประเทศต่างๆ ทั่วโลกแล้ว พวกเขาทำงานโดยใช้แบตเตอรี่พิเศษ สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าก็กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับการขนส่งไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เช่น รถราง รถราง รถไฟใต้ดิน รถไฟฟ้า
เราไม่ควรลืมว่ามลพิษทางอากาศนั้นเกิดจากตัวมนุษย์เอง คุณไม่จำเป็นต้องคิดว่าคนอื่นต้องตำหนิปัญหานี้ และมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณโดยเฉพาะ สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด แน่นอนว่าคนๆ หนึ่งไม่สามารถปล่อยสารพิษและสารเคมีปริมาณมากออกสู่ชั้นบรรยากาศได้ อย่างไรก็ตาม การใช้รถยนต์นั่งเป็นประจำจะทำให้คุณปล่อยก๊าซไอเสียออกสู่ชั้นบรรยากาศเป็นประจำ และส่งผลให้เกิดฝนกรดในเวลาต่อมา
น่าเสียดายที่ไม่ใช่ทุกคนจะตระหนักถึงปัญหาสิ่งแวดล้อม เช่น ฝนกรด ปัจจุบันมีภาพยนตร์ บทความในนิตยสาร และหนังสือเกี่ยวกับปัญหานี้มากมาย ดังนั้นทุกคนจึงสามารถเติมเต็มช่องว่างนี้ได้อย่างง่ายดาย รับรู้ถึงปัญหา และเริ่มดำเนินการแก้ไข
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 การก่อตัวที่พบบ่อยที่สุดพบในเดนมาร์ก สวีเดน นอร์เวย์ และฟินแลนด์ เหตุใดประเทศสแกนดิเนเวียจึงได้รับความเดือดร้อนมากกว่าประเทศอื่น ๆ ทั้งหมด? มีสาเหตุหลายประการสำหรับเรื่องนี้ ประการแรก การขนส่งลมของการก่อตัวของกำมะถันจากยุโรปกลางและสหราชอาณาจักร ประการที่สอง ทะเลสาบที่มีหินปูนไม่เพียงพอทำให้เกิดฝนกรด อ่างเก็บน้ำไม่มีความสามารถในการทำให้กรดเป็นกลางได้มากนัก
ในรัสเซีย ปริมาณฝนกรดเพิ่มขึ้นทุกปี นักสิ่งแวดล้อมกำลังส่งเสียงเตือน บรรยากาศเหนือมหานครนั้นเต็มไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีและสารอันตรายมากเกินไป ฝนกรดและหมอกควันมักเกิดขึ้นบ่อยครั้งในเมืองใหญ่ในสภาพอากาศสงบ ในภูมิภาค Arkhangelsk การตกตะกอนของกรดเกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงคุณภาพต่ำ ปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในภูมิภาค Arkhangelsk ไม่ได้เปลี่ยนไปในทางที่ดีขึ้นในช่วงสิบปีที่ผ่านมาและเกิดจากการปล่อยสารเคมีออกสู่ชั้นบรรยากาศ เหล่านี้เป็นกรดซัลฟิวริกและไนตริกซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของการตกตะกอนของกรด สถานการณ์ในคาซัคสถานยังไม่ดีที่สุด การตกตะกอนของกรดนั้นสัมพันธ์กับการพัฒนาของแหล่งสะสมในเหมืองและกิจกรรมของสถานที่ทดสอบขนาดใหญ่
ผลเสียอันเป็นผลมาจากฝนกรดพบได้ในทุกประเทศโดยไม่มีข้อยกเว้น ผลจากการสูญเสีย ไม่เพียงแต่สิ่งแวดล้อมเท่านั้นที่ได้รับผลกระทบ โรคเรื้อรัง เช่น โรคภูมิแพ้ และโรคหอบหืด กำลังกลายเป็นโรคที่รุนแรงมากขึ้นในหมู่ประชากร ปัญหาเริ่มรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากส่งผลเสียต่อสุขภาพของคนยุคใหม่อย่างมาก ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์แล้วว่าทำให้เกิดเนื้องอกมะเร็งเพิ่มขึ้น สาเหตุหลักของการตกตะกอนคือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตราย ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ นั่นคือเหตุผลที่แพทย์แนะนำว่าอย่าออกไปกลางสายฝน ป้องกันตัวเองด้วยเสื้อกันฝนและร่ม และล้างมือให้สะอาดหลังจากเดินเล่น ผลที่ตามมาอาจเป็นความมึนเมาและการสะสมของสารพิษในร่างกายอย่างค่อยเป็นค่อยไป
โรคภูมิแพ้และโรคหอบหืดส่งผลต่อเด็ก เยาวชน และผู้สูงอายุ
หากคุณถามคำถาม: ตั้งชื่อพื้นที่ที่เกิดฝนกรดบ่อยที่สุดใช่หรือไม่? คำตอบนั้นค่อนข้างง่าย: ในสถานที่ที่มีอุตสาหกรรมและยานพาหนะต่างๆ กระจุกตัวมากที่สุด อย่างไรก็ตาม การระบุภูมิภาคอันดับต้นๆ ในเรื่องนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ทำไมฝนกรดถึงเป็นอันตราย? เนื่องจากลมเปลี่ยนทิศทาง ฝนจึงอาจตกจากมหานครหรือสถานที่ทดสอบเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร
มาตรการควบคุม
สาเหตุของการตกตะกอนของกรดได้รับการศึกษามาค่อนข้างครบถ้วนแล้ว อย่างไรก็ตาม ปัญหาของอุกกาบาตที่เป็นกรดกลับเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น มีคนพูดถึงวิธีต่อสู้กับฝนกรดเป็นจำนวนมาก แต่ขนาดของภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมกลับเพิ่มขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างของการแก้ปัญหามีให้เห็นในประเทศที่พัฒนาแล้วหลายประเทศ
ฝนกรดในฐานะปัญหาสิ่งแวดล้อมทั่วโลก ควบคู่ไปกับปัญหาหลุมโอโซน ยังไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงและรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์และนักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมหลายคนเชื่อว่าเนื่องจากการพัฒนาของเศรษฐศาสตร์สมัยใหม่จึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำเช่นนั้น สำหรับคำถาม: อธิบายแสดงหลักฐานนำเสนอกราฟและตารางการศึกษาที่บ่งชี้ระดับอันตรายต่อธรรมชาติและมนุษย์ที่เพิ่มขึ้น วิธีแก้ปัญหาคือการลดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย จะต้องกำจัดสาเหตุของปรากฏการณ์เชิงลบ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ให้ใช้วิธีการต่อไปนี้ในการต่อสู้กับฝนกรด:
- การลดปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงช่วยลดสาเหตุของการตกตะกอนของกรด
- การทำงานของท่อสูงในสถานประกอบการแสดงถึงวิธีการที่ทันสมัยในการแก้ปัญหา
- เทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงช่วยลดสาเหตุและผลที่ตามมาของการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย
- การปูนในอ่างเก็บน้ำก็เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาเช่นกัน
เป็นที่น่าสังเกตว่ายังไม่มีคำแนะนำว่าในอนาคตอันใกล้วิธีการจะถูกสร้างขึ้นเพื่อลดผลกระทบด้านลบของการตกตะกอนของกรดต่อมนุษย์และธรรมชาติ
มลภาวะในบรรยากาศที่มีสารประกอบของกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกตามด้วยการตกตะกอนเรียกว่า เป็นกรดฝนตกฝนกรดเกิดขึ้นจากการปล่อยซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศโดยองค์กรด้านเชื้อเพลิงและพลังงานยานยนต์ตลอดจนโรงงานเคมีและโลหะวิทยา เมื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของฝนกรด ความสนใจหลักจะจ่ายไปที่เนื้อหาของไฮโดรเจนไอออนบวก ซึ่งเป็นตัวกำหนดความเป็นกรด (pH) สำหรับน้ำบริสุทธิ์ ค่า pH คือ pH = 7 ซึ่งสอดคล้องกับปฏิกิริยาที่เป็นกลาง สารละลายที่มีค่า pH ต่ำกว่า 7 จะเป็นกรด มีค่าเป็นด่างสูงกว่า ช่วงความเป็นกรด-ด่างทั้งหมดครอบคลุมโดยค่า pH ตั้งแต่ 0 ถึง 14
ประมาณสองในสามของฝนกรดเกิดจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ส่วนที่สามที่เหลือมีสาเหตุหลักมาจากไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของภาวะเรือนกระจกและเป็นส่วนหนึ่งของหมอกควันในเมือง
อุตสาหกรรมในประเทศต่างๆ ปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์มากกว่า 120 ล้านตันออกสู่ชั้นบรรยากาศทุกปี ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับความชื้นในบรรยากาศ จะกลายเป็นกรดซัลฟิวริก เมื่อปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ มลพิษเหล่านี้จะถูกลมพัดพาไปหลายพันกิโลเมตรจากแหล่งกำเนิด และกลับสู่พื้นดินท่ามกลางฝน หิมะ หรือหมอก พวกเขาเปลี่ยนทะเลสาบ แม่น้ำ และสระน้ำให้กลายเป็นแหล่งน้ำที่ "ตาย" ทำลายสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดในนั้น ตั้งแต่ปลาไปจนถึงจุลินทรีย์และพืชพรรณ ทำลายป่า ทำลายอาคารและอนุสรณ์สถานทางสถาปัตยกรรม สัตว์และพืชหลายชนิดไม่สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่มีความเป็นกรดสูง ฝนกรดไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความเป็นกรดของน้ำผิวดินและขอบฟ้าดินตอนบนเท่านั้น แต่ยังแพร่กระจายไปตามการไหลของน้ำลงตลอดทั้งหน้าดิน และทำให้เกิดความเป็นกรดอย่างมีนัยสำคัญของน้ำใต้ดิน
ซัลเฟอร์พบได้ในแร่ธาตุต่างๆ เช่น ถ่านหิน น้ำมัน ทองแดง และแร่เหล็ก ซึ่งบางส่วนใช้เป็นเชื้อเพลิง ในขณะที่บางชนิดถูกแปรรูปในอุตสาหกรรมเคมีและโลหะวิทยา ในระหว่างการประมวลผล ซัลเฟอร์จะถูกแปลงเป็นสารประกอบทางเคมีต่าง ๆ โดยมีซัลเฟอร์ไดออกไซด์และซัลเฟตมากกว่า สารประกอบที่ได้จะถูกดักจับบางส่วนโดยอุปกรณ์บำบัด และส่วนที่เหลือจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
ซัลเฟตเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลวและระหว่างกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การกลั่นน้ำมัน การผลิตซีเมนต์และยิปซั่ม และกรดซัลฟิวริก เมื่อเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลวจะเกิดซัลเฟตประมาณ 16% ของปริมาณทั้งหมด
แม้ว่าฝนกรดจะไม่ก่อให้เกิดปัญหาระดับโลก เช่น ภาวะโลกร้อนและการทำลายโอโซน แต่ผลกระทบดังกล่าวขยายวงกว้างไปไกลเกินกว่าประเทศที่ก่อให้เกิดมลพิษ
ฝนกรดและบ่อน้ำตามกฎแล้ว pH ของแม่น้ำและทะเลสาบส่วนใหญ่อยู่ที่ 6...8 แต่เนื่องจากมีแร่ธาตุและกรดอินทรีย์อยู่ในน้ำสูง ค่า pH จึงต่ำกว่ามาก กระบวนการของฝนกรดที่เข้าสู่แหล่งน้ำ (แม่น้ำ สระน้ำ ทะเลสาบ และอ่างเก็บน้ำ) มีหลายขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนค่า pH ของฝนจะลดลงหรือเพิ่มขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงค่า pH ของตะกอนอาจเกิดขึ้นได้เมื่อตะกอนเคลื่อนตัวไปตามพื้นป่า ทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุและผลิตภัณฑ์ของจุลินทรีย์
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดไวต่อการเปลี่ยนแปลงของค่า pH ดังนั้นการเพิ่มความเป็นกรดของแหล่งน้ำจึงทำให้เกิดอันตรายต่อสต๊อกปลาอย่างไม่สามารถแก้ไขได้ ตัวอย่างเช่นในแคนาดา เนื่องจากฝนกรดบ่อยครั้ง ทะเลสาบมากกว่า 4,000 แห่งจึงถูกประกาศว่าตายแล้ว และอีก 12,000 แห่งจวนจะตาย ความสมดุลทางชีวภาพของทะเลสาบ 18,000 แห่งในสวีเดนถูกรบกวน ปลาหายไปจากทะเลสาบครึ่งหนึ่งทางตอนใต้ของนอร์เวย์
เนื่องจากการตายของแพลงก์ตอนพืช แสงแดดจึงทะลุผ่านได้ลึกกว่าปกติ ดังนั้นทะเลสาบทั้งหมดที่เสียชีวิตจากฝนกรดจึงมีความโปร่งใสอย่างน่าทึ่งและเป็นสีน้ำเงินที่ผิดปกติ
ฝนกรดและป่าไม้ฝนกรดทำให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อป่าไม้ สวน และสวนสาธารณะ ใบไม้ร่วงหล่นหน่ออ่อนก็เปราะบางเหมือนแก้วและตายไป ต้นไม้จะอ่อนแอต่อโรคและแมลงศัตรูพืชได้มากขึ้น และระบบรากมากถึง 50% ตายไป ส่วนใหญ่เป็นรากเล็กๆ ที่เลี้ยงต้นไม้ ในประเทศเยอรมนี ฝนกรดได้ทำลายต้นสนไปแล้วเกือบหนึ่งในสาม ในพื้นที่ป่าไม้ เช่น บาวาเรียและบาเดน พื้นที่ป่าไม้ถึงครึ่งหนึ่งได้รับความเสียหาย ฝนกรดไม่เพียงสร้างความเสียหายให้กับป่าไม้ที่ตั้งอยู่บนที่ราบเท่านั้น แต่ยังได้รับความเสียหายอีกจำนวนหนึ่งในป่าบนภูเขาสูงของสวิตเซอร์แลนด์ ออสเตรีย และอิตาลี
ฝนกรดและผลผลิตทางการเกษตรการท่องเที่ยว.เป็นที่ยอมรับกันว่าผลที่ตามมาของการสัมผัสฝนกรดต่อพืชผลทางการเกษตรนั้นไม่เพียงถูกกำหนดโดยความเป็นกรดและองค์ประกอบประจุบวกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระยะเวลาและอุณหภูมิของอากาศด้วย โดยทั่วไป มีการพิสูจน์แล้วว่าการพึ่งพาการเจริญเติบโตและการสุกของพืชผลทางการเกษตรกับความเป็นกรดของการตกตะกอนบ่งบอกถึงความสัมพันธ์ระหว่างสรีรวิทยาของพืช การพัฒนาของจุลินทรีย์ และปัจจัยอื่น ๆ อีกหลายประการ ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าการบัญชีเชิงปริมาณของส่วนประกอบทั้งหมดของฝนกรดที่ส่งผลต่อผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ตลอดจนกระบวนการที่ซับซ้อนของการทำงานของสิ่งมีชีวิตในดินสำหรับแต่ละภูมิภาคนั้นเป็นสิ่งจำเป็น
ฝนกรดและวัสดุต่างๆผลกระทบของฝนกรดที่มีต่อวัสดุโครงสร้างหลายประเภทเริ่มชัดเจนมากขึ้นทุกปี ดังนั้นการกัดกร่อนของโลหะแบบเร่งภายใต้อิทธิพลของการตกตะกอนของกรดตามที่ระบุไว้ในหนังสือพิมพ์อเมริกันนำไปสู่การทำลายเครื่องบินและสะพานในสหรัฐอเมริกา ดังที่ทราบกันดีว่าการอนุรักษ์อนุสรณ์สถานโบราณในกรีซและอิตาลีกลายเป็นปัญหาร้ายแรง ส่วนผสมที่สร้างความเสียหายหลัก ได้แก่ ไฮโดรเจนไอออนบวก ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ โอโซน ฟอร์มาลดีไฮด์ และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
ความรุนแรงของการทำลายวัสดุขึ้นอยู่กับ: ความพรุนของพวกมันเนื่องจากยิ่งพื้นที่ผิวจำเพาะสูงเท่าใดความสามารถในการดูดซับก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จากคุณสมบัติการออกแบบเนื่องจากมีช่องต่างๆ เป็นตัวสะสมของการตกตะกอนของกรด เกี่ยวกับสภาพการทำงาน: ความเร็วลม อุณหภูมิ ความชื้นในอากาศ ฯลฯ
ในทางปฏิบัติวัสดุสามกลุ่มให้ความสนใจมากที่สุด: โลหะ - สแตนเลสและเหล็กชุบสังกะสี จากวัสดุก่อสร้าง - วัสดุสำหรับโครงสร้างภายนอกอาคาร จากการป้องกัน - สี, วาร์นิชและโพลีเมอร์สำหรับการเคลือบพื้นผิว เมื่อสัมผัสกับการตกตะกอนและก๊าซ ผลที่สร้างความเสียหายจะถูกกำหนดโดยความรุนแรงของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับโลหะ เช่นเดียวกับการทำงานร่วมกัน (การทำงานร่วมกันคือความสามารถของสารหนึ่งเพื่อเพิ่มผลกระทบของสารอื่น) โดยมีการกัดกร่อนสม่ำเสมอบ่อยที่สุดที่สังเกตได้
ตามที่รัฐสภายุโรประบุ ความเสียหายทางเศรษฐกิจจากฝนกรดคิดเป็น 4% ของผลิตภัณฑ์มวลรวมประชาชาติ สิ่งนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกกลยุทธ์ในการต่อสู้กับฝนกรดในระยะยาว
มาตรการเฉพาะเพื่อลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์สู่ชั้นบรรยากาศกำลังดำเนินการในสองทิศทาง:
การใช้ถ่านหินที่มีปริมาณกำมะถันต่ำในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
การทำความสะอาดการปล่อยมลพิษ
ถ่านหินที่มีปริมาณกำมะถันน้อยกว่า 1% ถือเป็นถ่านหินที่มีกำมะถันต่ำ และถ่านหินที่มีกำมะถันสูงคือถ่านหินที่มีปริมาณกำมะถันมากกว่า 3% เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดฝนกรด จึงมีการบำบัดถ่านหินที่มีกำมะถันสูงล่วงหน้า ถ่านหินมักประกอบด้วยไพไรต์และกำมะถันอินทรีย์ วิธีการทำให้บริสุทธิ์ถ่านหินหลายขั้นตอนสมัยใหม่ทำให้สามารถสกัดกำมะถันไพไรต์ได้มากถึง 90% จากถ่านหินนั่นคือ มากถึง 65% ของปริมาณทั้งหมด เพื่อกำจัดกำมะถันอินทรีย์ ปัจจุบันมีการพัฒนาวิธีบำบัดทางเคมีและจุลชีววิทยา
ต้องใช้วิธีการที่คล้ายกันกับน้ำมันที่มีกำมะถันสูง น้ำมันสำรองของโลกที่มีปริมาณกำมะถันต่ำ (มากถึง 1%) มีขนาดเล็กและมีจำนวนไม่เกิน 15%
เมื่อเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีปริมาณกำมะถันสูงจะใช้สารเคมีพิเศษเพื่อลดปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
วิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการลดปริมาณไนโตรเจนออกไซด์ในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงคือการดำเนินการในสภาวะที่ขาดออกซิเจนซึ่งมั่นใจได้ด้วยความเร็วของอากาศที่จ่ายไปยังเขตการเผาไหม้ ญี่ปุ่นได้พัฒนาเทคโนโลยีสำหรับผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ขั้นพื้นฐานแบบ "การเผาไหม้ภายหลัง" ในกรณีนี้ ขั้นแรกเชื้อเพลิง (น้ำมัน ก๊าซ) จะถูกเผาในโหมดที่เหมาะสมที่สุดเพื่อสร้างไนโตรเจนออกไซด์ จากนั้นเชื้อเพลิงที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะถูกทำลายในเขตการเผาไหม้ภายหลัง ในเวลาเดียวกันปฏิกิริยาที่นำไปสู่การลดออกไซด์และการปลดปล่อยจะลดลง 80%
แนวทางต่อไปในการแก้ปัญหานี้คือการละทิ้งแนวทางปฏิบัติในการกระจายก๊าซเรือนกระจก พวกมันไม่ควรกระจัดกระจายโดยอาศัยบรรยากาศขนาดมหึมา แต่ในทางกลับกัน ถูกจับและมีสมาธิ
วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยากับปูนขาว จากปฏิกิริยานี้ 90% ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์จับกับมะนาวทำให้เกิดยิปซั่มซึ่งสามารถนำไปใช้ในการก่อสร้างได้ ดังนั้นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มีกำลังการผลิต 500 เมกะวัตต์ซึ่งติดตั้งเพื่อบำบัดการปล่อยมลพิษจะผลิตยิปซั่มได้ 600,000 ลบ.ม. ต่อปี
มาตรการที่น่าหวังในการลดผลกระทบที่เป็นอันตรายคือการกำหนดขีดจำกัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ดังนั้น หน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกาจึงได้กำหนดขีดจำกัดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทั้งหมดในประเทศ โดยการลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ลงทุกปี เหตุการณ์นี้มีผลในเชิงบวกอย่างแน่นอน
การกำจัด การแปรรูป และการกำจัดของเสียจากประเภทความเป็นอันตราย 1 ถึง 5
เราทำงานร่วมกับทุกภูมิภาคของรัสเซีย ใบอนุญาตที่ถูกต้อง เอกสารการปิดบัญชีครบชุด แนวทางเฉพาะสำหรับลูกค้าและนโยบายการกำหนดราคาที่ยืดหยุ่น
เมื่อใช้แบบฟอร์มนี้ คุณสามารถส่งคำขอบริการ ขอข้อเสนอเชิงพาณิชย์ หรือรับคำปรึกษาฟรีจากผู้เชี่ยวชาญของเรา
ฝนกรดเป็นส่วนผสมของวัสดุทั้งเปียกและแห้งที่ตกลงสู่พื้นโลกจากชั้นบรรยากาศ มีกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกในระดับสูง กล่าวง่ายๆ ก็คือ ฝนจะมีสภาพเป็นกรดเนื่องจากมีมลพิษในอากาศ อากาศเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเนื่องจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเครื่องจักรและกระบวนการผลิต ส่วนประกอบหลักของฝนกรดคือไนโตรเจนฝนกรดก็มีกำมะถันเช่นกัน
การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลและอุตสาหกรรมซึ่งส่วนใหญ่ปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ออกมา ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศอย่างถาวร ความเป็นกรดจะพิจารณาจากระดับ pH ในหยดน้ำ น้ำฝนปกติจะมีสภาพเป็นกรดเล็กน้อย โดยมีค่า pH อยู่ระหว่าง 5.3-6.0 คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำที่อยู่ในอากาศจะทำปฏิกิริยากันจนเกิดเป็นกรดคาร์บอนิกซึ่งเป็นกรดอ่อน เมื่อระดับ pH ของน้ำฝนต่ำกว่าช่วงนี้ จะเกิดการตกตะกอนตามที่กล่าวข้างต้น
เมื่อก๊าซเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำและออกซิเจน จะเกิดกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก ท่ามกลางสารเคมีอื่นๆ ที่พบในบรรยากาศ เรียกอีกอย่างว่าสารประกอบทางเคมีที่มีความเป็นกรดปานกลาง มักนำไปสู่การผุกร่อนของสสาร การกัดกร่อนของโลหะ และการลอกสีบนพื้นผิวอาคาร
การปะทุของภูเขาไฟยังมีสารเคมีบางชนิดที่อาจทำให้เกิดฝนกรดได้
นอกจากนี้ การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล การทำงานของโรงงานและยานพาหนะอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์ยังทำให้ความเป็นกรดของการก่อตัวในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอีกด้วย
ปัจจุบัน มีการสังเกตการตกตะกอนของกรดจำนวนมากในแคนาดาตะวันออกเฉียงใต้ รัฐทางตะวันออกเฉียงเหนือของอเมริกา และประเทศส่วนใหญ่ในยุโรป รัสเซีย สวีเดน นอร์เวย์ และเยอรมนีต้องทนทุกข์ทรมานอย่างมากจากสิ่งเหล่านี้ อย่างน้อยนั่นคือสิ่งที่สถิติที่เป็นกลางกล่าวไว้ นอกจากนี้เมื่อเร็วๆ นี้ มีการสังเกตการตกตะกอนของกรดในเอเชียใต้ แอฟริกาใต้ ศรีลังกา และอินเดียใต้
รูปแบบของฝน
- การตกตะกอนของกรดมี 2 รูปแบบ
- เปียก
แห้ง
แต่ละคนส่งผลต่อพื้นผิวโลกแตกต่างกัน และแต่ละองค์ประกอบประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่หลากหลาย เชื่อกันว่าการตกตะกอนในรูปแบบแห้งนั้นเป็นอันตรายมากกว่าเนื่องจากพวกมันแพร่กระจายไปในระยะทางอันกว้างใหญ่ซึ่งมักจะข้ามไม่เพียง แต่เขตแดนของเมืองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรัฐด้วย
ฝนตกเปียก
เมื่ออากาศชื้น กรดจะตกลงสู่พื้นในรูปของฝน ฝนหิมะ หรือหมอก สภาพอากาศปรับตัว โดยได้รับแรงหนุนจากความจำเป็นในการตอบสนอง กรดจะถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศและสะสมอยู่บนพื้นผิวโลก เมื่อกรดตกถึงพื้นดิน จะส่งผลเสียต่อสัตว์ พืช และสัตว์น้ำนานาชนิด น้ำไหลเข้าสู่แม่น้ำและลำคลองซึ่งมีน้ำทะเลผสมกับน้ำทะเล จึงส่งผลกระทบต่อแหล่งที่อยู่อาศัยทางทะเล
เป็นส่วนผสมของก๊าซและอนุภาคที่เป็นกรด ความเป็นกรดประมาณครึ่งหนึ่งในชั้นบรรยากาศจะตกลงสู่พื้นโลกโดยการสะสมตัวแบบแห้ง หากลมพัดในบริเวณที่อากาศแห้ง มลพิษที่เป็นกรดจะกลายเป็นฝุ่นหรือควันและตกลงสู่พื้นเป็นอนุภาคแห้ง สารเหล่านี้มีผลเสียต่อรถยนต์ บ้าน ต้นไม้ และอาคาร เกือบ 50% ของมลพิษที่เป็นกรดจากชั้นบรรยากาศจะถูกส่งกลับผ่านการตกตะกอนแบบแห้ง มลพิษที่เป็นกรดเหล่านี้สามารถชะล้างออกจากพื้นผิวโลกได้ด้วยน้ำฝน จากนั้นระดับความเป็นกรดของแหล่งน้ำก็เพิ่มมากขึ้น
หากฝนเปียกไม่ช้าก็เร็วระเหยกลับไปสู่ชั้นบรรยากาศฝนที่แห้งในป่าจะอุดตันรูขุมขนของใบไม้
เรื่องราว
ฝนกรดและข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นที่รู้กันมานานแล้ว ฝนกรดถูกกล่าวถึงครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 1800 ระหว่างการปฏิวัติอุตสาหกรรม นักเคมีชาวสก็อต Robert Angus Smith เป็นคนแรกที่รายงานปรากฏการณ์นี้ในปี 1852 เขาอุทิศชีวิตเพื่อค้นคว้าความเชื่อมโยงระหว่างฝนกรดและมลพิษทางอากาศในเมืองแมนเชสเตอร์ ประเทศอังกฤษ งานของเขาได้รับความสนใจจากสาธารณชนในช่วงทศวรรษ 1960 เท่านั้น คำนี้เริ่มใช้ในปี 1972 เมื่อ The New York Times ตีพิมพ์รายงานเกี่ยวกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อการเติบโตของป่าไม้
การตกตะกอนของกรดเป็นสาเหตุของภัยพิบัติทั้งทางธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น แต่ที่นี่เกิดผลตรงกันข้าม ภัยพิบัติเหล่านี้มักเป็นสาเหตุของฝนกรด สาเหตุหลักคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ออกสู่ชั้นบรรยากาศ
น้ำพุธรรมชาติ
แหล่งที่มาตามธรรมชาติของการตกตะกอนที่เป็นปัญหา:
- สาเหตุตามธรรมชาติหลักของฝนกรดคือการปล่อยภูเขาไฟ ภูเขาไฟปล่อยก๊าซที่ก่อตัวเป็นกรดซึ่งทำให้เกิดความเป็นกรดผิดปกติ เมื่อเทียบกับฉากหลังนี้ ปริมาณน้ำฝนก็ตกลงมามากเป็นประวัติการณ์ โลกทนทุกข์ทรมานจากปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น หมอกและหิมะ พืชพรรณและสุขภาพของผู้อยู่อาศัยในบริเวณใกล้เคียงกับการก่อตัวของภูเขาไฟต้องทนทุกข์ทรมาน
- พืชพรรณที่เน่าเปื่อย ไฟป่า และกระบวนการทางชีวภาพในสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดฝนกรดโดยการก่อตัวของก๊าซ
- ไดเมทิลซัลไฟด์เป็นตัวอย่างทั่วไปของแหล่งทางชีวภาพหลักขององค์ประกอบที่มีซัลเฟอร์ในชั้นบรรยากาศ มันคือการปล่อยก๊าซที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำโดยใช้กิจกรรมทางไฟฟ้า กรดไนตริกกลายเป็นฝนกรด
แหล่งที่มาทางเทคโนโลยี
กิจกรรมของมนุษย์ที่ส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซเคมี เช่น ซัลเฟอร์ และไนโตรเจน เป็นสาเหตุหลักของฝนกรด พวกเราเองต่างหากที่ต้องตำหนิความจริงที่ว่าชั้นบรรยากาศกำลังทำลายโลก กิจกรรมเหล่านี้เกี่ยวข้องกับแหล่งที่มาของมลพิษทางอากาศ มันเป็นผลที่ตามมาจากกิจกรรมที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งนำไปสู่การปล่อยก๊าซซัลเฟอร์และไนโตรเจนจากโรงงาน แหล่งพลังงาน และรถยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ถ่านหินเพื่อผลิตไฟฟ้าเป็นแหล่งปล่อยก๊าซที่ใหญ่ที่สุดซึ่งนำไปสู่ฝนกรด
รถยนต์และโรงงานยังปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมากสู่อากาศอีกด้วย สิ่งที่น่ากลัวคือกระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำๆ ทุกวัน โดยเฉพาะในพื้นที่อุตสาหกรรมของเมืองที่มีรถสัญจรหนาแน่น ก๊าซเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆ ในบรรยากาศเพื่อสร้างสารประกอบที่เป็นกรดต่างๆ เช่น กรดซัลฟิวริก แอมโมเนียมไนเตรต และกรดไนตริก การทดลองเหล่านี้ส่งผลให้เกิดฝนกรดในปริมาณที่สูงมาก
ลมที่มีอยู่จะนำพาส่วนผสมที่เป็นกรดเหล่านี้ไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ข้ามพรมแดน พวกมันตกลงสู่พื้นโลกในรูปของฝนกรดหรือการตกตะกอนในรูปแบบอื่น เมื่อมาถึงพื้นดินแล้ว พวกมันก็แผ่กระจายไปทั่วพื้นผิว ดูดซึมเข้าสู่ดินและจบลงที่ทะเลสาบ แม่น้ำ และในที่สุดก็ผสมกับน้ำทะเล
ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ส่วนใหญ่ได้มาจากกระแสไฟฟ้าผ่านการเผาไหม้ถ่านหิน และเป็นสาเหตุของฝนกรด
ผลที่ตามมาของฝนกรด
ฝนกรดมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของประชาชน ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทางน้ำมีสูงมาก ฝนกรดอาจตกลงสู่แหล่งน้ำโดยตรงหรือไหลผ่านป่าไม้ ทุ่งนา และถนนลงสู่ลำธาร แม่น้ำ และทะเลสาบ เมื่อเวลาผ่านไป กรดจะสะสมอยู่ในน้ำและทำให้ระดับ pH ต่ำลง พืชและสัตว์น้ำต้องมีค่า pH ในระดับหนึ่ง ต้องอยู่ที่ประมาณ 4.8 ถึงจะรอด หากระดับ pH ลดลง สภาวะต่างๆ จะกลายเป็นศัตรูต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตในน้ำ
ฝนกรดมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนค่า pH และความเข้มข้นของอะลูมิเนียม สิ่งนี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อระดับความเข้มข้นของ pH ในชั้นผิวของน้ำ จึงส่งผลกระทบต่อปลาและสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่นๆ เมื่อระดับ pH ต่ำกว่า 5 ไข่ส่วนใหญ่จะไม่ฟักเป็นตัว
ระดับที่ต่ำกว่าสามารถฆ่าปลาที่โตเต็มวัยได้ ตะกอนจากแหล่งต้นน้ำที่ปล่อยลงสู่แม่น้ำและทะเลสาบช่วยลดความหลากหลายทางชีวภาพในแม่น้ำและทะเลสาบ น้ำจะมีสภาพเป็นกรดมากขึ้น สัตว์หลายชนิด รวมถึงปลา พืช และแมลงต่างๆ ในทะเลสาบ แม่น้ำ และลำธาร ป่วยและบางชนิดถึงกับถูกกำจัดออกไปโดยสิ้นเชิงเนื่องจากฝนกรดที่มากเกินไปเข้าสู่แหล่งน้ำ
นักการเมือง นักวิทยาศาสตร์ นักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม และนักวิจัย กำลังสั่นกระดิ่งเพื่อให้ความรู้แก่ประชาชนเกี่ยวกับอันตรายของฝนกรด ต่างจากการตกตะกอนแบบเปียก การตกตะกอนแบบแห้งนั้นวัดได้ยากกว่า เมื่อกรดสะสม สิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตรายจากพื้นผิวโลกจะถูกพัดพาไปสู่ทะเลสาบและลำธาร ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ไม่สามารถควบคุมได้