Kyslý dážď, ako sa tvorí, zloženie, reakcie a účinky

Ten kyslý dážď Je to mokré alebo suché zrážanie látok, ktoré generujú pH menšie ako 5,6. Toto zrážanie môže byť mokré (zriedené v dažďovej vode) alebo suché (depozity častíc alebo aerosólov).

Pojem „kyslý dážď“ prvýkrát navrhol anglický výskumný pracovník Robert Angus Smith v roku 1850 v úplnej priemyselnej revolúcii. Najčastejšie kyseliny, ktoré sa tvoria v atmosfére.

Mapa kyslej dažďa. Zdroj: Alfredsito94 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

Najdôležitejšie znečisťujúce látky sú oxidy: NO2, NO3, SO2, ktorých prírodné zdroje sú sopečné erupcie, lesné požiare a bakteriálna degradácia. Umelé zdroje sú produktom emisií plynu spaľovacích fosílnych palív (priemyselná aktivita a automobilová premávka).

Kyslý dážď spôsobuje negatívne vplyvy v prostredí, ako je okyslenie pôdy a vody, ovplyvňujúce živé bytosti vrátane ľudskej bytosti. Podobne sú pôdy a voda kontaminované ťažkými kovmi a v vodných útvaroch sa vyskytuje eutrofizácia.

Na úrovni vegetácie sa v listoch vyskytuje priame poškodenie a je ovplyvnené rastom rastlín. Okrem toho acidifikácia pôdy imobilizuje živiny a ovplyvňuje mykorrhizae (pôdne huby). Podobne sú budovy, stroje, pamiatky a umelecké diela vystavené zvetrávaniu vážne oxidované alebo erodované účinkom vyzrážaných kyselín.

Ak chcete napraviť účinok kyslého dažďa, môžete prijať niektoré punrálne opatrenia, ako napríklad ochrana pamiatok a korekcia okyslenej pôdy a vody. Roztok pozadia kyslého dažďa však znižuje emisie do atmosféry chemických zlúčenín prekurzory kyseliny tvorby kyseliny.

[TOC]

Ako sa tvorí kyslý dážď?

Kyslá hmla pomocou emisií SO2 v rafinérii PDVSA v Curacao. Zdroj: HDEK [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Prekurzorové chemické látky

Fenomén kyslého dažďa sa začína emisiou do atmosféry chemických zlúčenín prekurzory kyseliny tvorby kyseliny. Tieto zlúčeniny môžu byť vydané zdrojmi alebo prírodnými alebo umelými.

Medzi prírodné zdroje patria sopečné erupcie, požiare vegetácie a emisie oceánov. Ako umelé zdroje konajú priemyselné emisie, spaľovacie motorové vozidlá alebo spaľovanie odpadu.

Tieto zdroje emitujú rôzne zlúčeniny, ktoré môžu vytvárať kyseliny v atmosfére. Najdôležitejšie sú však oxidy dusíka a oxidy síry.

Oxidy dusíka sú známe ako NOx a zahŕňajú oxid dusične (NO2) a oxid dusný (NO). Pokiaľ ide o oxid síry, je oxid SO2 alebo oxid síra.

Produkovaný vojakový a kyslý proces

Fenomén kyslého dažďa sa vyskytuje v troposfére (atmosférická oblasť, ktorá prechádza zo zemského povrchu do výšky 16 km).

V troposfére môžu vzduchové prúdy prenášať tieto zlúčeniny na ktorejkoľvek časti planéty, čo z nej robí globálny problém. V tomto procese interagujú dusík a oxidy síry s inými zlúčeninami za vzniku kyseliny dusičnej a kyseliny sírovej.

Reakcie podporovať

Chemické reakcie sa môžu vykonávať buď na tuhých suspendovaných častiach alebo v kvapkách suspenzie.

Kyselina dusičná sa tvorí hlavne v plynnej fáze kvôli jej nízkej rozpustnosti vody. Kyselina sírová je rozpustnejšia vo vode a je hlavnou zložkou kyslého dažďa.

Kyselina dusičná

Na tvorbu kyseliny dusičnej (HNO3) oxidov dusíka reagujú s vodou, s radikálmi, ako je OH (v menšej miere s HO2 a CH3O2) alebo s troposférickým ozónom (O3).

Kyselina sírová

V prípade produkcie kyseliny sírovej (H2SO4), Radicals OH, HO2, CH3O2, Voda a ozón. Okrem toho sa môže tvoriť reakciou s peroxidom vodíka (H2O2) a rôznymi oxidmi kovov.

Môže vám slúžiť: zalesňovanie: charakteristiky, typy, príklady

Kyselina uhličitá

H2CO3 sa vytvára vďaka fotochemickej reakcii oxidu uhličitého s atmosférickou vodou.

Kyselina chlorovodíková

HCl predstavuje iba 2% kyslého dažďa a jeho prekurzorom je metylchlorid (CLCH3). Táto zlúčenina pochádza z oceánov a je oxidovaná Radicals OH za vzniku kyseliny chlorovodíkovej.

Zrážky

Akonáhle sú kyslé zlúčeniny (kyselina dusičná alebo kyselina sírová a v menšom rozsahu kyselina chlorovodínová), tieto sa zrážajú.

Zrážky môžu byť spôsobené časticami suspenzie, v ktorých sa uskutočnila reakcia fázy plynu. Ďalším spôsobom je, že v daždi kondenzovaná voda vyzráža, kde sa tvorili kyseliny.

Kompozícia

Prirodzená kyslosť dažďa je blízko pH 5,6, hoci v niektorých nekontaminovaných oblastiach boli uvedené hodnoty 5 5. Tieto nízke hodnoty pH boli spojené s prítomnosťou prírodných kyselín.

Predpokladá sa, že v závislosti od úrovne pH možno dážď klasifikovať do:

a) Mierne kyslé (pH medzi 4,7 a 5,6)
b) mierne kyselina (pH medzi 4,3 a 4,7)
c) Silne kyselina (pH menšia alebo rovná 4,3).

Ak má dážď koncentráciu> 1,3 mg/l dusičnanov a> 3 mg/l v prípade síranov, znečistenie sa považuje za vysoké.

Kyslý dážď je zložený vo viac ako dvoch tretinách prípadov v dôsledku prítomnosti kyseliny sírovej, ktorá nasleduje v hojnosti kyselinou dusičnou. Ďalšími zložkami, ktoré môžu prispieť k kyslosti dažďa, sú kyselina chlorovodíková a kyselina uhličitá.

Chemické reakcie kyslého dažďa

Tvorba kyseliny sírovej (H2SO4)

Produkcia kyseliny sírovej sa môže vyskytnúť v plynnej fáze alebo kvapalnej fáze.

Plynná fáza

Iba 3 až 4% SO2 oxidovaného v sírnej fáze za vzniku kyseliny sírovej. Existuje veľa trás na tvorbu kyseliny sírovej z plynných prekurzorov, tu ukazuje reakciu SO2 s troposférickým ozónom.

Reakcia sa vyskytuje v dvoch fázach:

1.- Oxid siričitý reaguje s troposférickým ozónom vytváraným trioxidom siričitým a uvoľňovaním kyslíka.

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- Potom oxiduje trioxid siričitý a produkuje kyselinu sírovú.

SO3 + H2O = H2SO4

Kvapalná

V kvapkách vody, ktorá bude tvoriť dážď, sa môže vyskytnúť kyselina sírová rôznymi spôsobmi:

1.- SO2 sa rozpustí vo vode vytvárajúcej kyselinu síru, čo je oxidované peroxidom vodíka:

SO2+H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- Fotokatalytický mechanizmus: V tomto prípade sa častice oxidov kovov (železo, zinok, titán) aktivujú vďaka pôsobeniu slnečného žiarenia (fotochemická aktivácia) a oxidáciou kyseliny sírovej generujúcej SO2.

Tvorba kyseliny dusičnej (HNO3)

O3 Ozono O3 produkuje transformáciu z NO2 na HNO3 do procesu trojstupňového procesu:

1.- NO2 + O3 = NO3 + O2
2.- NO3 + NO2 = N2O5
3.- N2O5 + H2O = 2Hno3

Účinky na životné prostredie

Vplyv kyslého dažďa v lese pohoria Jizery v Českej republike. Zdroj: Lovecz [verejná doména]

Okyslenie pôdy a ich účinky na vegetáciu

Vplyv kyslého dažďa na pôdu sa líši v závislosti od toho istého zloženia. Napríklad pôdy vápenatého, čadičového a vyvratného pôvodu majú väčšiu kapacitu na neutralizáciu kyslosti.

Pokiaľ ide o to, že kremenné pôdy ako inertný materiál nie sú schopné regulovať obsah kyseliny. Teda v pôdach, kde kyslý dážď zvyšuje kyslosť, sa uvoľňujú kovové ióny, ktoré sú toxické pre rastliny a zvieratá.

Môže vám slúžiť: organizácie, ktoré chránia životné prostredie

Relevantným prípadom je rozpustenie hliníkov, ktorí uvoľňujú veľmi škodlivé hliníkové ióny na vegetáciu.

Všeobecne platí, že kyslosť pôdy znižuje dostupnosť živín pre rastliny. Okrem toho podporuje uvoľňovanie a umývanie vápnika, ktoré spôsobuje nedostatky v rastlinách.

Vplyv na zvodnené a ľudské zdravie

Vo väčšine prípadov kyslý dážď nemá žiadny vzhľad ani inú chuť ako normálny dážď, ani nevytvára pocity pokožky. Jeho účinky na zdravie ľudskej bytosti sú nepriame a zriedka spôsobujú poškodenie pokožky v dôsledku extrémnej kyslosti.

Jedným z problémov kyslého dažďa je to, že znížením hodnôt pH pod 5 sa uvoľňujú ťažké kovy a ťahajú sa. Tieto znečisťujúce látky, ako je hliník a kadmium, môžu ísť do podzemných zvodnení.

Ak voda týchto kontaminovaných zvodnených vrstiev prechádza do studní používaných na ľudskú spotrebu, môže spôsobiť vážne škody na zdraví.

Zhoršenie konštrukcií, pamiatok a materiálov

Gargola poškodená kyslým dažďom. Zdroj: Nino Barbieri [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/]]

Vápenaté kamene

Konštrukcie, pamiatky a sochy vyrobené z vápenca alebo mramoru sú veľmi ovplyvnené kyslým dažďom. Je to dosť vážne, pretože z týchto materiálov je postavených mnoho historických budov a umeleckých diel.

V prípade vápenca kyslý dážď spôsobuje rozpustenie vápenca a vytvára rekryštalizáciu kalcitu. Táto rekryštalizácia produkuje biele tóny na povrchu.

V konkrétnom prípade dažďa s kyselinou sírovou. Prostredníctvom tohto procesu sa povrch skaly transformuje na omietku a uvoľňuje sa CO2.

Mramor, hoci je odolnejší, je tiež ovplyvnený kyslým dažďom. V tomto prípade dochádza k odlupovaniu kameňa, takže povrchové vrstvy sú oddelené.

Ostatné nekorrosívne materiály

V niektorých budovách je štrukturálne zhoršenie nižšie, ale aj s negatívnymi účinkami. Napríklad, suché usadeniny kyseliny špinavé steny, takže náklady na údržbu sa zvyšujú.

Kovy

Kyslý dážď spôsobuje koróziu kovov v dôsledku oxidačného javu. To spôsobuje obrovské hospodárske straty, pretože sú vážne ovplyvnené štruktúry, vybavenie, stroje a vozidlá s kovovými časťami.

Flóra a fauna

Ryby mŕtve pre kyslý dážď. Zdroj: Ryby a služba pre ryby a voľne žijúce zvieratá Spojené štáty americké. [Verejná doména]

Kyslý dážď modifikuje prírodnú rovnováhu vodných a suchozemských ekosystémov.

Rastliny a zvieratá v Lentických vodných útvaroch

Luntické vodné útvary sú náchylnejšie na okyslenie, pretože ide o uzavreté ekosystémy. Okrem toho akumulácia kyselín vo vode prináša negatívne následky na život, v ktorom sa nachádzajú.

Ďalším dôsledkom acidifikácie je zrážanie dusičnanov dažďom, čo spôsobuje eutrofizáciu v vodných útvaroch. Prebytočné živiny znižujú kyslík a negatívne ovplyvňuje prežitie vodných zvierat.

Ďalším nepriamym negatívnym účinkom je odpor k vodným útvarom iónov ťažkých kovov z pozemského prostredia. Tieto ióny sa uvoľňujú na zemi pôsobením hydrónskych iónov, keď sa zvýši kyslosť.

Dostupnosť vegetácie a živín

Najzávažnejšie problémy spôsobené okyslením pôdy sú imobilita základných živín a zvýšenie toxických kovov.

Napríklad hliník a horčík sa uvoľňujú z častíc pôdy, keď sú nahradené vodíkom. Hliník ovplyvňuje štruktúru a funkciu koreňov a znižuje absorpciu esenciálneho vápnika pre rastliny.

Môže vám slúžiť: hovädzí dobytok: vlastnosti, jedlo, choroby

Na druhej strane, okyslenie pôdy spôsobuje poškodenie mykorhizázy (huby spojené s koreňmi), ktoré sú nevyhnutné v dynamike lesa.

Priame škody v rastlinách a zvieratách

Kyselina sírová spôsobuje priame poškodenie listov degradovaním chlorofylu a produkciou chlorózy (listová žltá). U niektorých druhov rast a produkcia životaschopných semien klesá.

Obojživelníci (žaby a ropuchy) sú obzvlášť náchylné na účinky kyslosti vody. Niektoré škody sú priame lézie a zníženie obrany proti patogénom (najmä kožné huby).

Roztoky

Znížiť emisie

Roztok pozadia kyslého dažďa je zníženie emisií na prostredie chemikálií kyseliny. Najdôležitejšie z nich sú oxidy síry a dusíka.

Má to však určité ťažkosti, pretože to znamená, že ovplyvňuje hospodárske a rozvojové záujmy spoločností a krajín. Napríklad jedným z hlavných zdrojov oxidu siričitého je spaľovanie uhlia, ktoré predstavuje viac ako 70% energie v Číne.

Existujú niektoré technologické alternatívy, ktoré môžu pomôcť znížiť emisie. Napríklad v priemysle tako -zavolané „fluidné postele“ začleňujú absorbent (vápenec alebo dolomit), ktoré si zachovávajú SO2. V prípade motorových vozidiel a vo všeobecnosti spaľovacie motory katalyzátory vyhovujú aj zníženiu emisií SO2.

Na druhej strane niektoré krajiny implementujú konkrétne programy na zníženie kyslého dažďa. Napríklad Spojené štáty vyvinuli národný program hodnotenia zrážok kyseliny (NAPAP). Medzi ktorýmkoľvek z opatrení, ktoré uvažuje NAPAP, patrí implementácia použitia nízkych síry.

Ďalším možným opatrením je výmena automobilového parku elektrickými automobilmi na zníženie kyslého dažďa a globálneho kúrenia. Aj keď existuje technológia na dosiahnutie tohto cieľa, tlak automobilového a ropného priemyslu o ňom oneskoril rozhodnutia. Ďalšími faktormi, ktoré ovplyvňujú kultúrne prvky súvisiace s rýchlosťou, ktorá sa usiluje o dosiahnutie vozidla.

Aplikujte opatrenia na korekciu kyslosti

V niektorých prípadoch sa môže pH pôdy a vody zvýšiť pridaním alkalisov, napríklad začlenením veľkého množstva vápna. Táto prax však nie je možné pri veľmi veľkých predĺženiach pôdy.

Ochrana proti povrchu

Kameň

Existujú rôzne metódy na ochranu alebo aspoň zníženie zhoršenia kameňa pod účinkom kyslého dažďa. Jednou z týchto metód je umytie parou alebo horúcou vodou.

Môžu sa použiť aj chemické činidlá, ako je kyselina fluorhoorka alebo bifluorid amónneho. Po premytí môže byť kameň utesnený nanášaním špeciálnych výrobkov, ktoré zapojia póry, ako je napríklad hydroxid bária.

Kov

Kovové povrchy citlivé na korodovanie sa môžu chrániť tým, že ich zakrývajú nekorrosívnym kovom ako zinok.

Na tento účel je možné aplikovať elektrodepozíciu alebo ponoriť kovovú štruktúru, ktorá sa má chrániť v ochrannom kovu v kvapalnom stave.

Odkazy

1. Meč L a a. Sánchez (1995). Vplyv kyslého dažďa na koróziu kovu. pp. 145-171. In: Vicente M krajčír. (Coord.) Elektrochémia a životné prostredie na hranici 21. storočia. University of La Coruña. Publikácia. La Coruña, Španielsko.
2. García-Ruiz G (2018). Ochrana stavebných štruktúr v korozívnej atmosfére. Koniec titulu práce v inžinierstve v priemyselných technológiách. Polytechnická univerzita v Cartagene. Vyššia technická škola priemyselného inžinierstva. Cartagena, Španielsko. 75 s.
3. Granados-Sánchez D, GF López-Ríos a Ma Hernández-García (2010). Ekosystémy pre kyslé dažďové a lesy ... Časopis Chapingo časopisy Forest Sciences and Environment Series 16: 187-206.
4. Likens GE, CT Driscoll a DC Buso (1996). Dlhodobé účinky kyslého dažďa: reakcia a zotavenie lesného ekosystému. Science, 272; 244-246.
   LICENS GE a FH BUMANN (1974). Kyslý dážď: Regionálny závidiaci problém s regionálnym regionálnym. Science, 184: 1176-1179.
5. Schindler DW (1988). Účinky kyslého dažďa na sladkovodné ekosystémy. Science, 239: 149-157.
6. Vélez-Upegui JJ, MC Valencia-Giraldo, Londoño-Carvajal, CM González-Duque, JP Mariscal-Moreno (2010). Znečistenie vzduchu a kyseliny. Diagnostika javu v meste Manizalles. Fakulta strojárstva a architektúry. Kolumská národná univerzita. Ústredie manizálov. Redakcia Ltda. Prvá edícia. Manizales, Kolumbia. 150 p.