Surt regn hvordan det dannes, sammensetning, reaksjoner og effekter

De sur nedbør Det er den våte eller tørre nedbøren av stoffer som genererer en pH mindre enn 5,6. Denne nedbøren kan være våt (fortynnet i regnvann) eller tørr (partikkel- eller aerosolavsetninger).

Begrepet "surt regn" ble først foreslått av den engelske forskeren Robert Angus Smith i 1850, i full industriell revolusjon. De mest tallrike syrene som er dannet i atmosfæren er nitrogen og svovel ved oksidasjon av naturlige eller kunstige miljøgifter.

Syre regnkart. Kilde: Alfredsito94 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]

De mest relevante miljøgiftene er oksider: NO2, NO3, SO2, hvis naturlige kilder er vulkanutbrudd, skogbranner og bakteriell nedbrytning. Kunstige kilder er gassutslippsprodukt av forbrenning av fossilt brensel (industriell aktivitet og biltrafikk).

Syret regn forårsaker negative påvirkninger i miljøet som forsuring av jord og vann, og påvirker levende vesener, inkludert mennesket. På samme måte er jord og vann forurenset med tungmetaller, og i vannmassene forekommer det overgjødsling.

På vegetasjonsnivå oppstår direkte skade i bladene og påvirkes av plantervekst. I tillegg immobiliserer jordforsuring næringsstoffer og påvirker Mycorrhizae (jord sopp). Tilsvarende blir bygninger, maskiner, monumenter og kunstverk utsatt for forvitring sterkt oksidert eller erodert av effekten av utfelte syrer.

For å avhjelpe effekten av surt regn, kan du ta noen straffe tiltak som å beskytte monumenter og korrigere jord- og vannforsuring. Bakgrunnsløsningen for surt regn reduserer imidlertid utslippet til atmosfæren til kjemiske forbindelser forløpere av syredannelse.

[TOC]

Hvor surt regn dannes?

Syretåke ved SO2 -utslipp av PDVSA -raffineriet i curacao. Kilde: HDEK [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Forløper kjemiske midler

Fenomenet surt regn begynner med utslippet til atmosfæren av kjemiske forbindelser forløpere av syredannelse. Disse forbindelsene kan utstedes av kilder eller naturlig eller kunstig.

Blant de naturlige kildene er vulkanutbrudd, vegetasjonsbranner og havutslipp. Som kunstige kilder virker industrielle utslipp, forbrenningsmotorbiler eller avfallsforbrenning.

Disse kildene avgir forskjellige forbindelser som kan generere syrer i atmosfæren. Imidlertid er de viktigste nitrogenoksider og svoveloksider.

Nitrogenoksider er kjent som NOx, og inkluderer nitrogendioksid (NO2) og lystgass (NO). For sin del er svoveloksid SO2 eller svoveldioksid.

Trooposfærisk og syreprosess produsert

Fenomenet med surt regn forekommer i troposfæren (atmosfærisk område som går fra jordens overflate til en høyde av 16 km).

I troposfæren kan luftstrømmer bære disse forbindelsene på hvilken som helst del av planeten, noe som gjør det til et globalt problem. I den prosessen samhandler nitrogen- og svoveloksider med andre forbindelser for å danne henholdsvis salpetersyre og svovelsyre.

Reaksjoner støtter

Kjemiske reaksjoner kan utføres enten på faste suspenderte partikler eller i suspensjonsdråper.

Salpetersyre dannes hovedsakelig i gassfasen, på grunn av dens lave vannløselighet. For sin del er svovelsyre mer oppløselig i vann, og er den viktigste bestanddelen av surt regn.

Salpetersyre

For dannelse av salpetersyre (HNO3) reagerer nitrogenoksider med vann, med radikaler som OH (i mindre grad med HO2 og CH3O2), eller med troposfærisk ozon (O3).

Svovelsyre

Når det. I tillegg kan det dannes ved å reagere med hydrogenperoksyd (H2O2) og forskjellige metalloksider.

Kan tjene deg: Forestasjon: Kjennetegn, typer, eksempler

Kullsyre

H2CO3 dannes takket være den fotokjemiske reaksjonen av karbondioksid med atmosfærisk vann.

Saltsyre

HCl representerer bare 2% surt regn, og dens forløper er metylklorid (CLCH3). Denne forbindelsen kommer fra hav og oksideres av OH -radikaler for å danne saltsyre.

Nedbør

Når syreforbindelser (salpetersyre eller svovelsyre er blitt dannet, og i mindre grad saltsyre), vil disse presipitere.

Nedbør kan skyldes suspensjonspartikler der gassfase -reaksjonen har funnet sted. En annen måte er at i regnet presipiterer det kondenserte vannet der det ble dannet syrer.

Sammensetning

Regnets naturlige surhet er nær en pH på 5,6, selv om verdier på ikke -forsinkede områder på 5 er indikert. Disse lave pH -verdiene har vært assosiert med tilstedeværelsen av naturlige syrer.

Det anses at avhengig av pH -nivået, kan regnet klassifiseres til:

A) Litt sur (pH mellom 4,7 og 5,6)
b) Moderat syre (pH mellom 4,3 og 4,7)
c) sterkt syre (pH mindre enn eller lik 4.3).

Hvis regnet har en konsentrasjon> 1,3 mg/l nitrater og> 3 mg/l i tilfelle av sulfater, anses forurensning å være høy.

Syre regn er sammensatt i mer enn to tredjedeler av tilfellene på grunn av tilstedeværelsen av svovelsyre, fulgt i overflod av salpetersyre. Andre komponenter som kan bidra til surheten i regnet er saltsyre og kullsyre.

Kjemiske reaksjoner av surt regn

Svovelsyredannelse (H2SO4)

Svovelsyreproduksjon kan forekomme i en gassfase eller væskefase.

Gassøs fase

Bare 3 til 4% av SO2 oksidert i en svovelfase for å produsere svovelsyre. Det er mange ruter for dannelse av svovelsyre fra gassformede forløpere, her viser reaksjonen av SO2 med troposfærisk ozon.

Reaksjonen oppstår i to trinn:

1.- Svoveldioksid reagerer med troposfærisk ozon som genererer svoveltrioksid og frigjør oksygen.

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- Deretter oksiderer svoveltrioksid med vanndamp og produserer svovelsyre.

SO3 + H2O = H2SO4

Væskefase

I vanndråpene som vil danne regnet, kan svovelsyre oppstå på forskjellige måter:

1.- SO2 løses opp i vann som genererer svovelsyre, og dette oksideres av hydrogenperoksyd:

SO2+H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- Fotokatalytisk mekanisme: I dette tilfellet aktiveres metalloksiderpartikler (jern, sink, titan) takket være sollysets virkning (fotokjemisk aktivering) og oksiderer SO2 -genererende svovelsyre.

Salpetersyredannelse (HNO3)

O3 Ozono O3 produserer transformasjonen fra NO2 til HNO3 til en tre -trinns prosess:

1.- NO2 + O3 = NO3 + O2
2.- NO3 + NO2 = N2O5
3.- N2O5 + H2O = 2hno3

Effekter på miljøet

Effekt av surt regn i en skog av Jizera -fjellene i Tsjekkia. Kilde: Lovecz [Public Domain]

Forsuring av jordsmonn og deres effekter på vegetasjon

Effekten av surt regn på jorden varierer avhengig av sammensetningen av den samme. For eksempel har jordsmonn med kalkholdig, basaltisk og stollende opprinnelse større kapasitet til å nøytralisere surhet.

For deres del er ikke kvartsrike jordarter som inert materiale, i stand til å regulere syret innhold. I jordsmonnene der surt regn øker surheten, blir metallioner som er giftige for planter og dyr frigjøres og drar.

Kan tjene deg: organisasjoner som beskytter miljøet

En relevant sak er oppløsningen av aluminosilikater, som frigjør veldig skadelige aluminiumioner for vegetasjon.

Generelt reduserer jordens surhet næringstilgjengelighet for planter. I tillegg fremmer det frigjøring og vasking av kalsium, noe som forårsaker mangler i planter.

Effekt på akviferer og menneskers helse

I de fleste tilfeller har surt regn ingen utseende eller forskjellig smak til normalt regn, og genererer heller ikke hudsensasjoner. Effektene på menneskets helse er indirekte, og forårsaker sjelden hudskader på grunn av ekstrem surhet.

Et av problemene med surt regn er at ved å redusere pH -verdiene under 5, frigjøres tungmetaller og drar. Disse miljøgiftene som aluminium og kadmium kan gå til underjordiske akviferer.

Hvis vannet til disse forurensede akviferne går til brønner som brukes til konsum, kan det forårsake alvorlig helseskade.

Forringelse av konstruksjoner, monumenter og materialer

Gargola skadet av surt regn. Kilde: Nino Barbieri [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/]]

Kalkholdige steiner

Konstruksjonene, monumentene og skulpturene laget med kalkstein eller marmor er veldig påvirket av surt regn. Dette er ganske alvorlig, siden mange historiske bygninger og kunstverk er bygget med disse materialene.

Når det. Denne omkrystalliseringen produserer hvite toner på overflaten.

I det spesifikke tilfellet med regnet med svovelsyre oppstår sulfasjonsfenomenet. Gjennom denne prosessen blir overflaten av berget forvandlet til gips og CO2 frigjøres.

Marmor, selv om den er mer motstandsdyktig, påvirkes også av surt regn. I dette tilfellet oppstår peeling av steinen, så overflatelagene av det samme er løsrevet.

Andre ikke -korrosive materialer

I noen bygninger er den strukturelle forverringen lavere, men også med negative effekter. For eksempel øker tørrsyrer skitne veggene, så vedlikeholdskostnadene øker.

Metaller

Syre regn forårsaker korrosjon av metaller på grunn av oksidasjonsfenomenet. Dette forårsaker store økonomiske tap, siden strukturer, utstyr, maskiner og kjøretøy med metalldeler er alvorlig påvirket.

Flora og fauna

Fisk død for surt regn. Kilde: United States Fish and Wildlife Service. [Offentlig domene]

Syre regn endrer den naturlige balansen mellom akvatiske og terrestriske økosystemer.

Planter og dyr i lentiske vannforekomster

Luntiske vannforekomster er mer utsatt for forsuring, fordi de er lukkede økosystemer. I tillegg gir akkumulering av syrer i vann negative konsekvenser for livet som huser.

En annen konsekvens av forsuring er nedbør av nitrater gjennom regn, noe som forårsaker overgjødsling i vannmassene. Overskytende næringsstoffer reduserer oksygen tilgjengelig og påvirker overlevelsen av vanndyr negativt.

En annen indirekte negativ effekt er draget til vannforekomstene til tungmetallioner fra det terrestriske miljøet. Disse ionene frigjøres på bakken ved virkningen av hydroniumionene når surheten økes.

Vegetasjon og tilgjengelighet av næringsstoffer

De mest alvorlige problemene forårsaket av jordforsuring er immobiliteten i essensielle næringsstoffer og økningen i giftige metaller.

For eksempel frigjøres aluminium og magnesium fra jordpartikler når de erstattes av hydrogen. Aluminium påvirker strukturen og funksjonen til røttene og reduserer absorpsjonen av essensiell kalsium for planter.

Kan tjene deg: storfe: egenskaper, mat, sykdommer

På den annen side forårsaker jordforsuring skade på mycorrhizae (sopp assosiert med røtter), som er essensielle i skogens dynamikk.

Direkte skader i planter og dyr

Svovelsyre forårsaker direkte skade på bladene ved å nedbryte klorofyll og produsere klorose (bladgul). Hos noen arter reduseres veksten og produksjonen av levedyktige frø.

Amfibiene (frosker og padder) er spesielt utsatt for effekten av vannsurhet. Noen skader er direkte lesjoner og reduksjon i forsvaret mot patogener (spesielt hudsopp).

Løsninger

Reduser utslippene

Bakgrunnsløsningen for surt regn er å redusere utslippene til miljøet med sur. De viktigste av disse er svovel- og nitrogenoksider.

Dette har imidlertid noen vanskeligheter, siden det innebærer å påvirke de økonomiske og utviklingsinteressene til selskaper og land. For eksempel er en av hovedkildene til svoveldioksid forbrenning av kull som representerer mer enn 70% av energien i Kina.

Det er noen teknologiske alternativer som kan bidra til å redusere utslippene. For eksempel, i bransjen, har de så -kalt "fluidiserte senger" absorberende (kalkstein eller dolomitt) som beholder SO2. Når det.

På den annen side har noen land implementert spesifikke programmer for å redusere surt regn. For eksempel utviklet USA National Acid Precipitation Evaluation Program (NAPAP). Blant noen av tiltakene som Napap har tenkt, er å implementere bruken av lav svovelbrensel.

Et annet mulig tiltak er utskifting av bilparken med elbiler for å redusere både surt regn og global oppvarming. Selv om det er teknologi for å oppnå dette, har imidlertid presset fra bilindustrien og oljeindustrien forsinket beslutninger om det. Andre faktorer som påvirker er kulturelle elementer relatert til hastigheten som er ønsket å nå et kjøretøy.

Bruk surhetskorreksjonstiltak

I noen tilfeller kan pH i jordsmonn og vann økes ved å tilsette alkalier, for eksempel å innlemme store mengder kalk. Imidlertid er denne praksisen ikke mulig i veldig store landforlengelser.

Overflatebeskyttelse

Stein

Det er forskjellige metoder for å beskytte eller i det minste redusere forringelsen av stein under effekt av surt regn. En av disse metodene er å vaske den med damp eller varmt vann.

Kjemiske midler som fluorhorinsyre eller ammoniumbifluorid kan også brukes. Når den er vasket, kan steinen forsegles ved å bruke spesielle produkter som plugger porene, for eksempel bariumhydroksid.

Metall

Metalloverflater som er utsatt for korrodering kan beskytte seg selv ved å dekke dem med et ikke -korrosivt metall som sink.

For dette kan elektroavsetning påføres, eller nedsenket metallstrukturen som skal beskyttes i beskyttelsesmetallet i flytende tilstand.

Referanser

1. Sverd l og en. Sánchez (1995). Påvirkning av surt regn på metallkorrosjon. pp. 145-171. I: Vicente m skredder. (Koord.) Elektrokjemi og miljø på terskelen for det 21. århundre. University of La Coruña. Publikasjonsservo. La Coruña, Spania.
2. García-Ruiz G (2018). Beskyttelse av konstruksjonsstrukturer i etsende atmosfærer. SLUTT AV GRENSET ARBEID I Engineering in Industrial Technologies. Polytechnic University of Cartagena. Høyere teknisk skole for industriteknikk. Cartagena, Spania. 75 s.
3. Granados-Sánchez D, GF López-Ríos og Ma Hernández-García (2010). Acid Rain and Forest Ecosystems ... Chapingo Magazine Forest Sciences and Environment Series 16: 187-206.
4. Likens GE, CT Driscoll og DC Buso (1996). Langsiktige effekter av surt regn: respons og utvinning av et skogøkosystem. Science, 272; 244-246.
   Likens GE og FH Bumann (1974). Syret regn: Et regionalt regionalt misunnelig problem. Science, 184: 1176-1179.
5. Schindler DW (1988). Effekter av surt regn på ferskvannsøkosystemer. Science, 239: 149-157.
6. Vélez-Upegui JJ, Mc Valencia-Giraldo, Londoño-Carvajal, CM González-Duque, JP Mariscal-Moreno (2010). Luft- og syre regnforurensning. Diagnostisering av fenomenet i byen Manizales. Fakultet for ingeniørfag og arkitektur. National University of Colombia. Manizales hovedkvarter. Redaksjonell BlaneColor Ltda. Første utgave. Manizales, Colombia. 150 s.