|
|
 |
|
|
|
|
| |
|
|
|
Városok éghajlata
Haladó |
Savas esők eredete
A savas eső a savas ülepedés része. Az ülepedés lehet nedves vagy száraz. A levegőben a savas eső képződését a SO2 és NOx fotokémiai oxidációja okozza, de jelentősen befolyásolják a jelenlévő más anyagok, beleértve az illékony szerves vegyületeket (VOC).
|
|
|
|
|
|
|
Közelebbről megvizsgáljuk a pH-t
A "Mi a savas eső?" című fejezetben ("Alap", lásd az oldal alján a megfelelő címet) megmagyaráztuk, hogy mi a pH skála. A skála szerkesztése azon a tényen nyugszik, hogy a tiszta víz szétbomlik oxónium ionokra H3O+ és hidroxid ionokra, OH-.
Erre a disszociációra is érvényes a tömegmegmaradás törvénye. A Kw konstanst a víz iontermelésének nevezik, értéke mindig 10-14.
Tehát a törvény bármilyen vizes savra vagy lúgra pKw = pH + pOH = 14
Tiszta vízben c(H3O+) = c(OH-) = 10-7 mol/l és pKw = 7 + 7 = 14
Ezt a tiszta víz auto-disszociációjának nevezzük.
|
|
A savas eső problémájának felfedezése
A savas eső jelenségét már a XVII. század végén felismerték. 1692-ben Boyle kiadta a „A levegő általános története” című könyvét, ahol ezt a jelenséget úgy írja le, mint „nitrátos vagy sós-kénes szellem”. A „savas eső” kifejezést 1872-ben használta először Robert Angus Smith (1817-1884) - aki egy Manchesterben dolgozó tudós volt– a könyvében "Levegő és eső: a kémiai klimatológia kezdetei ". A savas eső problémáját nagyskálán az 1960-as években fedezték fel. Azt találták, hogy a skandináv tavak savassága növekszik, és a halpopulációk kipusztulnak. Hasonló folyamat fordult elő Észak-Amerikában. Továbbá számos erdő volt érintett mind Európában, mind Észak-Amerikában. Ez vezetett különféle tudományos, politikai és technológiai akcióhoz.
|
|
Antropogén kibocsátás, mint a savas eső forrása
A SO2 –on és a NOx – on kívül, amiket a szerves üzemanyagok elégetésével juttatunk a légkörbe, vannak más anyagok is, amik hozzájárulnak a savas esőkhöz. Ide tartoznak a klorid-ionok, az ammónia és a VOC-k. Amikor a gázfázisú HCl sav feloldódik az esőcseppekben, a sósav vizes oldatát képezi (HCl (aq)). A klorid ionok az óceáni sóból származnak. A VOC-k, melyek a légköri oxidáció révén olyan szerves savakat képeznek mint a hangyasav, ecetsav és oxálsav, és befolyásolják a kén- és salétromsav kémiáját, főleg a városi területeken az autókból származnak, de a növények mint természetes források globális skálán tízszer jelentősebbek, mint az antropogén VOC-k. A legtöbb ammónia kibocsátás azokból a talajokból történik, ahol műtrágyáznak. Az ammónia kettős szerepét a lentiekben magyarázzuk.
|
|
Az ammónia kettős szerepe
Az ammónia (NH3) kettős szerepet játszik savasodásban. Egyrészt nagymértékben semlegesíti a légköri kéndioxid és nitrogén-dioxid oxidációjával történő savképződését, úgy, hogy szemcsés ammónium iont képez (NH4+). Az ammónia (NH3) nem sav, hanem egy gyenge bázis. Azonban kölcsönhatásba lép a légkörben az erős savakkal, mint a kénsav vagy a salétromsav, és azután enyhén savas ammónium sót képez (NH4)2SO4, NH4NO3. Ezek már kevésbé illékonyak, részecskét képeznek, és végül a talajra süllyednek vagy esővel kimosódnak. Amikor az NH4+ kiülepedik és bekerül a talajba, nitrifikációt okozhat. A légköri savból származó hidrogén ion, amit semlegesített az NH3 a légkörben, a talajban felszabadulhat, ami további savasodást okoz:
NH4+ + 2 O2 -> 2 H+ + NO3- + H2O
Ennek eredményeképpen, NH4+ ülepedés és azt követő nitrifikáció a talajok közvetlen savasodásához vezet. |
 |
|
|
1. A savas eső forrásai és hatásai, és a savas ülepedés további formái.
szerző: Sebastian Wypych
(Az erőművekből, a közlekedésből, iparból és a háztartásokból a légkörbe juttatott kéndioxid és nitrogén-oxidok kénsavvá és salétromsavvá alakulnak, majd száraz ülepedéssel, illetve savas esőkkel savas havazással a felszínre kerülnek, ahol elpusztítják a növényzetet, kimossák a tápanyagokat a talajból, a savak aktiválják a talaj alumínium tartalmát, ami egyrészt tovább károsítja a növényzetet, másrészt kipusztítja az életet a tavakból és folyókból.)
|
|
Ülepedés
Azt folyamatot, ami a kémiai alkotóelemeket a légkörből a földfelszínre viszi, ülepedésnek nevezzük. Ilyen folyamat a csapadékhullás (nedves ülepedés, például eső vagy köd), valamint részecske és gáz ülepedés (száraz ülepedés). Amikor a savas alkotóelemek kerülnek ki a talajra, akkor azt savas ülepedésnek nevezzük.
|
|
Nedves ülepedés
Azt a folyamatot, ami a vegyületeket kijuttatja a légkörből és eső, havas eső, hó, felhő víztartalma és köd révén kiülepíti a földfelszínre, nedves ülepedésnek nevezzük. A savas eső számos, a légkörben előforduló kémiai reakció eredménye. A levegőbe kibocsátott gáz főleg a szerves üzemanyagok erőművekben és az ipari tevékenységek során való elégetésének köszönhető. A kéndioxid (SO2), nitrogén-dioxid (NO2) és a nitrogén-monoxid (NO) kölcsönhatásba lép a hidroxil gyökökkel és oxigén atomokkal, és savakat képeznek. A savrészecskék nagyon higroszkóposak (azaz könnyen felszívják a vizet), így tehát kondenzációs magként szolgálnak és növelik a felhőképződést. Végül a savas eső eléri a földfelszínt. A gázok köddel való kölcsönhatása savas ködöt eredményezhet, valamint savas hót stb.
|
 |
|
2. Trend a szulfát nedves ülepedésben (kg/ha) az USA keleti részén, NADP/NTN Monitoring Data alapján. A bal oldali kép az 1989-1991 közötti adatokat, míg a jobb oldali kép az 1995-1998 közötti értékeket mutatja. A 90-es évek elején a szulfát nedves ülepedése a legmagasabb Közép-nyugaton és az USA keleti részén, beleértve az Ohio folyó mentét, Nyugat-Pennsylvaniát és az Appalach-hegység középső részét, volt. (lásd 1989-1991). |
|
|
 |
|
Az 1995 elejétől kezdődő jelentős kéndioxid kibocsátás csökkenés eredményeképpen (’A savas eső’ program 1. fázisa), a teljes kén kiülepedés az esővízzel jelentősen, helyenként 25%-kal csökkent az USA keleti felének nagy területei fölött, példa nélkül állóan a nagyság és a térbeli kiterjedés szerint (lásd 1995-1998).
forrás: U.S. Environmental Protection Agency
http://www.epa.gov/airmarkets/cmap/mapgallery/mg_wetsulfate.html |
|
|
Száraz ülepedés
Bár a sav okozta káros hatások veszélyével csak esős napokon találkozunk, a savas ülepedés mindig előfordul, még napos időben is. A savas gázok és részecskék kiülepedését a légkörből száraz ülepedésnek nevezzük. Ez akkor játszódik le, amikor NOx és SO2, valamint az oxidációs termékeik gáz, aeroszol vagy száraz részecskeként éri el a talajt. Ezután kölcsönhatásba lépnek a talaj felszínén, talajban lévő vízzel vagy folyókkal, de károsítják a növények leveleit is, az épületek felszínét stb. A légkörben körülbelül a savak fele száraz ülepedéssel jut vissza a földre. A szél ezeket a savas részecskéket és gázokat az épületekbe, autókba, házakba és fákra fújja.
|
|
Az esőcseppek a fák és egyéb tárgyak felszínére száraz ülepedéssel került gázokat és részecskéket lemoshatják. Amikor ez történik, a lefolyó víz ezeket a savas részecskéket még hozzáadja a savas esőhöz, így ez a víz sokkal savasabb lesz, mint egy lehulló esőcsepp. A száraz ülepedés általában a kibocsátó forrás közelében fordul elő, míg a nedves ülepedés még 1000 km távolságban a forrásoktól is lezajlódhat. A gyárak magasabb kéményei szennyezőanyagokat bocsáthatnak ki a középső troposzférába, ezáltal alacsonyabb szennyezőanyag koncentrációt okoznak a felszín közelében, de nagyobb területet szennyeznek be. Az esővíz savassága általában nagyobb probléma, mint a száraz ülepedésből származó savasság, mivel részt vesz olyan kémiai reakciókban, amelyek a nagytávolságú légköri transzportfolyamatokban fordulnak elő.
|
Az oldalról:
szerzők: Anita Bokwa - Jagiellonian University, Krakkó, Lengyelország és Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Németország
tudományos lektor: Kimitaka Kawamura - Hokkaido University, Sapporo, Japán - 2004-08-12
pedagógiai lektor: Michael Seesing - University of Duisburg, Duisburg, Németország
utolsó módosítás: 2004-12-17
|
|
|
|
