Városok éghajlata

Alap

Mi a savas esõ?

A víz alapvetõ a földi élet számára. Ezért, mikor szennyezetté válik, az egész környezetre hatással van. A savas esõket elsõdlegesen a fosszilis üzemanyagok elégetésébõl származó antropogén légszennyezés okozza. Az esõ savasságát a pH skálával tudjuk mérni.

A víz szükséges a földi élethez, ennek következtében a minõsége nemcsak az embereknek, hanem minden élõ szervezetnek fontos. A légköri csapadék (esõ, szitálás, hó stb.) bejut a folyókba, beszivárog a talajba, vagy elpárolog és vízgõzzé alakul. Egy fontos, a vízminõséget leíró paraméter a pH index.

A pH skála

Minden folyadéknak van bizonyos pH-ja. Minél savasabb a folyadék, annál kisebb a pH-ja.A pH negatív logaritmusa a hidrónium-ion (hidratált hidrogén ion) koncentrációnak, amit az egy literben található molok számával fejezünk ki (mol/liter). Ha a hidrónium-ion koncentráció c(H₃O⁺) = 10^-7mol/l, a pH 7, ha a koncentráció 10^-6 mol/l, a pH 6 stb.

Ezt a skálát egy dán tudós, Soren Sorenson alkalmazta elõször 1909-ben. A pH skála 0-tól 14-ig változik, a 7-es értéket semlegesnek tekintjük. A 7-nél nagyobb értékek lúgos, a 7-tõl kisebbek savas állapotot jelölnek. Például, az ecet pH-ja 2.5, desztillált vízé 7.0, szódabikarbónáé 8.5 és a mésznek 12. A skála kialakítása azon alapul, hogy a tiszta vizet elkülöníthetjük hidrónium-ionokra H₃O⁺ és hidroxil ionokra OH.

A disszociációra a tömegmegmaradás elve érvényes. A Kw állandót víz ionszorzatnak nevezzük, melynek értéke mindig 10^-14.

így a törvény bármilyen vizes savra, vagy lúgra: pKw = pH + pOH = 14

Tiszta víznél c(H₃O⁺) = c(OH^-) = 10^-7 mol/l és pKw = 7 + 7 = 14

Ezt a tisztavíz önfelbomlásának, vagy autodisszociációjának nevezzük.

A csapadék általában valamennyire savas, mivel a széndioxid (CO₂) elõfordul a természetben, a légkörben szétoszolva, és szénsavat képez (H₂CO₃), így 5.6 körüli pH-t okoz. Ezért a szénsav nem stabil a vízben, hanem hidrónium-ionra és hidrogén-karbonát ionra disszociál:

Lúgosabb pH-jú oldatban a hidrogénkarbonát leadhat még egy hidrogént és ekkor karbonáttá alakul. Sok szikla, hegy és üledék karbonát sókat tartalmaz, például a dolomit és a mész.

De a tiszta esõ is gyengén savas a disszociált szénsav miatt.  Savas esõrõl  akkor beszélünk, amikor a csapadék pH-ja a szénsav által okozott érték, azaz az 5.6 alatt van. Mivel néhány természetes sav az esõt még savasabbá teszi, sok tudós csak a pH < 5.0 csapadékot tekinti savas esõnek. A savas esõn kívül lehet savas havazás és savas köd is, így általánosságban savas csapadékról beszélhetünk. Az ember a savas esõkhöz a nitrogén és kén vegyületekkel járul hozzá.
A kéndioxid és a nitrogén-oxidok számos összetett kémiai reakción mennek keresztül, mielõtt a savas esõben található kénsavvá (H₂SO₄) vagy salétromsavvá (HNO₃) alakulnának. 

A kénsav kén összetevõkbõl származik:

SO₂ +O₂ ->->  SO₃
SO₃ + H₂O -> H₂SO₄

A salétromsav nitrogén oxidokból származik:

NO_x + H₂O -> -> HNO₃

A savas felhõk pH-ja alacsonyabb lehet, mint 2.6. A savas esõ pH-ja az erõsen iparosodott területeken általában 4.0 körüli; Los Angelesben a ködök pH-ja gyakran kisebb 3.0-nál. Viszont a világ néhány részén, például Észak-Ausztráliában, a természetes növényzetbõl való szerves kibocsátás létre tud hozni 4.4 körüli értéket.

Ok: SO₂ és NO_x kibocsátás

Mi teszi savassá az esõt? A légköri savakat a légkörben fõleg egyes gázok (amelyek a savak elõfutárai) és a víz kémiai reakciói eredményezik. A legtöbb problémát okozó két szennyezõanyag a kéndioxid (SO₂) és a nitrogén-oxidok (NO_x). A légkörbe kerülõ legtöbb SO₂ és NO_x a szerves üzemanyagok erõmûvekben, iparban, lakások fûtésekor, kereskedelmi és szolgáltatási szektorban való elégetésekor keletkezik. Például az USA-ban a SO₂ kétharmada és a NO_x egynegyede a szerves üzemanyagokkal, mint például a szén, mûködõ erõmûvekbõl származik. A közúti szállítás, a hajózás és a légi közlekedés jelentõs NO_x kibocsátók. A természetes nitrogén-oxid források a vulkánok, villámlás és a biológiai bomlás. Természetes kéndioxid források a vulkánok, óceánok (dimetil szulfid és COS), biológiai bomlás és az erdõtüzek. A savas esõket azonban fõleg az emberi kibocsátás hatása okozza. Nézzük meg a gazdasági szektorok kibocsátását! A 2. ábra bemutatja a 10 legnagyobb SO₂ és NO₂ kibocsátó országot. Mind a két esetben az USA, Kína, Oroszország és India bocsátja ki a legtöbb mennyiséget, elsõsorban a sok lakosnak köszönhetõen.

Bizonytalanság a globális kibocsátásban

Számottevõ bizonytalanságot tartalmaz a SO₂, NO_x és NH₃ globális kibocsátásának összeállítása. A természetes SO₂ kibocsátás a becslések alapján a teljes globális emisszió 25-tól 50 %-ig felelõs. Azonban az iparosodott és városiasodott területeken a SO₂ és NO_x.90 %-át antropogén források adják. A bizonytalanság területenként erõsen változik. Ez kapcsolatban van az adathiánnyal, különösen az agrotechnika területén, a kiterjedt források fluxusának mérésével, például a talaj és vízi rendszerek esetében.

Az ember megduplázta a természetes nitrogén rögzülési arányát, és a légköri N kiülepedés mértékét 3-10-szeresére növelte az iparosodás elõtti idõkhöz képest. A légkörbe való kén kibocsátás is több, mint kétszeresére emelkedett.

A kén kibocsátás Európában már a XIX. század végén jelentõs emelkedést mutatott, az iparosodásnak és a növekvõ szénfelhasználásnak köszönhetõen. De a leggyorsabb növekvés 1945 után jött, amikor különösen az olajfelhasználás növekedett nagyon gyorsan. Ennek eredményeként a kénkibocsátás a háború vége és az 1970-es évek eleje között megduplázódott.

Manapság a savas esõk problémája gyorsan növekszik Ázsiában. A becslések szerint, ha a mostani trend folytatódik, a kéndioxid kibocsátás az 1990-es szinthez képest 2010-ig megháromszorozódik. Csökkenteni kell a már jelentõs savas esõ okozta károkat Ázsiában, és a jövõben el kell kerülni a még nagyobb károkat, ami akkora befektetést kíván a szennyezés ellenõrzésébe, mint amennyi az elmúlt 20 év alatt Európában és Észak-Amerikában megtörtént.

A kibocsátás a világ néhány területére koncentrálódik. Kelet-Ázsia dominál a SO₂ kibocsátásban, fõleg az erõmûvekben a nagy mennyiségû szén áramtermelésre való elégetése miatt. Az USA adja a legnagyobb mennyiségû NO_x-t, és ennek a fõ forrása a közlekedés.

Szabályozások a kibocsátásban

A fáradozásoknak köszönhetõen, a SO₂ és NO_x kibocsátás kezd csökkeni, legalábbis néhány országban. A kénkibocsátás Európában 1990 és 1998 között 44 %-kal csökkent. A nitrogén-oxidok emissziója 21 %-kal csökkent ugyanebben a periódusban, míg az ammónia kibocsátás mintegy 15 %-kal. Az USA és Kanada 28 %-os SO₂ kibocsátás csökkenést hajtott végre 1980 és 1995 között, és Angliában a kénkibocsátás szintén 32 %-kal csökkent az 1979 és 1993 közötti idõszakban. Például Spanyolországban néhány erõmû a saját magas kéntartalmú lignitjét felcserélte import szénre, ami hatod részére csökkentette le a kénkibocsátást. Csehországban az ipar újraalakításával a teljes SO₂ kibocsátás az 1989-2000-es években mintegy 55 %-kal csökkent; míg Lengyelországban 1992-2000 között a csökkenés elérte a 46 %-ot.

Kapcsolódó oldalak:

Többet a gazdasági szektorok kibocsátásáról itt tudhatsz meg:
Városok éghajlata - Alap - 1. Fejezet - Okok
A savas esõk eredetérõl, a természetes környezetre és a gazdaságra gyakorolt hatásukról, és a veszélyben lévõ területekrõl itt olvashatsz:
Városok éghajlata - Haladó - 3. Fejezet - Eredet
Városok éghajlata - Alap - 3. Fejezet - Hatás 1
Városok éghajlata - Haladó - 3. Fejezet - Hatás 2
Városok éghajlata - Alap - 3. Fejezet - Területek veszélyben
 

Az oldalról:

szerzõ: Anita Bokwa - Jagellói Egyetem - Krakkó / Lengyelország
támogató:
tudományos lektor:
pedagógiai lektor:
utolsó módosítás: 2004-03-08