Hujan asid bagaimana ia terbentuk, komposisi, tindak balas dan kesan

The hujan asid Ia adalah pemendakan basah atau kering bahan yang menghasilkan pH kurang daripada 5.6. Hujan ini boleh basah (dicairkan dalam air hujan) atau kering (deposit zarah atau aerosol).

Istilah "hujan asid" pertama kali dicadangkan oleh penyelidik Inggeris Robert Angus Smith pada tahun 1850, dalam Revolusi Perindustrian Penuh. Asid paling banyak yang terbentuk di atmosfera adalah nitrik dan sulfurik dengan pengoksidaan bahan pencemar semula jadi atau buatan.

Peta hujan asid. Sumber: Alfredsito94 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Pencemar yang paling relevan adalah oksida: NO2, NO3, SO2, yang sumber semulajadi adalah letusan gunung berapi, kebakaran hutan dan kemerosotan bakteria. Sumber Buatan adalah produk pelepasan gas membakar bahan api fosil (aktiviti perindustrian dan lalu lintas automotif).

Hujan asid menyebabkan kesan negatif dalam persekitaran seperti pengasidan tanah dan air, yang mempengaruhi makhluk hidup, termasuk manusia. Begitu juga, tanah dan air tercemar dengan logam berat, dan di dalam badan air ia berlaku eutrophication.

Di peringkat tumbuh -tumbuhan, kerosakan langsung berlaku di daun dan dipengaruhi oleh pertumbuhan tumbuhan. Di samping itu, pengasidan tanah melumpuhkan nutrien dan mempengaruhi mycorrhizae (kulat tanah). Begitu juga, bangunan, jentera, monumen dan karya seni yang terdedah kepada cuaca dioksidakan dengan teruk atau terkikis oleh kesan asid yang dicetuskan.

Untuk memperbaiki kesan hujan asid, anda boleh mengambil beberapa langkah punral seperti melindungi monumen dan membetulkan pengasidan tanah dan air. Walau bagaimanapun, penyelesaian latar belakang untuk hujan asid mengurangkan pelepasan ke atmosfera sebatian kimia prekursor pembentukan asid.

[TOC]

Bagaimana hujan asid terbentuk?

Kabut asid oleh pelepasan SO2 penapisan pdvsa di curacao. Sumber: HDEK [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Ejen kimia prekursor

Fenomena hujan asid bermula dengan pelepasan ke atmosfera sebatian kimia prekursor pembentukan asid. Sebatian ini boleh dikeluarkan oleh sumber atau semula jadi atau buatan.

Antara sumber semula jadi adalah letusan gunung berapi, kebakaran tumbuh -tumbuhan dan pelepasan lautan. Sebagai sumber buatan bertindak pelepasan industri, kenderaan motor pembakaran atau pembakaran sisa.

Sumber -sumber ini memancarkan pelbagai sebatian yang dapat menjana asid di atmosfera. Walau bagaimanapun, yang paling penting ialah oksida nitrogen dan oksida sulfur.

Nitrogen oksida dikenali sebagai NOx, dan termasuk nitrogen dioksida (NO2) dan nitrous oksida (NO). Bagi bahagiannya, sulfur oksida adalah SO2 atau sulfur dioksida.

Proses trooposfera dan asid dihasilkan

Fenomena hujan asid berlaku di troposfera (kawasan atmosfera yang pergi dari permukaan bumi hingga ketinggian 16 km).

Di troposfera, arus udara boleh membawa sebatian ini di mana -mana bahagian planet ini, menjadikannya masalah global. Dalam proses itu, oksida nitrogen dan sulfur berinteraksi dengan sebatian lain untuk membentuk asid nitrik dan asid sulfurik.

Sokongan tindak balas

Reaksi kimia boleh dilakukan sama ada pada zarah yang digantung pepejal atau dalam penurunan penggantungan.

Asid nitrik terutamanya terbentuk dalam fasa gas, kerana kelarutan airnya yang rendah. Bagi bahagiannya, asid sulfurik lebih larut dalam air, menjadi penyusun utama hujan asid.

Asid nitrik

Untuk pembentukan asid nitrik (HNO3) oksida nitrogen bertindak balas dengan air, dengan radikal seperti OH (lebih rendah dengan HO2 dan CH3O2), atau dengan ozon troposfera (O3).

Asid sulfurik

Dalam kes pengeluaran asid sulfurik (H2SO4), radikal OH, HO2, CH3O2, air dan ozon juga mengambil bahagian. Di samping itu, ia boleh dibentuk dengan bertindak balas dengan hidrogen peroksida (H2O2) dan pelbagai oksida logam.

Boleh melayani anda: hutan: ciri, jenis, contoh

Asid karbonik

H2CO3 dibentuk terima kasih kepada reaksi fotokimia karbon dioksida dengan air atmosfera.

Asid hidroklorik

HCl mewakili hanya 2% hujan asid, dan pendahulunya adalah metil klorida (clch3). Kompaun ini berasal dari lautan dan dioksidakan oleh radikal OH untuk membentuk asid hidroklorik.

Hujan

Sebaik sahaja sebatian asid (asid nitrik atau asid sulfurik telah terbentuk, dan sedikit asid hidroklorik), ini akan mendakan.

Hujan boleh disebabkan oleh zarah penggantungan di mana tindak balas fasa gas berlaku. Cara lain ialah dalam hujan, air pekat mendahului di mana asid terbentuk.

Komposisi

Keasidan semula jadi hujan hampir dengan pH 5.6, walaupun dalam beberapa nilai kawasan yang tidak tercemar 5 telah ditunjukkan. Nilai pH yang rendah ini dikaitkan dengan kehadiran asid semula jadi.

Dianggap bahawa bergantung pada tahap pH, hujan dapat diklasifikasikan ke dalam:

a) sedikit berasid (pH antara 4.7 dan 5.6)
b) Asid sederhana (pH antara 4.3 dan 4.7)
c) asid yang kuat (pH kurang daripada atau sama dengan 4.3).

Sekiranya hujan mempunyai kepekatan> 1.3 mg/l nitrat dan> 3 mg/l dalam kes sulfat, pencemaran dianggap tinggi.

Hujan asid terdiri daripada lebih daripada dua pertiga kes disebabkan oleh kehadiran asid sulfurik, diikuti dengan banyaknya oleh asid nitrik. Komponen lain yang boleh menyumbang kepada keasidan hujan adalah asid hidroklorik dan asid karbonik.

Reaksi kimia hujan asid

Pembentukan Asid Sulfurik (H2SO4)

Pengeluaran asid sulfurik boleh berlaku dalam fasa gas atau fasa cecair.

Fasa gas

Hanya 3 hingga 4% daripada SO2 yang dioksidakan dalam fasa sulfur untuk menghasilkan asid sulfurik. Terdapat banyak laluan untuk pembentukan asid sulfurik dari prekursor gas, di sini menunjukkan reaksi SO2 dengan ozon troposfera.

Reaksi berlaku dalam dua peringkat:

1.- Sulfur dioksida bertindak balas dengan ozon troposfera yang menjana sulfur trioksida dan melepaskan oksigen.

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- Kemudian sulfur trioksida mengoksidakan dengan wap air dan menghasilkan asid sulfurik.

SO3 + H2O = H2SO4

Fasa cecair

Dalam titisan air yang akan membentuk hujan, asid sulfurik boleh berlaku dengan pelbagai cara:

1.- SO2 larut dalam asid sulfur yang menjana air, dan ini dioksidakan oleh hidrogen peroksida:

SO2+H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- Mekanisme Photocatalytic: Dalam kes ini zarah oksida logam (besi, zink, titanium) diaktifkan terima kasih kepada tindakan cahaya matahari (pengaktifan fotokimia) dan mengoksidakan SO2 yang menjana asid sulfurik.

Pembentukan Asid Nitrik (HNO3)

O3 Ozono O3 menghasilkan transformasi dari NO2 ke HNO3 ke dalam proses tiga pentas:

1.- NO2 + O3 = NO3 + O2
2.- NO3 + NO2 = N2O5
3.- N2O5 + H2O = 2HNO3

Kesan ke atas persekitaran

Kesan hujan asid di hutan Pergunungan Jizera di Republik Czech. Sumber: Lovecz [domain awam]

Pengasidan tanah dan kesannya terhadap tumbuh -tumbuhan

Kesan hujan asid di tanah berbeza -beza bergantung kepada komposisi yang sama. Sebagai contoh, tanah asal berkapur, basaltik dan igneous mempunyai keupayaan yang lebih besar untuk meneutralkan keasidan.

Bagi mereka, tanah kaya kuarza sebagai bahan lengai, tidak dapat mengawal kandungan asid. Oleh itu, di tanah di mana hujan asid meningkatkan keasidan, ion logam yang beracun untuk tumbuh -tumbuhan dan haiwan dilepaskan dan diseret.

Dapat melayani anda: organisasi yang melindungi alam sekitar

Kes yang berkaitan adalah pembubaran aluminosilicates, yang melepaskan ion aluminium yang sangat berbahaya untuk tumbuh -tumbuhan.

Secara umum, keasidan tanah mengurangkan ketersediaan nutrien untuk tumbuh -tumbuhan. Di samping itu, ia menggalakkan pelepasan dan mencuci kalsium, yang menyebabkan kekurangan dalam tumbuhan.

Kesan terhadap akuifer dan kesihatan manusia

Dalam kebanyakan kes, hujan asid tidak mempunyai penampilan atau rasa yang berbeza hingga hujan normal, atau menjana sensasi kulit. Kesannya terhadap kesihatan manusia tidak langsung, dan jarang menyebabkan kerosakan kulit akibat keasidan yang melampau.

Salah satu masalah hujan asid ialah dengan mengurangkan nilai pH di bawah 5, logam berat dilepaskan dan seret. Pencemar seperti aluminium dan kadmium boleh pergi ke akuifer bawah tanah.

Sekiranya air akuifer yang tercemar ini melewati telaga yang digunakan untuk kegunaan manusia, ia boleh menyebabkan kerosakan kesihatan yang serius.

Kemerosotan pembinaan, monumen dan bahan

Gargola rosak akibat hujan asid. Sumber: Nino Barbieri [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Batu -batu calcareous

Pembinaan, monumen dan patung yang dibuat dengan batu kapur atau marmar sangat terjejas oleh hujan asid. Ini agak serius, kerana banyak bangunan bersejarah dan karya seni dibina dengan bahan -bahan ini.

Dalam kes batu kapur, hujan asid menyebabkan pembubaran batu kapur dan menghasilkan penghabluran semula kalsit. Penyambungan semula ini menghasilkan nada putih di permukaan.

Dalam kes tertentu hujan dengan asid sulfurik, fenomena sulfasi berlaku. Melalui proses ini, permukaan batu berubah menjadi plaster dan CO2 dikeluarkan.

Marmar, walaupun lebih tahan, juga dipengaruhi oleh hujan asid. Dalam kes ini, pengelupasan batu berlaku, jadi lapisan permukaan yang sama berkembar.

Bahan lain yang tidak mengasyikkan

Di sesetengah bangunan, kemerosotan struktur lebih rendah, tetapi juga dengan kesan negatif. Contohnya, deposit asid kering kotor dinding, jadi kos penyelenggaraan meningkat.

Logam

Hujan asid menyebabkan kakisan logam disebabkan oleh fenomena pengoksidaan. Ini menyebabkan kerugian ekonomi yang besar, kerana struktur, peralatan, jentera dan kenderaan dengan bahagian logam terjejas serius.

flora dan fauna

Ikan mati untuk hujan asid. Sumber: Perkhidmatan Ikan dan Hidupan Liar Amerika Syarikat. [Domain awam]

Hujan asid mengubah keseimbangan semula jadi ekosistem akuatik dan terestrial.

Tumbuh -tumbuhan dan haiwan di badan air lentic

Badan air yang luntik lebih mudah terdedah kepada pengasidan, kerana ia ditutup ekosistem. Di samping itu, pengumpulan asid dalam air membawa kesan negatif terhadap kehidupan yang menempatkan.

Satu lagi akibat pengasidan adalah pemendakan nitrat melalui hujan, yang menyebabkan eutrophication di dalam badan air. Nutrien yang berlebihan mengurangkan oksigen yang tersedia dan memberi kesan negatif terhadap kelangsungan hidup haiwan akuatik.

Satu lagi kesan negatif tidak langsung adalah seret ke badan air ion logam berat dari persekitaran daratan. Ion ini dikeluarkan di atas tanah dengan tindakan ion hidronium apabila keasidan meningkat.

Tumbuh -tumbuhan dan ketersediaan nutrien

Masalah yang paling teruk yang disebabkan oleh pengasidan tanah adalah imobilitas nutrien penting dan peningkatan logam toksik.

Sebagai contoh, aluminium dan magnesium dilepaskan dari zarah tanah apabila digantikan oleh hidrogen. Aluminium mempengaruhi struktur dan fungsi akar dan mengurangkan penyerapan kalsium penting untuk tumbuh -tumbuhan.

Boleh melayani anda: lembu: ciri, makanan, penyakit

Sebaliknya, pengasidan tanah menyebabkan kerosakan kepada mycorrhizae (kulat yang dikaitkan dengan akar), yang penting dalam dinamik hutan.

Kerosakan langsung dalam tumbuhan dan haiwan

Asid sulfurik menyebabkan kerosakan langsung kepada daun dengan merendahkan klorofil dan menghasilkan klorosis (daun kuning). Dalam sesetengah spesies pertumbuhan dan pengeluaran benih yang berdaya maju berkurangan.

Amfibia (katak dan kodok) sangat mudah terdedah kepada kesan keasidan air. Sesetengah kerosakan adalah lesi langsung dan penurunan pertahanan terhadap patogen (terutamanya kulat kulit).

Penyelesaian

Mengurangkan pelepasan

Penyelesaian latar belakang untuk hujan asid adalah untuk mengurangkan pelepasan kepada persekitaran bahan kimia asid. Yang paling penting ialah sulfur dan oksida nitrogen.

Walau bagaimanapun, ini mempunyai beberapa kesukaran, kerana ia menyiratkan mempengaruhi kepentingan ekonomi dan pembangunan syarikat dan negara. Sebagai contoh, salah satu sumber utama sulfur dioksida adalah pembakaran arang batu yang mewakili lebih daripada 70% tenaga di China.

Terdapat beberapa alternatif teknologi yang dapat membantu mengurangkan pelepasan. Contohnya, dalam industri, "katil fluidized" yang digabungkan dengan penyerap (batu kapur atau dolomit) yang mengekalkan SO2. Dalam kes kenderaan bermotor dan secara amnya, enjin pembakaran, penukar pemangkin mematuhi juga membantu mengurangkan pelepasan SO2.

Sebaliknya, sesetengah negara telah melaksanakan program tertentu untuk mengurangkan hujan asid. Sebagai contoh, Amerika Syarikat membangunkan Program Penilaian Pemendakan Asid Kebangsaan (NAPAP). Antara mana -mana langkah yang dipertimbangkan oleh NAPAP, adalah untuk melaksanakan penggunaan bahan api sulfur yang rendah.

Satu lagi langkah yang mungkin ialah penggantian taman automotif dengan kereta elektrik untuk mengurangkan hujan asid dan pemanasan global. Walau bagaimanapun, walaupun terdapat teknologi untuk mencapai matlamat ini, tekanan industri automotif dan minyak telah menangguhkan keputusan mengenainya. Faktor lain yang mempengaruhi adalah unsur -unsur budaya yang berkaitan dengan kelajuan yang bercita -cita untuk mencapai kenderaan.

Memohon langkah pembetulan keasidan

Dalam beberapa kes, pH tanah dan air dapat ditingkatkan dengan menambahkan alkali, contohnya menggabungkan sejumlah besar kapur. Walau bagaimanapun, amalan ini tidak boleh dilaksanakan dalam sambungan tanah yang sangat besar.

Perlindungan permukaan

Batu

Terdapat pelbagai kaedah untuk melindungi atau sekurang -kurangnya mengurangkan kemerosotan batu di bawah kesan hujan asid. Salah satu kaedah ini adalah mencuci dengan stim atau air panas.

Ejen kimia seperti asid fluorhoric atau ammonium bifluoride juga boleh digunakan. Setelah dibasuh, batu itu boleh dimeteraikan dengan menggunakan produk khas yang memasangkan liang -liang, seperti barium hidroksida.

Logam

Permukaan logam yang mudah terdedah kepada pemusnahan dapat melindungi diri mereka dengan menutupi mereka dengan logam yang tidak mengasyikkan seperti zink.

Untuk ini, elektrodeposisi boleh digunakan, atau tenggelam struktur logam untuk dilindungi dalam logam pelindung dalam keadaan cair.

Rujukan

1. Pedang l dan a. Sánchez (1995). Pengaruh hujan asid pada kakisan logam. ms. 145-171. In: Vicente M Tailor. (Coord.) Elektrokimia dan persekitaran di ambang abad ke -21. Universiti La Coruña. Servo penerbitan. La Coruña, Sepanyol.
2. García-Ruiz G (2018). Perlindungan struktur pembinaan di atmosfera yang menghakis. Akhir Ijazah Kerja dalam Kejuruteraan dalam Teknologi Perindustrian. Universiti Politeknik Cartagena. Sekolah Teknikal Kejuruteraan Industri Tinggi. Cartagena, Sepanyol. 75 p.
3. Granados-Sánchez D, GF López-Ríos dan Ma Hernández-García (2010). Ekosistem Hujan dan Hutan Asid ... Majalah Chapingo Majalah Sains dan Alam Sekitar Siri 16: 187-206.
4. LIKENS GE, CT Driscoll dan DC Buso (1996). Kesan jangka panjang hujan asid: tindak balas dan pemulihan ekosistem hutan. Sains, 272; 244-246.
   Menyamakan GE dan FH Bilangann (1974). Hujan Asid: Masalah Serantau Serantau. Sains, 184: 1176-1179.
5. Schindler DW (1988). Kesan hujan asid pada ekosistem air tawar. Sains, 239: 149-157.
6. Vélez-Upegui JJ, MC Valencia-Giraldo, Londoño-Carvajal, CM González-Duque, JP Mariscal-Moreno (2010). Pencemaran hujan udara dan asid. Diagnosis Fenomena di Bandar Manizales. Fakulti Kejuruteraan dan Senibina. Universiti Kebangsaan Colombia. Ibu Pejabat Manizales. Editorial Blanecolor Ltda. Edisi pertama. Manizales, Colombia. 150 p.