Kwaśne deszcze

1. CZYM SĄ KWAŚNE DESZCZE?

Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne, o odczynie kwaśnym; zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw oraz różnego rodzaju produkcji przemysłowej.

Kwaśnego deszczu nie można gołym okiem odróżnić od zwykłych opadów, ale jego wpływ na środowisko naturalne można łatwo zauważyć. Pojawiają się tam, gdzie spalane są ogromne ilości paliw kopalnych, w wyniku, czego do atmosfery przedostają się węglowodory. Głównymi winowajcami w procesie powstawania kwaśnych deszczów są tlenki siarki i azotu. Rozpuszczają się one z dużą łatwością w wodach atmosferycznych to jest w opadach deszczu bądź śniegu, powodując ich zakwaszenie. Na ziemię spadają, więc zamiast czystej wody rozcieńczone kwasy siarkowy i azotowy.

2. POWSTAWANIE KWAŚNYCH DESZCZY

Najważniejszym czynnikiem warunkującym powstanie chmury jest wstępujący ruch wilgotnego powietrza. Wstępujące powietrze rozszerza się, ochładza, przy czym część odparowanej wody kondensuje się i wytwarza mikro kropelki. Gdy temperatura powietrza wznoszącego się ku górze przekroczy punkt rosy, para wodna skrapla się i powstają chmury.

Chmura jest widzialnym zbiorem zawieszonych w atmosferze kropelek wody lub kryształków lodu, albo jednych i drugich, będących produktem tzw. „zagęszczenia” pary wodnej zawartej w powietrzu.

Zawartość wody w chmurze zależy od temperatury i waha się w granicach od 0,2 do 5 g w 1 m³. Chmury tworzą się głównie na skutek procesu termodynamicznego przebiegającego bez wymiany ciepła z otoczeniem.

Kwaśne deszcze powstają w wyniku łączenia się kropelek wody z gazowymi zanieczyszczeniami powietrza.
Największe znaczenie ma:
• dwutlenek siarki (szacuje się że w Europie jest on w 60% sprawcą kwaśnych opadów),
• tlenek azotu,
• siarkowodór,
• tlenek węgla (IV)
• chlorowodór.

Zanieczyszczenia powietrza pochodzą ze źródeł naturalnych, w przypadku wybuchów wulkanów i pożarów lasów, oraz są wynikiem działalności człowieka - powstają w skutek spalania paliw i procesów przemysłowych.

Źródła emisji gazów tworzących kwaśne deszcze
- Dwutlenek węgla
- Tlenki azotu

3. HISTORIA KWAŚNYCH DESZCZY

W przeszłości opady atmosferyczne w Europie nie były zanieczyszczone. W dzisiejszych czasach przez rozwój przemysłu pojawiły się kwaśne deszcze. Przez ogromne ilości spalanego przez nas węgla, oleju opałowego i gazu ziemnego emitowanego do atmosfery zanieczyszcza się woda deszczowa. Nie tylko działalność człowieka przyczynia się do powstawania kwaśnych deszczy. Naturalnymi źródłami zanieczyszczeń są czynne wulkany, które wybuchając dwutlenek siarki i tlenek azotu. Dwutlenek siarki jest bardzo groźny, bo gdy rozpuszcza się w wodzie tworzy kwas siarkowy, który niszczy białko i wywołuje oparzenia na skórze. A tlenek azotu w atmosferze ulega złożonym przemianom chemicznym. Poziom kwaśności mierzy się w skali, pH. Im większe stężenie kwasu tym niższe pH. Opad mający niższą wartość od 5,6 pH jest kwaśny. Rzadko w Polsce spotykane deszcze o wartości poniżej 3,0 pH.

4. KWAŚNE DESZCZE NA ŚWIECIE

Kwaśne deszcze padają często w krajach, które nie są odpowiedzialne za ich powstanie. Szkodliwe gazy mogą być, bowiem przenoszone przez wiatr setki, a nawet tysiące kilometrów od miejsca pochodzenia i wywołać niebezpieczne opady w regionie wolnym, zdawałoby się, od ekologicznych zagrożeń. Dla kwaśnych deszczów nie istnieją żadne granice, poza naturalnymi. Do powstawania kwaśnych deszczów przyczyniają się głównie Stany Zjednoczone i Europa.

Podczas Międzynarodowej Konferencji w Sprawie środowiska Człowieka, zorganizowanej przez ONZ w 1972r. w Sztokholmie, szkody wywołane przez kwaśne deszcze oceniono jako niepokojące. Zjawiska te, mogące przybierać formę kwaśnego śniegu lub mgły, zagrażają szczególnie północno-wschodnim regionom Stanów Zjednoczonych, południowo-wschodniej Kanadzie i Skandynawii gdzie uszkodzonych jest 56% powierzchni lasów, i Niemcom. Kwasowość opadów bywa porównywalna z kwasowością cytryny. Japończycy stwierdziwszy liczne przypadki podrażnień, wywołanych zanieczyszczeniami atmosferycznymi, obawiają się, że mogą one stać się przyczyną wzrostu zachorowań. W każdym razie- atak kwasów nie oszczędza ani przyrody, ani zabytków, co w tym ostatnim przypadku zagraża światowemu dziedzictwu kulturowemu.

Z powodu kwaśnych deszczów na niebezpieczeństwo narażone są już najdziksze zakątki kuli ziemskiej. Zanieczyszczone są nawet góry, które powinna chronić ich wysokość. W Alpach gdzie żyje 3.5 tysięcy gatunków dzikich zwierząt i w których 1/3 flory ma charakter endemiczny.

Dwutlenek siarki jest uważany za jedną z głównych przyczyn kwaśnych deszczów. Jego źródłami są paleniska przemysłowe i domowe oraz silniki benzynowe i Diesla. Dzięki wysiłkom w zakresie redukcji stopnia zanieczyszczenia kraje bogate potrafiły zmniejszyć emisję tego gazu, rośnie ona natomiast w krajach biednych. Stężenie SO2 jest również uzależnione od położenia miasta. W tej chwili miasta położone na półkuli północnej są na czele listy zagrożonych tym typem zanieczyszczeń.

Stężenie w mg/m3
Nowy Jork 55
Londyn 55
Bruksela 59
Zagrzeb 60
Glasgow 62
Frankfurt 67
Madryt 71
Paryż 83
Rio 114
Seul 150
Mediolan 190

Kwaśne deszcze zasilając jeziora i rzeki, przenoszą truciznę dalej, zabijając po drodze wszelkie mikroorganizmy. Naukowcy oceniają, że w samych tylko USA i Kanadzie 50.000 jezior będzie biologicznie martwe do roku 2000. Te wszystkie zakłócenia naturalnej równowagi atmosfery mogą prowadzić do zagłady naszego świata.

Emisja dwutlenku siarki SO2 z terenu Polski w roku 1987 do 1989 utrzymywała się na poziomie około 4 milionów ton rocznie, co stanowiło około 10% emisji tego gazu w Europie. Jedynie były Związek Radziecki i była NRD miały emisję wyższą, a łączna emisja dwutlenku siarki z tych trzech państw stanowi aż 45% emisji Europejskiej. Nieco mniejszy jest udział Polski w zanieczyszczeniu atmosfery tlenkami azotu. W latach 1987 do 1989. Emisja ta wyniosła około 1.5 miliona ton rocznie co stanowiło około 7% emisji w Europie. W tym przypadku łączny udział wszystkich państw bloku wschodniego nie przekraczał 40% emisji Europejskiej. Tak, więc w ostatnich latach dokłada się wszelkich starań, aby kwaśnych deszczów było jak najmniej, poprzez ograniczenie emisji dwutlenku siarki i tlenków.

W roku 1995 rozpoczął się program "kwaśnych deszczy", który ma trwać do roku 2010. Dotyczy on dwutlenku siarki i tlenków azotu pochodzenia antropogenicznego. Program objął cały teren Stanów Zjednoczonych, a jego celem była redukcja emisji SO2 i NOx z sektora energetycznego o 50% w stosunku do roku bazowego 1980. Program podzielono na dwie fazy.

5. SKUTKI WYSTĘPOWANIA KWAŚNYCH DESZCZY

Wpływ na roślinność
Kwaśne deszcze powodują obumieranie dużej ilości drzew, a także niszczenie runa leśnego. Drzewa mają uszkodzone liście, co powoduje nadmierne parowanie wody i zakłócenia w procesie fotosyntezy - skutkiem, czego jest ich mała odporność na warunki klimatyczne.

Poza tym, kwaśne deszcze zakwaszają glebę, co przyczynia się do uaktywnienia glinu i kadmu, a także do nagromadzenia azotanów i siarczanów, w wyniku, czego korzenie roślin mają zmniejszoną możliwość pobierania wapnia, magnezu i potasu (niezbędnych składników odżywczych), których na skutek wymywania ich przez kwaśne deszcze występuje niedobór. Przez to korzenie zamierają, a roślina ginie.

Przykładem tego jest żółknięcie i utrata igieł u świerka w Europie środkowej. Po raz pierwszy zauważono zjawisko degradacji lasów pod koniec lat 70 w Bawarii; na początku lat 80 ok. 25% wszystkich lasów europejskich zostało uznanych za umiarkowanie lub poważnie uszkodzone.

Kwaśne deszcze, a także inne kwaśne opady dostają się do jezior, rzek i tym podobnych zbiorników, powodując ich zakwaszenie i czyniąc je nienadającymi się dla ludzi i zwierząt. Szkodliwe substancje do zbiorników mogą dostawać się w dwojaki sposób, tzn. bezpośrednio lub też są wymywane z sąsiednich terenów.

Glin, który zostaje wymyty z gleby jest szczególnie niebezpieczny dla ryb, gdyż kumuluje się on w ich skrzelach uniemożliwiając oddychanie. W ekosystemach słodkowodnych podłoże tworzą skały granitowe, które są wysoce odporne na wietrzenie, to też kwaśny deszcz nie jest neutralizowany w glebie, co powoduje wysokie zakwaszenie jezior oraz cieków. Ryby - zwłaszcza pstrągi i łososie - przestają się rozmnażać i stopniowo giną w kwaśnej wodzie.

Skutki tego są widoczne w:
- SZWECJI - gdzie zostało wyeliminowanych wiele gatunków ryb w około 20 tysiącach jezior;
- NORWEGII - gdzie kwas zatruł 165 tys. km2 jezior.

Wpływ na budowle i różne materiały
Kwaśne opady - szczególnie depozycja siarki - przyspieszają wietrzenie budowli zbudowanych z piaskowca czy wapienia. Poza tym zanieczyszczenia oddziałują szkodliwie na tworzywa sztuczne, witraże, a nawet na metale, powodując ich korozję.

Wiele budynków i pomników jest zrobionych z kamienia zawierającego wapno, takiego jak piaskowiec, wapień lub marmur. Wapno neutralizuje kwaśny deszcz, ale w końcu zostaje zużyte. Wtedy kamień traci naturalną odporność a budynek lub pomnik zaczyna ulegać zniszczeniu. Posągom kamiennym odpadają nosy, ściany domów pękają i grożą zawaleniem.

Kwaśny deszcz niszczy niektóre spośród naszych największych zabytków historycznych. Starożytne świątynie na Akropolu w Atenach przetrwały tysiące lat; teraz te piękne budowle zaczynają ulegać erozji.

To samo dzieje się ze średniowiecznymi budowlami Krakowa w Polsce, z katedrą Lincolna w Anglii i z katedrą Nidarosdomen w Trondheim w Norwegii.

Współczesne budynki, wykonane z innych materiałów również są niszczone przez kwaśne deszcze, choć w wolniejszym tempie. Beton zaczyna się kruszyć a stalowe pręty zbrojenia rdzewieją. Remontowanie budynków, uszkodzonych w wyniku skażenia środowiska w Europie, kosztują ogromne sumy.

Wpływ zakwaszenia środowiska na zdrowie ludzi
Smogi powstające przy dużym stężeniu SO2(dwutlenek siarki), CO2(dwutlenek węgla) i pyłu węglowego w wilgotnym powietrzu przyczyniają się do powstawania chorób układu oddechowego i układu krążenia, a nawet mogą prowadzić do śmierci. Kwaśne deszcze zakwaszają również wodę pitną, co powoduje wzrost w niej różnych metali ciężkich prowadzących do wielu chorób, tj.:
KADM - uszkadza układ wydalniczy
GLIN - uszkadza kości i mózg
OŁÓW - uszkadza układ nerwowy

W rejonach, gdzie środowisko naturalne jest silnie skażone, wdychamy mieszaninę gazów takich jak dwutlenek siarki i tlenki azotu, które szkodzą naszym płucom. Odnosi się to do ludzi żyjących w pobliżu elektrowni opalanej węglem, a także do mieszkańców miast o dużym ruchu ulicznym. Wyżej wymienione gazy w kontakcie z drobinami pyłów mogą wywoływać u ludzi choroby dróg oddechowych, takich jak bronchit czy astma. Ludzie ci także cierpią na kaszel, na bóle w klatce piersiowej oraz duszności. W Norwegii obserwuje się stały wzrost zachorowań na astmę u dzieci, prawdopodobnie związany ze wzrostem ilości samochodów na drogach.

6. ZAPOBIEGANIE KWAŚNYM DESZCZOM

Zapobieganie kwaśnych deszczy, liczy się z wieloma rozwiązaniami. Najlepiej trzeba zacząć od budowania instalacji wyłapujących tlenki siarki i azot ze spalin, poprzez odsiarczanie gazu (usuwanie związków siarkowych z gazów przemysłowych), które są emitowane do atmosfery ziemskiej. Dobrze jest też wznoszenie dużo wyższych kominów, za pomocą, których opary są wyniesione wyżej w atmosferę, a co zmniejsza stężenie ich w emisji. Przez stosowanie specjalnych dopalaczy, zakładanych na rurę wydechową, dochodzi do dopalania spalin samochodów, które w mniejszym stopniu dostają się do powietrza. Ludzie również mogą zacząć oszczędzać na energii przez izolację cieplną domów i budynków różnej użyteczności, a w zamian korzystać z źródeł trwałej energii, jak choćby wiatr lub energia słoneczna, czy też biogaz tzw. alternatywy źródeł energii. Do wód można stosować wapno, jako środka niszczącego kwas zawarty z zbiornikach wodnych (takie zastosowanie jest w innych krajach europejskich).

Przeciwdziałanie kwaśnym deszczom powinno mieć charakter międzynarodowy, gdyż kwaśne opady trafiają na obszary położone dalej niż od źródeł zanieczyszczeń powietrza.

SPIS TREŚCI

1. Czym są kwaśne deszcze?
2. Powstawanie kwaśnych deszczy
3. Historia kwaśnych deszczy
4. Kwaśne deszcze na świecie
5. Skutki występowania kwaśnych deszczy
6. Zapobieganie kwaśnym deszczom

Zdjęcia w załączniku