أريد أن أعرف كل شيء

امطار حمضية

Pin
Send
Share
Send


العمليات المشاركة في ترسب الحمض. لاحظ أنه من بين الملوثات الجوية الموضحة ، ثاني أكسيد الكبريت فقط (SO2أكاسيد النيتروجين (لاس) تلعب دورا هاما في المطر الحمضي.

المصطلح امطار حمضية يشيع استخدامه لترسيب ترسبات المكونات الحمضية في المطر أو الثلج أو الضباب أو الندى أو الجزيئات الجافة. المصطلح الأكثر دقة هو ترسيب حمضي. "الأمطار النظيفة" أو غير الملوثة حمضية قليلاً ، لأن ثاني أكسيد الكربون والماء في الهواء يتفاعلان معًا لتكوين حمض الكربونيك ، وهو حمض ضعيف.1 يكتسب المطر حموضة إضافية من خلال تفاعل ملوثات الهواء (في المقام الأول أكاسيد الكبريت والنيتروجين) مع الماء في الهواء ، لتكوين أحماض قوية (مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك). المصادر الرئيسية لهذه الملوثات هي انبعاثات المركبات والمنشآت الصناعية ومحطات توليد الطاقة.

تبين أن الأمطار الحمضية لها آثار ضارة على الغابات والمياه العذبة والتربة ، مما يؤدي إلى قتل الحشرات وأشكال الحياة المائية. كما أنه يدمر المباني والتماثيل ، وقد يؤثر سلبًا على صحة الإنسان. تتم معالجة هذه المشكلات ، التي زادت مع النمو السكاني والنمو الصناعي ، عن طريق استخدام معدات مكافحة التلوث التي تقلل من انبعاثات أكاسيد الكبريت والنيتروجين.

التاريخ

شوهد المطر الحمضي لأول مرة بواسطة روبرت أنجوس سميث في مانشستر بإنجلترا. في عام 1852 ، أبلغ عن العلاقة بين الأمطار الحمضية والتلوث الجوي. ومع ذلك ، لم يكن حتى أواخر 1960s بدأ العلماء في مراقبة ودراسة هذه الظاهرة على نطاق واسع. كان هارولد هارفي من كندا من أوائل الباحثين عن بحيرة "ميتة". في الولايات المتحدة ، ازداد الوعي العام بالمشكلة في التسعينيات ، بعد أن أصدرت صحيفة نيويورك تايمز تقارير من غابة هوبارد بروك التجريبية في نيو هامبشاير عن الآثار البيئية الضارة الكثيرة الناجمة عن الأمطار الحمضية.

منذ الثورة الصناعية ، زادت انبعاثات أكاسيد الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي. تعد المنشآت الصناعية وتوليد الطاقة التي تحرق الوقود الأحفوري ، وفي المقام الأول الفحم ، هي المصادر الرئيسية لأكاسيد الكبريت المتزايدة. 2

انبعاثات المواد الكيميائية التي تؤدي إلى تحمض

الغاز الأكثر أهمية الذي يؤدي إلى تحمض مياه الأمطار هو ثاني أكسيد الكبريت (SO)2). بالإضافة إلى ذلك ، فإن انبعاثات أكاسيد النيتروجين ، التي تتأكسد لتكوين حمض النتريك ، تزداد أهمية بسبب الضوابط الأكثر صرامة على انبعاثات المركبات المحتوية على الكبريت. تشير التقديرات إلى أن حوالي 70 تيراغراما في السنة في شكل SO2 يأتي من احتراق وصناعة الوقود الأحفوري ، ويأتي 2.8 تيراغرام في السنة من حرائق الغابات ، ويأتي 7-8 تيراغرام في السنة من البراكين.3

النشاط البشري

محطة غافن للطاقة التي تعمل بالفحم في شيشاير ، أوهايو.

مركبات الكبريت والنيتروجين هي الأسباب الرئيسية للأمطار الحمضية. يتم إنشاء العديد منها عن طريق النشاط البشري ، مثل توليد الكهرباء والمصانع والسيارات. محطات توليد الكهرباء من الفحم هي الأكثر تلويثا. يمكن أن تحمل الغازات مئات الكيلومترات في الجو قبل تحويلها إلى أحماض وترسب.

اعتادت المصانع أن تحتوي على مداخن قصيرة لإطلاق الدخان ، ولكن لأنها تلوث الهواء في أماكنها القريبة ، فإن المصانع لديها الآن مداخن طويلة. تكمن مشكلة هذا "الحل" في أن هذه الملوثات يتم حملها بعيدًا ، حيث تقوم بإطلاق الغازات في الدوران الجوي الإقليمي والمساهمة في انتشار الأمطار الحمضية. غالبًا ما يحدث الترسب على مسافات كبيرة في اتجاه الريح ، حيث تميل المناطق الجبلية إلى الحصول على أكبر عدد ممكن (بسبب ارتفاع هطول الأمطار). مثال على هذا التأثير هو انخفاض درجة الحموضة في المطر (مقارنة بالانبعاثات المحلية) التي تقع في الدول الاسكندنافية.

الكيمياء في قطرات السحب

عندما تكون الغيوم موجودة ، فإن معدل خسارة SO2 أسرع مما يمكن تفسيره بواسطة كيمياء طور الغاز وحده. هذا بسبب ردود الفعل في قطرات الماء السائل.

التحلل المائي

يذوب ثاني أكسيد الكبريت في الماء ثم ، مثل ثاني أكسيد الكربون ، يتحلل في سلسلة من تفاعلات التوازن:

وبالتالي2 (ز) + ح2يا ⇌ SO2· H2O
وبالتالي2· H2يا ⇌ ح++ HSO3-
HSO3- ⇌ ح++ SO32-
أكسدة

تؤدي التفاعلات المائية إلى أكسدة الكبريت من S (IV) إلى S (VI) ، مما يؤدي إلى تكوين حمض الكبريتيك. أهم تفاعلات الأكسدة هي الأوزون ، بيروكسيد الهيدروجين ، والأكسجين. (يتم تحفيز تفاعلات الأكسجين بواسطة الحديد والمنغنيز في قطرات السحب).

ترسب حمضى

ترسب الرطب

يحدث الترسب الرطب للأحماض عندما يزيل أي نوع من الهطول (المطر والثلج وما إلى ذلك) الأحماض من الجو ويوصلها إلى سطح الأرض. يمكن أن ينتج هذا عن ترسب الأحماض المنتجة في قطرات المطر (انظر كيمياء الطور المائي أعلاه) أو بسبب هطول الأمطار الذي يزيل الأحماض إما في السحب أو تحت السحب. تعد إزالة الرطب لكل من الغازات والهباء الجوي أهمية بالنسبة للترسيب الرطب.

ترسب جاف

يحدث ترسب الحمض أيضًا عن طريق الترسب الجاف في حالة عدم هطول الأمطار. هذا يمكن أن يكون مسؤولا عن ما يصل إلى 20-60 في المئة من إجمالي ترسب الحمض. يحدث هذا عندما تلتصق الجسيمات والغازات بالأرض أو النباتات أو الأسطح الأخرى.

الآثار السلبية

رسم بياني يبين مستويات مختلفة من الحموضة في المياه التي تتحملها مجموعة متنوعة من الأنواع.

المياه السطحية والحيوانات المائية

يمكن أن يؤدي كل من انخفاض درجة الحموضة وتركيز الألومنيوم العالي في المياه السطحية التي تحدث نتيجة الأمطار الحمضية إلى تلف الأسماك والحيوانات المائية الأخرى. عند مستويات الأس الهيدروجيني أقل من 5 ، لن يفقس معظم بيوض السمك ، ويمكن أن تؤدي مستويات الحموضة المنخفضة إلى قتل الأسماك البالغة. عندما تصبح البحيرات أكثر حمضية ، يتم تقليل التنوع البيولوجي. كان هناك بعض النقاش حول المدى الذي تسببت فيه أسباب الحموضة التي يسببها الإنسان في قتل الأسماك - على سبيل المثال قرر إدوارد كروغ أن المطر الحمضي كان مصدر إزعاج بيئي ، وليس كارثة ، وحتى أن المطر الحمضي قد لا يكون سبب البحيرة حموضة.4

التربة

يمكن أن تتضرر بيولوجيا التربة بشدة بسبب الأمطار الحمضية. يمكن لبعض الميكروبات المدارية أن تستهلك الأحماض بسرعة5 لكن الميكروبات الأخرى غير قادرة على تحمل مستويات الحموضة المنخفضة وتقتل. يتم تغيير طبيعة إنزيمات هذه الميكروبات (يتم تغييرها في الشكل بحيث لا تعمل) بواسطة الحمض. يزيل المطر الحمضي أيضًا المعادن والمواد المغذية من التربة التي تحتاجها الأشجار للنمو.6

الغابات وغيرها من النباتات

تأثير الأمطار الحمضية على منطقة غابات بجبال الجزيرة ، جمهورية التشيك.

يمكن أن تؤدي الأمطار الحمضية إلى إبطاء نمو الغابات ، مما يجعل الأوراق والإبر تتحول إلى اللون البني وتسقط وتموت. في الحالات القصوى ، يمكن أن تموت الأشجار أو فدان كامل من الغابات. لا تكون وفاة الأشجار عادة نتيجة مباشرة للأمطار الحمضية ، ولكنها في الغالب تضعف الأشجار وتجعلها أكثر عرضة للتهديدات الأخرى. الأضرار التي لحقت التربة (المذكورة أعلاه) يمكن أيضا أن يسبب مشاكل. غابات المرتفعات معرضة للخطر بشكل خاص لأنها غالباً ما تكون محاطة بالغيوم والضباب الأكثر حموضة من المطر.

يمكن أن تتضرر النباتات الأخرى أيضًا بسبب الأمطار الحمضية ، لكن التأثير على المحاصيل الغذائية يتم تقليله إلى الحد الأدنى عن طريق استخدام الأسمدة لتحل محل المواد الغذائية المفقودة. في المناطق المزروعة ، يمكن أيضًا إضافة الحجر الجيري لزيادة قدرة التربة على الحفاظ على درجة الحموضة مستقرة ، ولكن هذا التكتيك غير صالح إلى حد كبير في حالة الأراضي البرية. المطر الحمضي يستنزف المعادن من التربة ومن ثم يعيق نمو النبات.

صحة الإنسان

اقترح بعض العلماء روابط مباشرة بصحة الإنسان ، ولكن لم يثبت ذلك. ومع ذلك ، فقد ثبت أن الجزيئات الدقيقة ، التي يتكون جزء كبير منها من نفس الغازات مثل المطر الحمضي (ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين) ، تسبب مشاكل في وظائف القلب والرئة.6

آثار ضارة أخرى

التماثيل معطوبة بسبب الأمطار الحمضية.

يمكن أن يتسبب المطر الحمضي أيضًا في تلف بعض مواد البناء والآثار التاريخية. وذلك لأن حمض الكبريتيك الموجود في المطر يتفاعل كيميائياً مع مركبات الكالسيوم الموجودة في الأحجار (الحجر الجيري والحجر الرملي والرخام والجرانيت) لإنشاء الجبس الذي ينقلب بعد ذلك. وينظر إلى هذا أيضًا على شواهد القبور القديمة حيث يمكن أن يتسبب المطر الحمضي في أن يصبح النقش غير مقروء تمامًا. يؤدي المطر الحمضي أيضًا إلى زيادة معدل أكسدة الحديد ، مما يتسبب في تلف الهياكل المعدنية والمعالم الأثرية.6

طرق الوقاية

الحلول التكنولوجية

في الولايات المتحدة ومختلف البلدان الأخرى ، تستخدم العديد من محطات توليد الطاقة التي تعمل بحرق الفحم إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD) لإزالة الغازات المحتوية على الكبريت من غازات المداخن. مثال على FGD هو جهاز التنظيف الرطب ، والذي هو في الأساس برج رد فعل مجهز بمروحة تمر بالغازات المداخن الدخان الساخن عبر البرج. كما يتم حقن الجير أو الحجر الجيري في شكل ملاط ​​في البرج لخلطه مع غازات المداخن والجمع مع ثاني أكسيد الكبريت. تنتج كربونات الكالسيوم من الحجر الجيري كبريتات الكالسيوم المحايدة الأس الهيدروجيني والتي تتم إزالتها فعليًا من جهاز التنظيف. بمعنى آخر ، يقوم جهاز الغسيل بتحويل تلوث الكبريت إلى كبريتات صناعية.

في بعض المناطق ، تُباع الكبريتات لشركات كيميائية كالجبس عندما تكون درجة نقاء كبريتات الكالسيوم عالية. في حالات أخرى ، يتم وضعها في مقالب القمامة. ومع ذلك ، يمكن لآثار المطر الحمضي أن تستمر لعدة أجيال ، حيث أن آثار تغير مستوى الأس الهيدروجيني يمكن أن تحفز الترشيح المستمر للمواد الكيميائية غير المرغوب فيها في مصادر المياه البكر الأخرى ، مما يؤدي إلى القضاء على أنواع الحشرات والأسماك المعرضة للخطر وعرقلة الجهود الرامية إلى استعادة الحياة المحلية.

المعاهدات الدولية

تم توقيع عدد من المعاهدات الدولية بشأن النقل البعيد المدى للملوثات الجوية. ومن الأمثلة على ذلك بروتوكول الحد من انبعاثات الكبريت بموجب اتفاقية تلوث الهواء بعيد المدى عبر الحدود.

تجارة الانبعاثات

يتضمن المخطط التنظيمي الأكثر حداثة تداول الانبعاثات. في هذا المخطط ، يُمنح كل مرفق تلوث حالي ترخيصًا للانبعاثات يصبح جزءًا من المعدات الرأسمالية. يمكن للمشغلين ثم تثبيت معدات مكافحة التلوث ، وبيع أجزاء من تراخيص الانبعاثات الخاصة بهم. والقصد هنا هو إعطاء المشغلين حوافز اقتصادية لتثبيت ضوابط التلوث.

أنظر أيضا

  • هندسة بيئية
  • ثاني أكسيد النيتروجين
  • ثاني أكسيد الكبريت

ملاحظات

  1. water الماء المقطر ، الذي لا يحتوي على ثاني أكسيد كربون ، له درجة الحموضة المحايدة 7. السوائل ذات الرقم الهيدروجيني أقل من 7 حمضية ، والأخرى التي تحتوي على درجة الحموضة أكبر من 7 قلوية (أو أساسية).
  2. rain المطر الحمضي. ناسا مسرد. استرجاع 13 يونيو 2018.
  3. ↑ H. Berresheim، P.H Wine، and D. D. Davies، "Sulfur in the Atmosphere". في Hanwant B. Singh (ed.) ، تكوين والكيمياء ومناخ الغلاف الجوي (وايلي ، 1995 ، ردمك 978-0471285144) ، 251-307.
  4. ↑ وليام أندرسون ، اختبار الحمض: إدوارد كروغ يتخبط في العلوم السياسية. مؤسسة العقل، يناير 1992. تم استرجاعه في 13 يونيو ، 2018.
  5. ر رود ، وآخرون ، "التوزيع العالمي للحمض الترسب الرطب" العلوم البيئية والتكنولوجيا 36 (20) (2002): 4382-4388. استرجاع 13 يونيو 2018.
  6. 6.0 6.1 6.2 آثار المطر الحمضي وكالة حماية البيئة. استرجاع 13 يونيو 2018.

المراجع

  • ماكورميك ، جون. حمض الأرض: التهديد العالمي للتلوث الحمضي. لندن ، المملكة المتحدة: إيرثسكان ، 1989. ردمك 185383033X
  • مورغان ، سالي ، وجيني فوجان. حمض المطر (الأرض استغاثة). لندن ، المملكة المتحدة: Franklin Watts Ltd. ، 2007. ISBN 0749676728
  • الحدائق ، Peggy J بيئتنا - المطر الحمضي (بيئتنا). Farmington Hills، MI: KidHaven Press (Thomson Gale)، 2005. ISBN 0737726288
  • سينغ ، هانوانت ب. كيمياء التركيب ، ومناخ الغلاف الجوي. وايلي ، 1995. ردمك 978-0471285144

روابط خارجية

تم استرداد جميع الروابط في 3 نوفمبر 2020.

  • تقرير البرنامج الوطني لتقييم هطول الأمطار الحمضي - تقرير من 98 صفحة إلى الكونغرس.
  • المطر الحمضي للمدارس.
  • وكالة حماية البيئة الأمريكية - الأمطار الحمضية
  • هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية - ما هو المطر الحمضي؟

Pin
Send
Share
Send