Oddziaływanie kwaśnych deszczy na zdrowie ludzi i gospodarkę

Kwaśne deszcze powodują skutki bezpośrednie i pośrednie nie tylko w środowisku przyrodniczym, ale także w infrastrukturze (budynki, drogi itp.). Ponadto mają niekorzystny wpływ na nasze zdrowie. Najbardziej spektakularnymi skutkami działania kwaśnych deszczy w miastach są zniszczenia zabytkowych budowli i pomników.

Oddziaływanie na zdrowie

Zanieczyszczenia powodujące powstawanie kwaśnych deszczy (głównie dwutlenek siarki (SO₂) i tlenki azotu (NO_x) mogą wpływać na nasze zdrowie na kilka sposobów. Mają niekorzystny wpływ na układ oddechowy i krążenia. Zajrzyj także do rozdziału o bioklimacie miast aby dowiedzieć się więcej o wpływie zanieczyszczenia powietrza na zdrowie (patrz link na dole strony).

Zanieczyszczone powietrze

Emisje SO₂ i NO_x oraz kwaśne deszcze zwiększają zagrożenie wystąpienia takich dolegliwości jak kaszel, astma, zapalenie oskrzeli, ból głowy, oczu, podrażnienie gardła. Kwaśny deszcz może spowodować nasilenie u osób chorych problemów z oddychaniem, a nawet przyczynić się do zgonu poprzez nasilenie objawów chorobowych. SO₂ i NO_x wchodzą w reakcje chemiczne w atmosferze i tworzą maleńkie cząsteczki siarczanów i azotanów, które mogą być przenoszone na dalekie odległości przez wiatr i wdychane przez ludzi, a ich małe rozmiary powodują, że mogą dotrzeć do najdalszych części płuc. Takie cząsteczki nazywamy PM 2,5 (ang. particulate matter, cząstki stałe o średnicy do 2,5 µm). Po dostaniu się do płuc mogą one wywołać nawet chorobę nowotworową. Cząsteczki te dostają się ponadto łatwo do wnętrza pomieszczeń. Smog londyński jest nazywany także kwaśnym smogiem. W czasie przypadku takiego smogu w 1952 r. w Londynie pH powietrza zawierającego mgłę i zanieczyszczenia wynosiło zaledwie 1,5, co spowodowało śmierć 4000 osób (więcej o smogu w części "Zanieczyszczenie powietrza" (podstawy), "Skutki", patrz link na dole strony).

Zanieczyszczona woda

Kwaśna woda niszczy instalacje wodne i rozpuszcza metale ciężkie, które te instalacje mogą zawierać. Ponadto metale ciężkie są uwalniane przez kwaśne deszcze z gleb, a następnie mogą dostać się do wody pitnej. Mogą też dostać się do organizmów roślinnych (poprzez glebę lub bezpośredni kontakt) i zwierzęcych (z pożywieniem i/lub przez bezpośredni kontakt). Następnie akumulują się w organizmie człowieka, co może np. spowodować zachorowanie na raka. Ludzie spożywający rośliny lub mięso zawierające metale ciężkie często cierpią na uszkodzenia mózgu, problemy z nerkami czy chorobę Alzheimer'a.

Spójrzmy na ryc.1a. i 1b. Ołów (Pb), nawet w małych ilościach, jest bardzo szkodliwy. Zawartość 10 μg Pb w 1 dl krwi to poziom graniczny; po jego przekroczeniu pojawiają się poważne skutki zdrowotne.Obecnie w większości krajóweuropejskich poziom skażenia ołowiem jest ściśle monitorowany, podlega sukcesywnej redukcji i obecnie plasuje się poniżej wartości granicznej. Wciąż jednak,skażenie ołowiem stanowi poważny problem w wielu regionach przemysłowych, np. w sąsiedztwie rud cynku i miedzi w Polsce

1a. Średnie stężenie ołowiu we krwi u dzieci mierzone w wybranych krajach Europy w latach 1991-2006

1b. Średnie stężenie ołowiu we krwi u dzieci mierzone w regionach szczególnie narażonych w latach 1990-2008

Budynki i pomniki

Kwaśne deszcze oddziałują na konstrukcje kamienne na dwa sposoby: rozpuszczają i powodują zmiany na powierzchni. Szczególnie narażone są budynki i pomniki wykonane z wapienia lub marmuru. Składają się one głównie z kalcytu (węglan wapnia, CaCO₃), który łatwo rozpuszcza się już w słabym kwasie siarkowym czy azotowym. Na powierzchniach budynków czy pomników można zaobserwować ubytki i zniszczenia, czasem całych detali architektonicznych czy rzeźbiarskich. Na kamiennych blokach lub płytach można zaobserwować zniszczenia powierzchniowe lub tylko punktowe, zależnie od odporności materiału. Z drugiej strony, niektóre gleby, zawierające węglan wapnia, mają naturalną zdolność do neutralizowania kwasów, H⁺ jest usuwane na skutek następującej reakcji:

CaCO3 + 2H+ Ca2+ +CO2 + H2O

Ta reakcja zachodzi także wtedy gdy cząstki gleby lub pyłu zawierające CaCO₃zderzą się w powietrzu z zakwaszonymi kroplami deszczu. Niestety, ten sam proces jest częściowo odpowiedzialny za zniszczenia pomników i budynków wykonanych z wapienia lub marmuru. Kiedy woda zawierająca kwas siarkowy pokrywa powierzchnię zawierającą kalcyt, jon wodorowy H⁺ rozpuszcza kalcyt, jak to opisano powyżej, i jon siarczanowy reaguje z jonami wapna i tworzy się jasna gipsowa skorupa pokrywająca erodującą powierzchnię:

Ca2+ +SO42- + 2H2O CaSO⁴ * 2H²O

Z czasem deszcz usuwa część tej skorupy tworząc małe zagłębienia, co prowadzi do niszczenia danej powierzchni. Inna reakcja zachodzi z udziałem kwasu azotowego, w której trudno rozpuszczalny CaCO₃ przechodzi w rozpuszczalny Ca(NO₃)₂:

CaCO³ + 2HNO³(aq) -> Ca²+(aq) + 2NO_-3(aq) + H₂O + CO₂

Chociaż w ostatnich latach znacznie ograniczono występowanie kwaśnych deszczy w wielu regionach, to wiele budynków nadal nosi widoczne znamiona ich działania. Dzieje się tak dlatego, że kwaśny deszcz na stałe zmienił strukturę i własności kamiennych powierzchni. Nawet metalowe części ulegają korozji pod działaniem kwaśnych deszczy. Dotyczy to elementów wykonanych ze stali węglowej, niklu, cynku, miedzi. Uszkodzenia widoczne też są na warstwach farby, niektórych elementach plastikowych, skórzanych i tekstylnych. Stal nierdzewna i aluminium są bardziej odporne.

Odnawianie zabytków i pomników jest bardzo kosztowne. Przykładowo, do początku lat 90. XX w. na odnawianie Westminister Abby w Londynie, zniszczonej przez kwaśne deszcze, wydano 10 mln funtów. Straty ekonomiczne można policzyć i oszacować, natomiast strat estetycznych związanych z niszczeniem skarbów światowej kultury wycenić się nie da. Taj Mahal w Indiach, Akropol w Grecji a nawet znacznie nowsze budynki Parlamentu Kanady i amerykański Kapitol także są niszczone przez kwaśne deszcze.

2. Rzeźba przedstawiająca jednego z 12 apostołów, przed kościołem Św. Piotra i Św. Pawła w Krakowie. Jest wykonana z wapienia i uległa zniszczeniu przez kwaśne deszcze, podobnie jak pozostałe 11 rzeźb. Dlatego też wykonano kopie, które zastąpiły zniszczone oryginały (patrz ryc. 3).
Zdjęcie: Sebastian Wypych

3. Kopia rzeźby pokazanej na ryc. 2, która zastąpiła zniszczony oryginał.
Zdjęcie: Sebastian Wypych

Samochody

Lakiery samochodów mogą ulec zniszczeniu przez kwaśne deszcze, a także przez kwaśną suchą depozycję, zwłaszcza gdy towarzyszy jej rosa lub mgła. Jednakże trudno jest dokładnie określić ilościowo udział kwaśnych deszczy w niszczeniu lakierów samochodowych, gdyż mają na to wpływ także inne czynniki tak atmosferyczne jak też np. złe nałożenie lakieru, zła jakość lakieru. Zazwyczaj uszkodzenie jest trwałe i jedynym sposobem na jego usunięcie jest ponowne nałożenie lakieru.

4. Kwaśne deszcze powodują większą korozję i rdzewienie części metalowych znajdujących się na zewnątrz, np. łańcuchów, dachów, samochodów. To z kolei powoduje wzrost kosztów utrzymania i konserwacji budynków i urządzeń.
Zdjęcie: www.freefoto.com

Zajrzyj na inne strony Encyklopedii ESPERE:

Wpływ zanieczyszczenia powietrza na zdrowie:
Klimat miasta - więcej - część 2 - Bioklimat
Więcej informacji o smogu londyńskim:
Klimat miasta - podstawy - część 1 - Skutki

O tej stronie:

Autor: Anita Bokwa - Uniwersytet Jagielloński, Kraków
Recenzent: Prof. Irena Wilkosz - Politechnika Śląska, Gliwice - 2007-01-08
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - University of Duisburg, Duisburg, Niemcy
ostatnia aktualizacja: 2007-01-15

Last modified: Saturday, 16 February 2019, 12:06 PM