Mi a savas esõ?

Éghajlati Enciklopédia ESPERE.
ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH
Éghajlati Enciklopédia ESPERE - menu
Városok éghajlata. Alap.
Városok éghajlata: Alap - menu



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.

1. A pH skála. Minél alacsonyabb a szám, annál nagyobb a savasság mértéke.
forrás: Sebastian Wypych

Savas esõ

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:

NOx + 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 NOx 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 (NOx). A légkörbe kerülõ legtöbb SO2 és NOx a szerves üzemanyagok erõmûvekben, iparban, lakások fûtésekor, kereskedelmi és szolgáltatási szektorban való elégetésekor keletkezik. Például az USA-ban a SO2 kétharmada és a NOx egynegyede a szerves üzemanyagokkal, mint például a szén, mûködõ erõmûvekbõl származik. A közúti szállítás, a hajózás és a légi közlekedés jelentõs NOx 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.

2. SO2 és NOx kibocsátás 1995-ben
szerzõ: Anita Bokwa
Adatforrás: World Resources Institute, Washington DC http://earthtrends.wri.org

Bizonytalanság a globális kibocsátásban

Számottevõ bizonytalanságot tartalmaz a SO2, NOx 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 NOx.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.

Változás a kibocsátásban

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.

3. Az egyes kontinenseken a növekvõ SO2 kibocsátás 1960 óta. Fõként Ázsia növekvõ kibocsátása felelõs az 1980-as évek utáni globális kibocsátás növekedésért.
Forrás: World Resources Institute, Washington DC (http://www.wri.org/wr-98-99/acidrain.htm#europe)

4. Az USA volt valaha a legnagyobb kéndioxid kibocsátó nemzet. De a kibocsátási arány olyan gyorsan növekszik Ázsiában, hogy most már megelõzi Európát és az USA-t. Az értékek millió tonna SO2-t jelentenek.
Szerzõ: Anita Bokwa
Forrásadat: Hypertext Book in Biodiversity and Conservation (http://darwin.bio.uci.edu/~sustain/bio65/)

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.

5. A világ legnagyobb antropogén SO2 és NOx kibocsátását adó területei és országai (a teljes kibocsátás százalékában)
szerzõ: Anita Bokwa
Adatforrás: Global assessment of acidification and eutrophication of natural ecosystems (http://arch.rivm.nl/env/int/geo)

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 NOx-t, és ennek a fõ forrása a közlekedés.

Szabályozások a kibocsátásban

A fáradozásoknak köszönhetõen, a SO2 és NOx 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

Last modified: Friday, 29 March 2019, 1:07 PM