ULAN NG ASIDO: KUNG PAANO ITO NABUO, KOMPOSISYON, REAKSYON AT EPEKTO - KAPALIGIRAN - 2025

Ang acid rain ay basa o tuyo na pag-ulan ng mga sangkap na bumubuo ng isang pH sa ibaba 5.6. Ang pag-ulan na ito ay maaaring basa (diluted sa tubig-ulan) o tuyo (particulate o aerosol deposit).

Ang salitang "acid rain" ay unang iminungkahi ng English researcher na si Robert Angus Smith noong 1850, sa gitna ng Revolution Revolution. Ang pinaka-masaganang mga acid na nabuo sa kapaligiran ay ang nitric at asupre sa pamamagitan ng oksihenasyon ng natural o artipisyal na pollutant.

Mapa ng ulan ng asido. Pinagmulan: Alfredsito94

Ang pinaka may-katuturang mga pollutant ay mga oxides: NO2, NO3, SO2, na ang mga likas na mapagkukunan ay pagsabog ng bulkan, sunog ng kagubatan at pagkasira ng bakterya. Ang mga artipisyal na mapagkukunan ay ang mga paglabas ng gas na nagreresulta mula sa pagkasunog ng mga fossil fuels (pang-industriya na aktibidad at trapiko ng sasakyan).

Ang ulan ng asido ay nagdudulot ng negatibong epekto sa kapaligiran tulad ng acidification ng mga soils at tubig, na nakakaapekto sa mga nabubuhay na nilalang, kabilang ang mga tao. Gayundin, ang mga lupa at tubig ay nahawahan ng mabibigat na metal, at nangyayari ang eutrophication sa mga katawan ng tubig.

Sa antas ng pananim, ang direktang pinsala sa mga dahon ay nangyayari at apektado ang paglago ng halaman. Bilang karagdagan, ang acidification ng lupa ay hindi nakakakuha ng mga sustansya at nakakaapekto sa mycorrhizae (fungi ng lupa). Katulad nito, ang mga gusali, makinarya, monumento at gawa ng sining na nakalantad sa mga elemento ay sineseryoso na na-oxidized o eroded sa pamamagitan ng epekto ng mga precipitated acid.

Upang malunasan ang epekto ng rain acid, ang ilang mahahalagang hakbang ay maaaring gawin tulad ng pagprotekta sa mga monumento at pagwawasto ng acidification ng mga soils at tubig. Gayunpaman, ang pangunahing solusyon para sa rain rain ay upang mabawasan ang paglabas sa kapaligiran ng mga kemikal na compound na ang mga hudyat ng pagbuo ng acid.

Paano nabuo ang rain rain?

Ang asidong ulap dahil sa paglabas ng SO2 mula sa refinery ng PDVSA sa Curaçao. Pinagmulan: HdeK

Mga halamang pang-kemikal

Ang kababalaghan ng acid rain ay nagsisimula sa paglabas sa kapaligiran ng mga compound ng kemikal na paunang-una sa pagbuo ng mga acid. Ang mga compound na ito ay maaaring mailabas ng natural o artipisyal na mapagkukunan.

Kasama sa mga likas na mapagkukunan ang pagsabog ng bulkan, sunog ng mga halaman, at paglabas ng karagatan. Tulad ng mga artipisyal na mapagkukunan kumilos mga emisyon ng pang-industriya, ang mga paglabas mula sa pagkasunog ng mga sasakyan ng motor o ang pagkasunog ng basura.

Ang mga mapagkukunang ito ay naglalabas ng iba't ibang mga compound na maaaring makabuo ng mga acid sa kapaligiran. Gayunpaman, ang pinakamahalaga ay ang mga nitrogen oxide at asupre oxides.

Ang mga nitrogen oxides ay kilala bilang NOx, at may kasamang nitrogen dioxide (NO2) at nitrous oxide (NO). Para sa bahagi nito, ang asupre oxide ay SO2 o asupre dioxide.

Ang proseso ng Tropospheric at mga acid na ginawa

Ang kababalaghan ng acid rain ay nangyayari sa troposfound (atmospheric zone na nanggagaling sa ibabaw ng lupa hanggang sa taas na 16 km).

Sa troposfound, ang mga air currents ay maaaring magdala ng mga compound na ito sa anumang bahagi ng planeta, ginagawa itong isang pandaigdigang problema. Sa prosesong ito, ang nitrogen at asupre oxides ay nakikipag-ugnay sa iba pang mga compound upang mabuo ang nitric acid at sulfuric acid ayon sa pagkakabanggit.

Suporta ng reaksyon

Ang mga reaksiyong kemikal ay maaaring isagawa alinman sa mga solidong particle sa suspensyon o sa mga patak ng tubig sa suspensyon.

Nitric acid ay nabuo pangunahin sa phase ng gas, dahil sa mababang solubility nito sa tubig. Para sa bahagi nito, ang asupre na acid ay mas natutunaw sa tubig, na siyang pangunahing sangkap ng acid rain.

Nitric acid

Para sa pagbuo ng nitric acid (HNO3), ang mga nitrogen oxides ay gumanti sa tubig, na may mga radikal tulad ng OH (sa isang mas mababang sukat kasama ang HO2 at CH3O2), o may tropospheric ozon (O3).

Sulfuric acid

Sa kaso ng paggawa ng sulpuriko acid (H2SO4), ang mga radikal na OH, HO2, CH3O2, tubig at osono ay nakikilahok din. Bilang karagdagan, maaari itong mabuo sa pamamagitan ng reaksyon sa hydrogen peroxide (H2O2) at iba't ibang mga metal oxides.

Carbonic acid

Ang H2CO3 ay nabuo sa pamamagitan ng photochemical reaksyon ng carbon dioxide na may tubig na atmospheric.

Hydrochloric acid

Ang HCl ay kumakatawan lamang sa 2% ng acid rain, at ang precursor nito ay methyl chloride (ClCH3). Ang tambalang ito ay nagmula sa mga karagatan at na-oxidized ng mga rad radikal na OH upang mabuo ang hydrochloric acid.

Pag-iinip

Sa sandaling nabuo ang acidic compound (nitric acid o sulfuric acid, at sa isang mas mababang sukat na hydrochloric acid), mag-uunlad sila.

Ang pag-ulan ay maaaring sa pamamagitan ng pag-alis ng mga nasuspinde na mga particle kung saan naganap ang reaksyon ng asido sa gas phase. Ang isa pang paraan ay para sa condensed na tubig na umuulan sa ulan kung saan nabuo ang mga acid.

Komposisyon

Ang likas na kaasiman ng ulan ay malapit sa isang pH na 5.6, bagaman sa ilang mga hindi nasunuring lugar na mga halaga ng 5. Ang mga mababang halaga ng PH ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga acid ng natural na pinagmulan.

Ito ay isinasaalang-alang na depende sa antas ng pH, ang ulan ay maaaring maiuri sa:

a) Bahagyang acidic (pH sa pagitan ng 4.7 at 5.6)
b) Medium acid (pH sa pagitan ng 4.3 at 4.7)
c) Lubhang acidic (pH katumbas o mas mababa sa 4.3).

Kung ang ulan ay may konsentrasyon> 1.3 mg / L para sa mga nitrates at> 3 mg / L para sa mga sulpate, ang kontaminasyon ay itinuturing na mataas.

Ang acid acid ay binubuo sa higit sa dalawang katlo ng mga kaso sa pamamagitan ng pagkakaroon ng sulpuriko acid, na sinundan ng kasaganaan ng nitric acid. Ang iba pang mga sangkap na maaaring mag-ambag sa kaasiman ng ulan ay ang hydrochloric acid at carbonic acid.

Mga reaksyon ng kemikal ng rain acid

Pagbubuo ng sulpuriko acid (H2SO4)

Ang paggawa ng sulpuriko acid ay maaaring mangyari sa phase ng gas o sa likidong yugto.

Phase ng gas

3 hanggang 4% lamang ng SO2 ang na-oxidized sa phase ng gas upang makabuo ng sulpuriko acid. Mayroong maraming mga ruta para sa pagbuo ng sulfuric acid mula sa mga gas na pang-iingat, dito ipinapakita ang reaksyon ng SO2 na may tropospheric ozon.

Ang reaksyon ay nangyayari sa dalawang yugto:

1.- Ang sulphur dioxide ay gumanti sa tropospheric ozon, na bumubuo ng asupre trioxide at nagpapalabas ng oxygen.

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- Pagkatapos ang asupre trioxide ay nag-oxidize sa singaw ng tubig at gumagawa ng asupre acid.

SO3 + H2O = H2SO4

Phase ng likido

Sa mga patak ng tubig na bubuo ng ulan, ang asupre na acid ay maaaring magawa sa maraming paraan:

1.- Natutunaw ang SO2 sa tubig na bumubuo ng sulpuriko acid, at ito ay na-oxidized ng hydrogen peroxide:

KAYA2 + H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- Photocatalytic mekanismo: Sa kasong ito, ang mga particle ng metal oxide (iron, zinc, titanium) ay naisaaktibo salamat sa pagkilos ng sikat ng araw (photochemical activation) at oxidize SO2, na bumubuo ng asupre acid.

Nitric acid (HNO3) pagbuo

Ang Tropospheric ozon O3 ay gumagawa ng pagbabago ng NO2 hanggang HNO3 sa isang proseso ng tatlong yugto:

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

Mga epekto sa kapaligiran

Epekto ng acid acid sa isang kagubatan sa Jizera Mountains sa Czech Republic. Pinagmulan: Lovecz

Ang acidification ng lupa at ang mga epekto nito sa mga pananim

Ang epekto ng acid rain sa lupa ay nag-iiba depende sa komposisyon nito. Halimbawa, ang mga lupa ng calcareous, basaltic at igneous na pinagmulan ay may mas malaking kapasidad upang neutralisahin ang kaasiman.

Para sa kanilang bahagi, ang mga lupa na mayaman sa kuwarts bilang isang materyal na hindi gumagalaw ay hindi may kakayahang pangalagaan ang nilalaman ng acid. Kaya, sa mga lupa na kung saan ang ulan ng asido ay nagdaragdag ng kaasiman, ang mga metal na ion na nakakalason sa mga halaman at hayop ay pinakawalan at dinala.

Ang isang kaugnay na kaso ay ang paglusaw ng mga aluminosilicates, na naglalabas ng mga ions na aluminyo na lubhang nakakapinsala sa mga pananim.

Sa pangkalahatan, ang kaasiman ng lupa ay binabawasan ang pagkakaroon ng mga nutrisyon para sa mga halaman. Bilang karagdagan, itinataguyod nito ang pagpapakawala at paghuhugas ng calcium, na nagiging sanhi ng mga kakulangan sa mga halaman.

Epekto sa aquifers at kalusugan ng tao

Sa karamihan ng mga kaso, ang acid rain ay hindi tumingin o naiiba sa naiiba sa normal na ulan, at hindi rin ito lumilikha ng mga sensasyon sa balat. Ang mga epekto nito sa kalusugan ng tao ay hindi direkta, at bihirang magdulot ito ng pinsala sa balat dahil sa matinding kaasiman.

Ang isa sa mga problema sa acid rain ay sa pamamagitan ng pagbaba ng mga halaga ng pH sa ibaba 5, ang mga mabibigat na metal ay pinakawalan at dinala. Ang mga pollutants tulad ng aluminyo at cadmium ay maaaring makapasok sa ilalim ng tubig aquifers.

Kung ang tubig mula sa mga maruming tubig na ito ay dumadaan sa mga balon na ginagamit para sa pagkonsumo ng tao, maaari itong maging sanhi ng malubhang pinsala sa kalusugan.

Ang pagkawasak ng mga gusali, monumento at materyales

Nasira ang Gargoyle ng rain acid. Pinagmulan: Nino Barbieri

Mga malalaking uri ng bato

Ang mga konstruksyon, monumento at eskultura na ginawa gamit ang apog o marmol ay malubhang apektado ng acid rain. Ito ay medyo seryoso, dahil maraming mga makasaysayang gusali at gawa ng sining ang itinayo kasama ang mga materyales na ito.

Sa kaso ng apog, ang ulan ng acid ay nagdudulot ng pag-alis ng apog at nagiging sanhi ng recrystallization ng calcite. Ang recrystallization na ito ay gumagawa ng mga puting tono sa ibabaw.

Sa tiyak na kaso ng pag-ulan na may sulpuriko acid, nangyayari ang kababalaghan ng asupre. Sa pamamagitan ng prosesong ito, ang ibabaw ng bato ay binago sa dyipsum at ang CO2 ay pinakawalan.

Ang marmol, kahit na mas lumalaban, ay apektado rin ng acid rain. Sa kasong ito, ang pag-iwas ng bato ay nangyayari, na ang dahilan kung bakit mababaw ang mga layer ng mga ito.

Iba pang mga di-kinakaingatan na materyales

Sa ilang mga gusali ang pagkasira ng istruktura ay menor de edad, ngunit mayroon ding mga negatibong epekto. Halimbawa, ang mga deposito ng dry acid ay ginagawang marumi ang mga pader, sa gayon ang pagtaas ng mga gastos sa pagpapanatili.

Mga metal

Ang ulan ng asido ay nagdudulot ng kaagnasan ng mga metal dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng oksihenasyon. Nagdulot ito ng malaking pagkalugi sa ekonomiya, dahil ang mga istruktura, kagamitan, makinarya at mga sasakyan na may mga bahagi ng metal ay malubhang apektado.

Flora at fauna

Isda na pinatay ng acid rain. Pinagmulan: Serbisyo ng Isda at Wildlife.

Binago ng ulan ang acid natural na balanse ng aquatic at terrestrial ecosystem.

Mga halaman at hayop sa mga lentic na katawan ng tubig

Ang mga lentic na katawan ng tubig ay mas madaling kapitan ng asido, dahil ang mga ito ay sarado na ekosistema. Bilang karagdagan, ang akumulasyon ng mga asido sa tubig ay may negatibong mga kahihinatnan sa buhay na kinamumuhian nito.

Ang isa pang bunga ng acidification ay ang pag-ulan ng nitrates sa pamamagitan ng ulan, na nagiging sanhi ng eutrophication sa mga katawan ng tubig. Ang labis na nutrisyon ay binabawasan ang magagamit na oxygen at malubhang nakakaapekto sa kaligtasan ng mga hayop sa tubig sa tubig.

Ang isa pang hindi direktang negatibong epekto ay ang pagsasama ng mga mabibigat na ions na metal mula sa kalupaan ng terrestrial sa mga katawan ng tubig. Ang mga ion na ito ay pinakawalan sa lupa sa pamamagitan ng pagkilos ng mga hydronons na ion kapag tumataas ang kaasiman.

Ang pagkakaroon ng gulay at nutrisyon

Ang pinaka-malubhang problema na sanhi ng acid acid sa lupa ay ang kawalang-kilos ng mga mahahalagang sustansya at ang pagtaas ng mga nakakalason na metal.

Halimbawa, ang aluminyo at magnesiyo ay pinakawalan mula sa mga particle ng lupa sa pamamagitan ng pagpapalit ng hydrogen. Ang aluminyo ay nakakaapekto sa istraktura at pag-andar ng mga ugat at binabawasan ang pagsipsip ng calcium na mahalaga para sa mga halaman.

Sa kabilang banda, ang acidification ng lupa ay nagdudulot ng pinsala sa mycorrhizae (fungi na nauugnay sa ugat), na mahalaga sa dinamika ng kagubatan.

Direktang pinsala sa mga halaman at hayop

Ang sulphuric acid ay nagdudulot ng direktang pinsala sa mga dahon sa pamamagitan ng nagpapabagal na kloropila at paggawa ng chlorosis (yellowing ng leaf). Sa ilang mga species paglago at paggawa ng mabubuhay na mga buto pagbaba.

Ang mga amphibian (palaka at toads) ay partikular na madaling kapitan ng mga epekto ng kaasiman sa tubig. Ang ilang mga pinsala ay direktang nasugatan at nabawasan ang pagtatanggol laban sa mga pathogen (lalo na ang mga fungi ng balat).

Mga Solusyon

Bawasan ang mga paglabas

Ang ilalim na linya para sa rain acid ay upang mabawasan ang mga paglabas ng mga kemikal na precursor acid sa kapaligiran. Ang pinakamahalaga sa mga ito ay asupre at nitrogen oxides.

Gayunpaman, mayroon itong ilang mga paghihirap, dahil nagpapahiwatig ito na nakakaapekto sa pang-ekonomiya at pag-unlad na interes ng mga kumpanya at bansa. Halimbawa, ang isa sa mga pangunahing mapagkukunan ng asupre dioxide ay ang pagsunog ng karbon, na kung saan ay nagkakahalaga ng higit sa 70% ng enerhiya sa China.

Mayroong ilang mga alternatibong teknolohikal na makakatulong na mabawasan ang mga paglabas. Halimbawa, sa industriya ang tinaguriang "fluidized bed" ay nagsasama ng mga sumisipsip (apog o dolomite) na nagpapanatili ng SO2. Sa kaso ng mga sasakyan ng motor at pagkasunog ng mga engine sa pangkalahatan, ang mga catalytic convert ay sumusunod din na makakatulong upang mabawasan ang mga paglabas ng SO2.

Sa kabilang banda, ang ilang mga bansa ay nagpatupad ng mga tiyak na programa upang mabawasan ang rain acid. Halimbawa, binuo ng Estados Unidos ang National Acid Precipitation Assessment Program (NAPAP). Kabilang sa ilan sa mga hakbang na pinagmuni-muni ng NAPAP ay ang pagpapatupad ng paggamit ng mga mababang asupre na gawa sa asupre.

Ang isa pang posibleng hakbang ay ang kapalit ng fleet ng sasakyan na may mga de-koryenteng kotse upang mabawasan ang parehong acid rain at global warming. Gayunpaman, bagaman umiiral ang teknolohiya upang makamit ito, ang presyon mula sa mga industriya ng automotiko at langis ay naantala ang mga pagpapasya sa bagay na ito. Ang iba pang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya ay ang mga elemento ng kultura na may kaugnayan sa bilis na inaasahan na maabot ng isang sasakyan.

Mag-apply ng mga hakbang sa pagwawasto ng kaasiman

Sa ilang mga kaso, ang pH ng mga soils at tubig ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkalis, halimbawa sa pagsasama ng malaking halaga ng dayap. Gayunpaman, ang pagsasanay na ito ay hindi magagawa sa napakalaking lugar ng lupain.

Proteksyon sa ibabaw

Bato

Mayroong iba't ibang mga pamamaraan upang maprotektahan o hindi bababa sa bawasan ang pagkasira ng bato sa ilalim ng epekto ng acid acid. Ang isa sa mga pamamaraan na ito ay hugasan ito ng singaw o mainit na tubig.

Ang mga ahente ng kemikal tulad ng hydrofluoric acid o ammonium bifluoride ay maaari ding gamitin. Sa sandaling hugasan, ang bato ay maaaring mai-seal sa pamamagitan ng pag-aaplay ng mga espesyal na produkto na barado ang mga pores, tulad ng barium hydroxide.

Metal

Ang mga ibabaw ng metal na mananagot sa corrode ay maaaring maprotektahan sa pamamagitan ng patong na ito sa isang hindi-kinakaing metal na metal tulad ng sink.

Para sa mga ito, maaaring mailapat ang electrodeposition, o ang istraktura ng metal na maprotektahan ay maaaring ibabad sa proteksiyon na metal sa likidong estado.

Mga Sanggunian

1. Espada L at A. Sánchez (1995). Impluwensya ng acid rain sa kaagnasan ng mga metal. pp. 145-171. Sa: Sastre de Vicente M. (Coord.) Electrochemistry at ang kapaligiran sa threshold ng siglo XXI. Pamantasan ng La Coruña. Serbisyo ng Publikasyon. La Coruña, Spain.
2. García-Ruiz G (2018). Proteksyon ng mga istraktura ng gusali sa mga nakakabit na atmospheres. Pagtatapos ng Degree Project sa Engineering sa Industrial Technologies. Polytechnic University of Cartagena. Mas Mataas na Paaralang Teknikal ng Pang-industriya na Teknolohiya. Cartagena, Spain. 75 p.
3. Granados-Sánchez D, GF López-Ríos at MA Hernández-García (2010). Mga ekosistema ng ulan at kagubatan .. Revista Chapingo Forestry and Environmental Sciences Series 16: 187-206.
4. Mas gusto ang GE, CT Driscoll at DC Buso (1996). Long-Term effects ng Acid Rain: Tugon at Pagbawi ng isang Forest Ecosystem. Agham, 272; 244–246.
   Mas gusto ang GE at FH Bormann (1974). Ulan ng Asido: Isang Malubhang Suliranin sa Kapaligiran sa Rehiyon. Science, 184: 1176-1179.
5. Schindler DW (1988). Mga Epekto ng Acid Rain sa Freshwater Ecosystems. Science, 239: 149-157.
6. Vélez-Upegui JJ, MC Valencia-Giraldo, A Londoño-Carvajal, CM González-Duque, JP Mariscal-Moreno (2010). Ang polusyon ng hangin at ulan ng acid. Diagnosis ng hindi pangkaraniwang bagay sa lungsod ng Manizales. Faculty ng Engineering at Architecture. Pambansang unibersidad ng Colombia. Punong-himpilan ng Manizales. Editoryal na Blanecolor Ltda.Unang edisyon. Manizales, Colombia. 150 p.