mahdi.mozaffari
عضو جدید
یکی از مشکلات جدی محیط زیست که امروزه بشر در اکثر نقاط جهان باآن درگیر است، باران اسیدی میباشد. باران اسیدی به پدیدههایی مانند مه اسیدی وبرف اسیدی که با نزول مقادیر قابل توجهی اسید از آسمان همراه هستند، اطلاقمیشود.
باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. اینمقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دیاکسید کربن و حالت محلول آن یعنیبیکربنات ( HCO3 ) در آب خالص است.
باران اسیدی داراینتایج زیانبار اکولوژیکی میباشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثرمستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی میگذارد.
دید کلی
در چند دهه اخیر میزاناسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاحباران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است کهبه عنوان مثال میتوان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی بارانمیشوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ میدهد؟
معمولا نزولاتجوی به علت حل شدن دیاکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدیهستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 میباشد. پس نزولاتی که به مقدارملاحظهای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدیتلقی میشوند.
تاریخچه
پدیده باراناسیدی در سالهای پایانی دهه 1800 در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه 1960 بهدست فراموشی سپرده شد. « اسمیت » در سال 1873 واژه باران اسیدی را برای اولین بارمطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ،شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آبی و سوخت میباشد. این محقق متوجه اسیدسولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطحزمین خطرناک است.
« موتا » و « میلو » در سال 1987 عنوان داشتند که دیاکسیدکربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آبباران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در میآیند وچنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی میبخشند.
عوامل موثر در اسیدیته باران
آب باران هیچگاه ، کاملاخالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصیهای آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی بارانبطور عمده ناشی از نمکهای دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان درفرآیند ابرها دخالت میکنند.
آتش سوزی جنگلها نیز ، از جمله عواملی است کهدر میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی ، آتشفشانی و فعالیتهایانسان ، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی ، منطقهای و جهانی در فضا منتشرمیکنند. به عنوان مثال ، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی ، مواد خارج شدهاز دودکشهای کارخانهها در سطح وسیعی در فضا پراکنده میشوند.
اسیدهای موجود در باران اسیدی
اسیدهای عمده در باراناسیدی ، اسید سولفوریک و اسید نیتریک میباشد. بطور کلی این اسیدها به هنگام حملتوده هوایی که آلایندههای نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود میآیند. از این رومعمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلایندهها میباشد. باران اسیدی یکمشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلایندههای هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایینمیشناسد.
منابع تولید دیاکسید گوگرد
بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتر بوسیله آتشفشانها و توسط اکسایشگازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید میشود. این دیاکسید گوگرد طبیعی معمولادر قسمتهای بالای جو انتشار مییابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیزمیباشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگمیباشد.
دیاکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گازطبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار مییابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعتبه صورت سولفید یافت میشود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزادمقداری در هوا آزاد میشود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل میگردد ودر اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمیگردد.
منابع تولید اکسیدهای نیتروژن
درهوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعدو برق ، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستیحاصل میشود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب میشود، از نیروگاهها و دود اگزوزخودروها ناشی میشود.
باران اسیدی در آمریکای جنوبی
پیرامون معضل باران اسیدی ، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از 3 دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی ازمحققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسطفعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر میکند که تعیین یک استاندارد ، غیرممکنمیباشد. در ارتباط با این مطلب میتوان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی کهمیزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیروو باربر 4،7 است. در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسیدارند:
اسیدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرارمناطق مردابی) تشکیل میشود.
اسید آلی که از سوختن مواد آلی بوجودمیآید.
عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعهقرار گرفته است، ما را به سوی رخدادها زیستی فاجعهآمیز هدایت میکند. با وجوداینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در اینرابطه بسیار تاثیر گذار است.
باران قلیائی
نکته مهمی که باید به آن اشارهکرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در 5،6ثابت باقی میماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسیدنسبت میدهند.
چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران بهبیش از 7 نیز میرسد. در این صورت به جای باران اسیدی ، باران قلیائی خواهیم داشت. ضمنا گروهی از عناصر شیمیایی در جو وجود دارند که حالت اسیدی را طی واکنشهایی خنثیمیکنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابعغیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو میتوان به کارخانههای تولید کننده سیمان وفعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.
اثرات بومشناختی باران اسیدی
آلایندههای نوع اول هوا مانند و آب باران راچندان اسیدی نمیکنند، اما این آلایندهها میتوانند طی چند ساعت یا چند روز بهآلایندههای نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جزاسیدهای قوی میباشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی ، به علت وجود ایندو اسید است.
میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقهبه ترکیب خاک و صخره سنگی که در زیر لایه سطحی زمین آن منطقه واقع است، بستگی دارد. مناطقی که در زیر لایه سطحی زمین گرانیت یا کوارتز دارند، بیشتر تحت تاثیر قرارمیگیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچهصخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثیمیشود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش میشود.
تاثیر روی اکوسیستم آبی
دریاچههایاسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیومهستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچههای اسیدی شده به شدت دچار تغییر میشود و تکثیر ماهیهادر آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش مییابد. وقتی PH خیلی پایینتر از 5 باشد،گونههای اندکی زنده مانده و تولید مثل میکنند. آب دریاچههای اسیدی شده اغلب زلالو شفاف میباشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچههامیباشد.
تاثیر روی گیاهان و جنگلها
تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلهای و محصولات کشاورزی را به دشواریمیتوان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند کهگیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان میدهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش مییابد.
آلودگی هوا اثرات بدیروی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین میبرد. باران اسیدی که در جنگلها میریزد، ازن و سایر اکسندههای هوا ، که درختان جنگلی درمعرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی میگذارد و اینتاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن استباعث خشک شدن درختان شود.
جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزشباران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنمآبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیبمیبینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست میدهند و اکثر برگهایخشک شده در بهار بعدی تجدید نمیشوند.
بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که « فومارو » در سال 1997 نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:
مضر برای انسان : ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ،آنفلوآنزا و سرماخوردگی
تخریب جنگلها : ریختن برگها ، تخریب ریشه توسطباکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرتحیات.
خطرناک برای دریاچهها : مرگ صدها گونه زیستی
تسریع درخوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی
منبع : Geography Department
باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. اینمقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دیاکسید کربن و حالت محلول آن یعنیبیکربنات ( HCO3 ) در آب خالص است.
باران اسیدی داراینتایج زیانبار اکولوژیکی میباشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثرمستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی میگذارد.
دید کلی
در چند دهه اخیر میزاناسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاحباران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است کهبه عنوان مثال میتوان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی بارانمیشوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ میدهد؟
معمولا نزولاتجوی به علت حل شدن دیاکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدیهستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 میباشد. پس نزولاتی که به مقدارملاحظهای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدیتلقی میشوند.
تاریخچه
پدیده باراناسیدی در سالهای پایانی دهه 1800 در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه 1960 بهدست فراموشی سپرده شد. « اسمیت » در سال 1873 واژه باران اسیدی را برای اولین بارمطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ،شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آبی و سوخت میباشد. این محقق متوجه اسیدسولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطحزمین خطرناک است.
« موتا » و « میلو » در سال 1987 عنوان داشتند که دیاکسیدکربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آبباران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در میآیند وچنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی میبخشند.
عوامل موثر در اسیدیته باران
آب باران هیچگاه ، کاملاخالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصیهای آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی بارانبطور عمده ناشی از نمکهای دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان درفرآیند ابرها دخالت میکنند.
آتش سوزی جنگلها نیز ، از جمله عواملی است کهدر میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی ، آتشفشانی و فعالیتهایانسان ، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی ، منطقهای و جهانی در فضا منتشرمیکنند. به عنوان مثال ، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی ، مواد خارج شدهاز دودکشهای کارخانهها در سطح وسیعی در فضا پراکنده میشوند.
اسیدهای موجود در باران اسیدی
اسیدهای عمده در باراناسیدی ، اسید سولفوریک و اسید نیتریک میباشد. بطور کلی این اسیدها به هنگام حملتوده هوایی که آلایندههای نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود میآیند. از این رومعمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلایندهها میباشد. باران اسیدی یکمشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلایندههای هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایینمیشناسد.
منابع تولید دیاکسید گوگرد
بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتر بوسیله آتشفشانها و توسط اکسایشگازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید میشود. این دیاکسید گوگرد طبیعی معمولادر قسمتهای بالای جو انتشار مییابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیزمیباشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگمیباشد.
دیاکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گازطبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار مییابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعتبه صورت سولفید یافت میشود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزادمقداری در هوا آزاد میشود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل میگردد ودر اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمیگردد.
منابع تولید اکسیدهای نیتروژن
درهوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعدو برق ، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستیحاصل میشود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب میشود، از نیروگاهها و دود اگزوزخودروها ناشی میشود.
باران اسیدی در آمریکای جنوبی
پیرامون معضل باران اسیدی ، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از 3 دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی ازمحققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسطفعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر میکند که تعیین یک استاندارد ، غیرممکنمیباشد. در ارتباط با این مطلب میتوان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی کهمیزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیروو باربر 4،7 است. در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسیدارند:
اسیدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرارمناطق مردابی) تشکیل میشود.
اسید آلی که از سوختن مواد آلی بوجودمیآید.
عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعهقرار گرفته است، ما را به سوی رخدادها زیستی فاجعهآمیز هدایت میکند. با وجوداینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در اینرابطه بسیار تاثیر گذار است.
باران قلیائی
نکته مهمی که باید به آن اشارهکرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در 5،6ثابت باقی میماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسیدنسبت میدهند.
چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران بهبیش از 7 نیز میرسد. در این صورت به جای باران اسیدی ، باران قلیائی خواهیم داشت. ضمنا گروهی از عناصر شیمیایی در جو وجود دارند که حالت اسیدی را طی واکنشهایی خنثیمیکنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابعغیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو میتوان به کارخانههای تولید کننده سیمان وفعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.
اثرات بومشناختی باران اسیدی
آلایندههای نوع اول هوا مانند و آب باران راچندان اسیدی نمیکنند، اما این آلایندهها میتوانند طی چند ساعت یا چند روز بهآلایندههای نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جزاسیدهای قوی میباشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی ، به علت وجود ایندو اسید است.
میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقهبه ترکیب خاک و صخره سنگی که در زیر لایه سطحی زمین آن منطقه واقع است، بستگی دارد. مناطقی که در زیر لایه سطحی زمین گرانیت یا کوارتز دارند، بیشتر تحت تاثیر قرارمیگیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچهصخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثیمیشود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش میشود.
تاثیر روی اکوسیستم آبی
دریاچههایاسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیومهستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچههای اسیدی شده به شدت دچار تغییر میشود و تکثیر ماهیهادر آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش مییابد. وقتی PH خیلی پایینتر از 5 باشد،گونههای اندکی زنده مانده و تولید مثل میکنند. آب دریاچههای اسیدی شده اغلب زلالو شفاف میباشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچههامیباشد.
تاثیر روی گیاهان و جنگلها
تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلهای و محصولات کشاورزی را به دشواریمیتوان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند کهگیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان میدهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش مییابد.
آلودگی هوا اثرات بدیروی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین میبرد. باران اسیدی که در جنگلها میریزد، ازن و سایر اکسندههای هوا ، که درختان جنگلی درمعرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی میگذارد و اینتاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن استباعث خشک شدن درختان شود.
جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزشباران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنمآبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیبمیبینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست میدهند و اکثر برگهایخشک شده در بهار بعدی تجدید نمیشوند.
بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که « فومارو » در سال 1997 نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:
مضر برای انسان : ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ،آنفلوآنزا و سرماخوردگی
تخریب جنگلها : ریختن برگها ، تخریب ریشه توسطباکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرتحیات.
خطرناک برای دریاچهها : مرگ صدها گونه زیستی
تسریع درخوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی
منبع : Geography Department