باران های اسیدی

یکی از پدیده های جدی محیط زیست باران های اسیدیست که در سال های اخیر در اکثر نقاط جهان، بشر را درگیر خود کرده است.

بارش اسیدی:

به بارش های (باران، مه، برف) و ذرات معلق در هوا اطلاق می شودکه با نزول مقادیر قابل توجهی از اسید از آسمان همراه است.

در تعریفی کلی باران اسیدی را اینگونه می توان تعریف کرد.

 اصطلاح باران اسیدی به بارش های که غلظت آلاینده هایی مانند :,NO,NO₂ ,NH₃  SO₂ ( که در جریان فرآیندهای جوی به یونهای سولفات، نیترات و آمونیوم تبدیل شده) در آنها بیشتر از حد معمول است و  PH آنها کمتر از 6/5 است اطلاق می گردد.

PH: مقدار خاصیت اسیدی مواد محلول در آب با استفاده از مقیاسی به نام PH  ( لگاریتم منفی غلظت یون های هیدروژن) که بر مبنای مقدار یون هیدروژن محلول در ماده بیان می شود که هر چه مقدار آن کمتر باشد خاصیت اسیدی ماده بیشتر می شود که برای قوی ترین اسید عدد(0) و برای قوی ترین باز عدد(14) و برای خالصترین ماده عدد (7) نسبت داده می شود.

در حالت عادی باران های معمولی به علت حل شدن (SO₂ (  دی اکسید کربن موجود، در جو با بخار آب و ایجاد حالت محلول آن یعنی بی کربنات (HCO₃) دارای مقدار PH  بین 5 تا 6/5 می باشند. که نشان دهنده اسیدی بودن آن است. نتیجه گیری این است که باران به طور معمول به خودی خود مقداری اسیدی هستند، اما زمانی وضعیت حاد می گردد و بارش های اسیدی زیان بار می شوند که مقدار PH باران به علت ورود SO₂، NO₂ به داخل جو و حل شدن آنها در آب باران و تولید  اسید سولفوریک و اسید نیتریک به مقدار کمتر از 5 کاهش یابد و در نهایت قدرت اسیدی باران بیشتر گردد.

اگر مقدار PH  کمتر از 6/4 شود باران اسیدی به شدت خطرناک می باشد ودر هنگام ریزش صدمات فراوانی را به عوارض روی زمین اعم از  خاک ، گیاهان ، ساختمان ها و غیره وارد می کند.

منشاءآلاینده های مؤثر در ایجاد باران های اسیدی

با پیشرفت جوامع بشری و درنتیجه آن رشد صنعت بر میزان غلظت آلاینده های, NO₂, NO, SO₂ , NH₃ در جو افزوده شده است. منابع تولید این آلایندها را می توان به اختصار اینگونه بیان کرد:

: NH₃   بیشترین احتمال  منبع تولیدآن را مربوط به مزارع حیوانی و کود حاصله از آنها دانسته اند. که خود باز نتیجه فعالیت های انسانی است. این یون پس از ورود به جو و حل شدن آن در رطوبت و تبدیل به یون آمونیوم موجب اسیدی شدن باران می گردد.

SO₂:  به وسیله فعالیت  آتش فشان ها و توسط اکسایش گازها ی گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می شود وهمچنین ناشی از احتراق زغال سنگ است. این اکسید معمولاً بعد از رها شدن در قسمت های بالای جو انتشار می یابد و در اثر گرانش مستقیم و یا در اثر ترکیب با رطوبت جوی به صورت باران اسیدی به سطح زمین باز می گردد.

NO و NO₂: اکسید های نیتروژن(NO_x)  در اثر فعالیت های انسانی از قبیل احتراق سوخت های فسیلی مانند(نفت، زغال سنگ ، گاز ، سوخت هواپیماها و دود اگزوز اتومبیل ها) و همچنین فعالیت باکتریها در خاک و ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا در هنگام رعد و برق و آتش سوزی جنگل ها باعث رها شدن اکسید های نیتروژن می گردد.

مکانیسم بارش، باران های اسیدی

برای تشکیل ابر و بارندگی باید هوای  مرطوب (حاصل از تبخیر آب از سطح زمین) سرد شود . قطره های سازنده ابرها به طور پیوسته ذرات معلق و گازهای محلول در آب، گرد و غبار و خاکستر، یون ها و سایر مواد طبیعی را جذب کرده و شکل می گیرند. به این ذرات معلق که معمولاً در اتمسفر وجود دارند آئروسل می گویند که خود نقش مهمی در ایجاد ابر دارند که آزمایشات نشان داده اند در صورت عدم حضور ذرات در جو و هوای کاملاً تمیز اگر رطوبت نسبی هوا خیلی بالا رود قطرات ابر شکل نمی گیرد ولی با حضور ذرات آئروسل و یک رطوبت نسبی کمتر از 100 در صد ابر شکل می گیرد.

آئروسل ها همانگونه که ذکر گردید شامل دسته ای از یون ها، ذرات گرد و غبار، خاکستر و مواد طبیعی و یا غیر طبیعی می باشد.

ازجمله مواد طبیعی که به طور عمده باعث ایجاد  ناخالصی در هوا می گردد Na⁺، cl^-،Mg²⁺ و مواد غیر طبیعی ناشی از تولید گازها و دود های ناشی از فعالیت انسان ها در اثر احتراق سوخت های فسیلی می باشد.

با این تفاسیر متوجه خواهیم گشت که یون های مانند SO₂و NO₂  که در دسته بندی جزء مواد غیر طبیعی آئروسل محسوب می شود باعث اسیدی شدن ابرها و در نهایت بارش باران های اسیدی می گردد.

البته قابل ذکر است که بخشی از SO₂ موجود در جو در نتیجه تبخیر آب دریاها و اقیانوس ها ست و نباید همه آن را نتیجه فعالیت های انسانی دانست .

تاریخچه :

اولین بار رابرت انگوس – اسمیت واژه باران اسیدی را به کار برد وی در سال 1852 در طی سخنرانی در دانشکده ادبیات منجستر این واژه را به کار برد . وی این نوع بارش را نتیجه فعالیت کارخانه ها و استفاده از سوخت زغال سنگ ها و ورود مقدار قابل توجهی اسید کلرید ریک به داخل جو در نتیجه اسیدی شدن دانست.

وی پی برد که باران تحت تأثیر عواملی چون جهت وزش باد، شدت بارندگی و توزیع آن، تجزیه ترکیبات آبی و سوخت می باشد و عنوان کرد که بارش اینگونه باران ها در سطح زمین می توانند اثرات خطرناکی برروی گیاهان و اشیاء بر روی سطح زمین داشته باشد .

در سال 1987 دانشمندانی به نام های موتا و میلو عنوان کردند که دی اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن باران هستند . چرا که در یک فاز آبی به صورت یون های نیترات و سولفات در می آیند و همچنین یون های به آب باران خاصیت اسیدی می بخشند.

اثرات باران های اسیدی

اثر بر روی خاک:

از آنجا که عمده خاک های اکثر مناطق جهان قلیایی بوده با بارش باران های اسیدی بر روی زمین اسید موجود در آب خنثی گشته و به این ترتیب کمی از قدرت تخریب اسیدی آن کاسته خواهد شد اما در مناطقی که خاک قلیایی می شود و یا ضخامت لایه قلیایی خاک کم است. در نتیجه بارش باران اسیدی باعث تجزیه شدن مواد موجود در خاک و در نتیجه آن کاهش خاصیت خاک و سست شدن ذرات خاک و درنتیجه بارندگی ، شسته شدن خاک و پی آمد آن پرشدن سدها از رسوبات می گردد همچنین با از دست رفتن حاصلخیزی خاک دیگر گیاهان قادر به استقرار و ادامه حیات در این خاک نخواهند بود از سوي ديگر ريزش اين نوع باران ارگانيزم هاي ميكروسكوپي كوچك كه مواد غذايي را از خاك به گياه منتقل مي كنند و در خاك زندگي مي كنند ،  نابود كرده و اين مسأله موجب مي شود مواد غذايي كه از خاك به گياه مي رسد به حداقل تقليل يابد.
اثر برروی دریاچه ها و رودخانه ها :

ورود رسوبات حاصل از رواناب های ناشی از باران های اسیدی به تالاب ها و دریاچه ها و دریاچه ها حیات موجودات آبزی را به خطر بیندازند . بارانهای اسیدی که در خاک نفوذ می کنند باعث رها سازی فلزاتی چون نیکل ،سرب و منگنز و... شده و به تدریج توسط جریان آب به دریا ها حمل می شود و در مرگ بعضی از موجودات دریایی موثر مواقع می شود.
معمولاً در اثر شسته شدن سنگ ها و سطح خاک ها و ورود ذرات به داخل دریاچه ها غلظت یون آلومینیوم در، دریاچه ها بالا رفته باعث ایجاد مسمومیت در آبزیان و مرگ و میر آنها می گردد. همچنین افزایش الومینیوم باعث پایین آمدن PH آب دریاچه کمتر از 5 می شود که محیط را برای تکثیر آبزیان نا مناسب می کند . البته در این شرایط ممکن است گونه های اندکی از آبزیان زنده بمانند و تولید مثل کنند. این آبها اغلب به علت از بین رفتن زندگی جانوری و گیاهی شفاف و زلال هستند.

اثر بر روی درختان و گیاهان :

بررسی ها حاکی از آن است که  جنگل ها بیشتر از دیگر اکوسیستم ها در معرض خطر باران های اسیدی هستند به ویژه  جنگلهای ارتفاعات بالا که بیشتر  تحت تاثیر ریزش باران اسیدی هستند.

 باران های اسیدی با گذشتن از لابه لای برگ درختان  با از بین بردن آنها  و همچنین گیاهان کف جنگل  به طور مستقیم در اکوسیستم جنگل تأثیر می گذارد و به تدریج آن را نابود می‌کند .

جنگلهایی که در ارتفاع های بلند از سطح دریا قرار دارند، در تماس با بخار اسیدی( ابر اسیدی )  و مه و شبنم اسیدی از بین می‌روند زیرا قدرت اسیدی در مه وشبنم بیش از باران است و علت آن است که در مه و شبنم آبی که موجب رقیق شدن اسید می شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیب می‌بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می‌دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی‌شوند.

ريزش بارانهاي اسيدي هم رشد و نمو گياهي و هم برداشت محصول را تحت تأثير قرار مي دهد. البته بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این است که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می‌دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می‌یابد.با این تفاسیر در برخی از گونه ها، ريشه هاي گياه در اثر ريزش بارانهاي اسيدي سست شده و باعث می گرددكه گياه از رشد باز ماند و يا حتي مرگ گياه را موجب مي شوند. باران اسيدي همچنین به لايه  مومي شكل روي برگ ها كه گياه را در برابر شرايط مختلف آب و هوايي و تغييرات جوي حفاظت مي كند آسيب مي زند و در نتيجه با آسيب پذير شدن، گياه در مقابل امراض مقاومت خود را از دست داده و با بارانهاي سنگين، بادهاي قوي و حتي يك دوره كوتاه مدت خشكي مفرط نه تنها جوانه زني ، رويش و توليد دوباره در گياه متوقف مي شود بلكه مرگ گياه را هم باعث خواهد شد.

اثر بارانهای اسیدی بر ساختمانها :

 باران های اسیدی با حل کردن مواد معدنی و فلزات باعث تخریب ساختمان ها می شود. ساختمانهایی که از جنس سنگهای آهکی (مرمر، سنگ آهک ، ماسه سنگ آهکی) می باشند به بارانهای اسیدی حساسیت بیشتری دارند که این مسئله علاوه بر زیانهای اقتصادی می تواند باعث زیانهای فرهنگی هم شود. باران اسیدی در هر دو حالت خشک ومرطوب باعث تخریب و تغییر سطح سنگهای آهکی می شود.
در حالت مرطوب ،بارش اسیدی که سطح سنگها ریزش می کند با عناصر موجود در سنگ واکنش انجام داده و باعث تخریب سنگ می شود زیرا کانی کلسیت که کانی اصلی سنگهای آهکی است به وسیله آبهای اسیدی خیلی سریع حل می شود.
بارش اسیدی در حالت خشک بر روی سنگها رسوب کرده و باعث تیرگی نمای ساختمان می شود که علاوه براینکه چهره نامطلوبی به شهرمی دهد به تدریج باعث تخریب نمای ساختماتها می شود.

اثر بر روی پرندگان و حيوانات:

باران های اسیدی می‌تواند با از بین بردن جانوران ضعیفی مانند پلانکتون ها و بی مهرگان و گیاهان بر زنجیرهٔ غذایی جانداران تأثیر گذارد.
تمام ارگانيزم هاي زنده مستقيم يا غيرمستقيم به هم مرتبط هستند حتي اگر يك ارگانيزم ميكروسكوپي به طور غير طبيعي نابود شود ارگانيزم بزرگتري كه در اين حلقه به آن مرتبط است تحت تأثير قرار مي گيرد و به اين ترتيب همه حيوانات كه بر چرخه غذايي مشتركي مربوط هستند آسيب مي بينند. حيوانات و پرندگان مثل مرغ هاي آبزي يا سگ هاي آبي كه براي تأمين منابع غذايي خود به آب نياز دارند از اين مسأله آسيب مي بينند.

اثربرروی زندگي انسانها :

انسان هم به گياه و هم به جانوران براي تكميل چرخه غذايي خود محتاج است. وقتي حيات  آبزيان از هجوم سم در آب لطمات جبران ناپذير مي بيند ماهيهاي مسموم كه خوراك انسانها را شامل مي شوند به طور غيرمستقيم پيامدهاي ناگواري بر سلامتي انسانها را سبب مي شوند و استفاده گوشت پرندگاني كه خوراكشان از حيوانات و جانوران آلوده دريايي تأمين شده است مشكلات جدي در سلامتي ايجاد مي كند. از جمله این بیماری ها ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ، آنفلوآنزا و سرماخوردگی می باشد.

سایر اثرات باران های اسیدی :

تسریع در خوردگی وسایل نقلیه که می‌تواند باعث از بین رفتن رنگ اتومبیل ها و حتی ضعیف شدن بدنه آنها در برابر ضربه شوند . ( البته با رنگ کردن مکرر اتومبیل می‌توان از آن جلوگیری کرد. 

ایجاد فرسودگی در بدنه هواپیماها  که باعث افزایش احتمال سقوط می شود. بدیهی است نقصهای بدنه در زمان پرواز هواپیماها مساله ای نیست که بتوان از آن چشم پوشی کرد و هر ساله شاهد نمونه های از سقوط هواپیما ها به دلیل نقص های بدنه هستیم