باران های اسیدی و باران های قلیایی

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می شوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می دهد؟
معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود ۶/۵ می باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از ۵ باشد، باران اسیدی تلقی می شوند.

● تاریخچه
پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه ۱۸۰۰ در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه ۱۹۶۰ به دست فراموشی سپرده شد. «اسمیت» در سال ۱۸۷۳ واژه باران اسیدی را برای اولین بار مطرح 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 می باشد. این محقق متوجه اسید سولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطح زمین خطرناک است.
«موتا» و «میلو» در سال ۱۹۸۷ عنوان داشتند که دی اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آب باران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در می آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می بخشند.

● عوامل موثر در اسیدیته باران
آب باران هیچگاه، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصی های آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمک های دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می کنند.
آتش سوزی جنگل ها نیز، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی، آتشفشانی و فعالیت های انسان، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی، منطقه ای و جهانی در فضا منتشر می کنند. به عنوان مثال، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی، مواد خارج شده از دودکش های کارخانه ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می شوند.

● اسیدهای موجود در باران اسیدی
اسیدهای عمده در باران اسیدی، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می باشند. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده ها می باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی شناسد.

● منابع تولید دی اکسید گوگرد
بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتر بوسیله آتشفشان ها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می شود. این دی اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگ می باشد.
دی اکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گاز طبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار می یابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعت به صورت سولفید یافت می شود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزاد مقداری در هوا آزاد می شود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل می گردد و در اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمی گردد.
● منابع تولید اکسیدهای نیتروژن
در هوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعد و برق، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستی حاصل می شود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب می شود، از نیروگاهها و دود اگزوز خودروها ناشی می شود.

● باران اسیدی در آمریکای جنوبی
پیرامون معضل باران اسیدی، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از ۳ دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی از محققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسط فعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر می کند که تعیین یک استاندارد، غیرممکن می باشد. در ارتباط با این مطلب می توان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی که میزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیرو و باربر ۷/۴ است. در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسی دارند:
- یدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرار مناطق مردابی) تشکیل می شود.
- ید آلی که از سوختن مواد آلی بوجود می آید.
عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است، ما را به سوی رخدادها زیستی فاجعه آمیز هدایت می کند. با وجود اینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در این رابطه بسیار تاثیر گذار است.

● باران قلیائی
نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در ۵،۶ ثابت باقی می ماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسید نسبت می دهند.
چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران به بیش از ۷ نیز می رسد. 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 خنثی می کنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابع غیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو می توان به کارخانه های تولید کننده سیمان و فعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.

● اثرات بوم شناختی باران اسیدی
آلاینده های نوع اول هوا مانند و آب باران را چندان اسیدی نمی کنند، اما این آلاینده ها می توانند طی چند ساعت یا چند روز به آلاینده های نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جز اسیدهای قوی می باشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی، به علت وجود این دو اسید است.
میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقه به 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 قرار می گیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچه صخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثی می شود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش می شود.

● تاثیر روی اکوسیستم آبی
دریاچه های اسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیوم هستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچه های اسیدی شده به شدت دچار تغییر می شود و تکثیر ماهیها در آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش می یابد. وقتی PH خیلی پایین تر از ۵ باشد، گونه های اندکی زنده مانده و تولید مثل می کنند. آب دریاچه های اسیدی شده اغلب زلال و شفاف می باشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچه ها می باشد.

● تاثیر روی گیاهان و جنگلها
تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلهای و محصولات کشاورزی را به دشواری می توان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می یابد.
آلودگی هوا اثرات بدی روی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین می برد. باران اسیدی که در جنگلها می ریزد، ازن و سایر اکسنده های هوا ، که درختان جنگلی در معرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی می گذارد و این تاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن است باعث خشک شدن درختان شود.
جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزش باران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنم آبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیب می بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی شوند.
بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که «فومارو» در سال ۱۹۹۷ 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 توسط باکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرت حیات.
▪ خطرناک برای دریاچه ها: مرگ صدها گونه زیستی
▪ تسریع در خوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی

● باران اسیدی چیست؟
باران اسیدی به دو نوع بارش تر (باران-مه وبرف) و خشک (ذرات معلق اسیدی) اطلاق می شود.
بطور کلی باران اسیدی را می توان اینگونه تعریف کرد: “باران یا سایر نزولاتی که غلظت آلاینده های سولفات و نیترات در آن ها بیش از حد معمول و pH ان ها بیشتر از ۶/۵ باشد. “باران اسیدی را می توان نتیجه مستقیم خودپالایی هوا دانست. بعبارت دیگر قطره های آب یعنی سازندگان ابرها به طور پیوسته ذرات معلق و گازهای محلول در آب را جذب کرده و به همین دلیل به هنگام شروع بارش ناپاکی های هوا از جمله ترکیبات نیتروژن و سولفات شسته شده و به اسید سولفوریک و اسید نیتریک تبدیل شده و از جو جدا شده و وارد لیتوسفر وهیدروسفر می شوند.
دی اکسید گوگرد و اکسیدهای ازت در هوا با اکسیژن و بخار آب ترکیب شده و اسیدهای سولفوریک و نیتریک را بوجود می آورند. این مواد اسیدی ممکن است فواصل دور را با باد غالب طی کرده و بصورت باران اسیدی ببارند.بارندگی های اسیدی بصورت باران یا برف یا… می باشد. بیش از%۶۵ بارش های اسیدی بعلت وجود سولفات و %۳۵ دیگربعلت وجود ترکیبات نیتروژن دار است.

● کدام مناطق در معرض باران های اسیدی قرار دارند؟
تا چندی پیش چنین تصور می شد که باران اسیدی یک مشکل اروپایی است اما امروزه می دانیم که باران اسیدی همه کشورهای صنعتی را تحت تاثیر قرار می دهد. آمریکا کانادا آلمان انگلستان و کشورهای اسکاندیناوی بطور جدی با این مشکل مواجه هستند. مناطقی از آسیا نیز در برابر باران اسیدی آسیب پذیرند.از جمله ژاپن کره ی شمالی و جنوبی جنوب چین بخش کوهستانی و جنوب غربی هند.در تهران نیز PHاسیدی بطور عمده در مناطق شمال شرقی تهران گزارش شده که به عنوان مثال می توان از ایستگاه های شمیران و پارک وی نام برد که بعلت کم بودن بافر مثل کلسیم و منیزیم است. پایین ترین PHگزارش شده در تهران۸/۳ می باشد.

• < قبلی
• بعدی >