A savas esőnek komoly következményei lehetnek a környezetre – különösen a vízi környezetre és a talajra. Bár számos intézkedést hoztak a savas esőt okozó kibocsátások megtisztítására, a világ számos természeti környezetében már bekövetkezett a kár.
Mégis van fény az alagút végén. Kiderült, hogy vannak olyan módszerek, amelyekkel csökkenthetők és visszafordíthatók a savas eső természetre gyakorolt hatásai.
- Mi az a savas eső, és mi okozza?
- Milyen különböző formái vannak a savas esőnek?
- Milyen a savas eső pH-ja?
- Miért káros a savas eső a környezetre?
- A savas eső káros az emberre?
- Vannak a savas esőnek pozitív hatásai?
- Hogyan hat a savas eső a talajra?
- Hogyan lehet helyreállítani a savas eső által károsított területeket?
- Porított mészkő adható a megsavanyodott vízfolyásokhoz
- A kalcium pellet “takaróbombázást” a savasodott talaj helyreállítására is alkalmazták
- Az iparágak szabályozása a kibocsátások ellenőrzésére
- Az alternatív energiaforrásokra való átállás is segít
Mi az a savas eső, és mi okozza?
Mint arra talán még emlékszel a gimnáziumi éveidből, a savas eső akkor keletkezik, amikor kén-dioxid (SO2) és nitrogén-oxidok (NOX) kerülnek a légkörbe, és
a szél és a légáramlatok szállítják őket. Ezek a szennyező anyagok reakcióba lépnek a légkörben lévő vízmolekulákkal, valamint az oxigénnel és más vegyi anyagokkal, és kén- és salétromsavat képeznek.
Ezek a savak ezután további vízzel és más anyagokkal keverednek a légkörben, majd savas esőként a talajra hullanak.
RELATED: A jelenséget először az 1800-as években, az ipari forradalom csúcspontján azonosították. Robert Angus Smith, az angliai Manchesterben dolgozó skót vegyész teremtett kapcsolatot a savas eső és a légköri szennyező anyagok között.
A kén-dioxid és a dinitrogén-oxidok kis mennyiségben természetes összetevői a környezetnek, és olyan forrásokból származnak, mint a vulkánok, a villámok elektromos kisülései stb. A savas eső sokkal nagyobb része azonban az emberi ipari tevékenységből származik – leginkább a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből.
Az oxidok leggyakoribb forrásai jelenleg a következők:
- A fosszilis tüzelőanyagok elégetése villamosenergia-termelés céljából. A légkörben lévő SO2 kétharmada és az NOX egynegyede az elektromos áramfejlesztőkből származik.
- A járművek és nehézgépek kipufogógázai.
- Gyártás, olajfinomítók és más iparágak.
Ezekkel a szennyező anyagokkal kapcsolatos egyik fő probléma az, hogy nagyon nagy távolságokra képesek eljutni, mielőtt savas esőt képeznek. Ez azt jelenti, hogy az országok nem csak helyben, hanem távoli helyeken is elszenvedhetik az ipari tevékenységek következményeit.
Milyen különböző formái vannak a savas esőnek?
A savas eső kétféle módon alakulhat ki, illetve rakódhat le:
- Nedves lerakódás
- Sáraz lerakódás
Nedves lerakódás az, amit leggyakrabban savas esőnek nevezünk. Ilyenkor a légkörben képződött kén- és salétromsavak esőben, hóban, ködben vagy jégesőben szállítva a talajra hullanak.
A száraz lerakódás ezzel szemben a légkörből nedvesség hiányában történő lerakódásokból áll.
“A savas részecskék és gázok gyorsan lerakódhatnak a felszíneken (víztestek, növényzet, épületek), vagy a légköri szállítás során nagyobb részecskékké reagálhatnak, amelyek károsak lehetnek az emberi egészségre. Amikor a felhalmozódott savakat a következő eső lemossa egy felületről, ez a savas víz átfolyik a talajon és a talajon keresztül, és károsíthatja a növényeket és az élővilágot, például a rovarokat és a halakat.”” – EPA.
Az, hogy száraz vagy nedves lerakódás milyen mértékben fordul elő, az érintett terület csapadékmennyiségétől függ. A sivatagokban például általában több a száraz lerakódás, mint valahol, ahol évente több centiméternyi eső esik.
Milyen a savas eső pH-ja?
A savas eső kifejezés azért érdekes, mert a hagyományos eső átlagosan valójában szintén enyhén savas. A tiszta eső pH-ja általában 5 és 5,6 között van.
Amint azt valószínűleg Ön is tudja, a pH-skála 0-tól 14-ig terjed, és egy vizes oldat relatív savasságát vagy lúgosságát méri, amelyet a hidrogénion-tartalom (H+) határoz meg. A skálát egy dán tudós, Søren Sørensen találta fel 1909-ben.
Ez egy logaritmikus skála, és minden egyes pH-egység a savasság tízszeres növekedését jelenti.
Hivatkozásképpen: a desztillált tiszta víz pH-ja 7, az akkumulátorban lévő sav pH-ja pedig 0. A pH-skála másik végén a fehérítőszer pH-ja körülbelül 12,6, a folyékony lefolyótisztítóé pedig akár 14.
Az ok, amiért a szokásos eső enyhén savas, az az oldott szén-dioxid, amely szénsavat képez. A savas eső pH-ja viszont általában 4,2 és 4,4,4 között van.
Ez a pH-csökkenés a tiszta eső és a savas eső között azt jelenti, hogy az utóbbi lényegesen savasabb lehet.
Egyes esetekben a savas eső pH-értékét akár 3-ra is csökkentették — hasonlóan az ecet pH-értékéhez. Egyszer 1982-ben még ennél is alacsonyabb értéket mértek, amikor az USA nyugati partvidékén a köd pH-értéke 1,8 volt!
Miért káros a savas eső a környezetre?
A savas eső hihetetlenül káros lehet a természeti környezetre. Ökológiai szempontból a savas eső sokkal pusztítóbb a vízi környezetekben, például a patakokban, tavakban és mocsarakban.
A savas eső drámaian megváltoztathatja és meg is fogja változtatni e környezetek átlagos pH-értékét, potenciálisan elpusztítva számos halfajt és más vízi élőlényt, amelyek magasabb pH-értékhez alkalmazkodtak.
Sok vízi élőlénynek van egy úgynevezett “kritikus pH-szintje”, amelyen belül túl tudnak élni. A csigák például a pH 6-nál alacsonyabb pH-nál, a lepkék pH 5,5 körül, a békák pedig valahol a pH 4 környékén szenvednek.
A halak esetében az alacsony pH-szint az ikrák kikelését is megakadályozhatja. Mindezek a hatások általában drámaian csökkentik ezen ökoszisztémák biológiai sokféleségét.
Amikor a savas eső behatol és beszivárog a talajba, mérgező fémeket, például alumíniumot, kadmiumot és higanyt moshat ki a talajból és az agyagrészecskékből, amelyek aztán hajlamosak a patakokba és tavakba áramlani. Minél savasabb például az eső, annál több alumínium szabadul fel, ami súlyosbítja a szennyezési problémákat.
A savas eső nagy mennyiségű kalcium-kationt is eltávolít a talajból – ami a helyi ökológia számára fontos ásványi anyag. Jelentős elvesztése károsíthatja, sőt el is pusztíthatja a fákat, növényeket és terményeket.
Az alumíniumról már régóta ismert, hogy nagyon mérgező az édesvízi élőlényekre, és a szárazföldi ökoszisztémákat is súlyosan érintheti. A vízi környezetben az alumínium különösen erős méreg a kopoltyúval lélegző szervezetek, például a halak és a gerinctelenek számára.
A nagy alumíniumdózisoknak való kitettség plazma- és hemolimfa- (a gerincteleneknél a vér megfelelője) problémákat okoz, és végül ozmoregulációs (a folyadék és az elektrolitok szabályozása a szervezetekben) zavarokhoz vezethet az érintett állatokban. Különösen a halak esetében az alumínium csökkenti kopoltyúik hatékonyságát, és a kopoltyúsejtek elhalásához vezethet.
Az alumínium az édesvízi gerinctelenekben is felhalmozódhat. Ez koppintó hatással van minden emlős- és madárragadozóra.
A szárazföldön a savas esők következtében a talajba mosott alumínium károsan hathat a növények finom gyökérrendszerére. Néhány vízi állathoz hasonlóan az alumínium megfelelő koncentrációban való jelenléte a létfontosságú tápanyagok felvételében fontos rendszerekre is hatással van.
“Nagy magasságban a savas köd és a felhők eltávolíthatják a tápanyagokat a fák lombozatából, így a fák levelei és tűi barnák vagy elhaltak lesznek. A fák ilyenkor kevésbé képesek elnyelni a napfényt, ami gyengévé teszi őket, és kevésbé képesek ellenállni a fagyos hőmérsékletnek”.” – EPA.
Az alumínium a növényekben is felhalmozódik, mint például egyes gerinctelen állatokban, ami viszont a teljes táplálékláncot érinti.
A savas eső közvetlenül is károsíthatja, és végül elpusztíthatja a növényeket. A talaj savasodásán kívül a savas eső a viaszos levélhám kiszáradását is okozhatja, amely egyes növényeknél a vízveszteség megakadályozására alakult ki.
Ez végső soron a növény túlzott vízveszteségét eredményezi a légkörbe. Az érintett növények kiszáradnak és elpusztulnak. Az ezt tapasztaló növények általában sárgulást mutatnak a leveleik erezete között.
A növény belső szöveteinek fokozott savasodása a fontos ásványi anyagok feloldódását is eredményezheti, ami végzetesen meggyengíti a növényt.
A talaj savasodása a talaj mikrobiális biodiverzitását is drámaian befolyásolja. Egyes mikrobák nem tolerálják az alacsony pH-t, és ennek következtében elpusztulnak.
A savas eső a sekély, part menti vizek számára is nagyon káros lehet. Az óceánok elsavasodása megakadályozhatja, hogy a tengeri gerinctelenek hatékonyan alkossák meszes vázukat.
A korallok különösen érzékenyek az alacsonyabb pH-értékekre, ahol kalcium-karbonát vázuk feloldódhat. Az óceáni tápláléklánc alsóbb tagjaira gyakorolt bármilyen hatás más, magasabb rendű tengeri állatokra is kihat.
Összefoglalva, a savas eső 3 fő hatása a környezetre a következő (a Washingtoni Egyetem jóvoltából):
- Az édesvízi élőhelyek annyira savassá válnak, hogy az állatok már nem tudnak benne élni.
- A talaj számos ásványi anyagának lebomlása fémionokat termel, amelyeket aztán a lefolyás kimos, ami többféle hatást okoz:
- Toxikus ionok, például Al3+, kerülnek a vízbe.
- A fontos ásványi anyagok, például a Ca2+ elvesztése a talajból, ami elpusztítja a fákat és károsítja a termést.
- A légköri szennyeződéseket a széláramlatok könnyen mozgatják, így a savas esők hatása messze a szennyeződések keletkezési helyétől érezhető.
A savas eső káros az emberre?
Amellett, hogy a savas eső súlyos károkat okozhat a környezetben, káros az épületekre, történelmi emlékművekre és szobrokra is, különösen a mészkőből és márványból készültekre.
Az emberi egészségre is hatással lehet.
Noha önmagában nem közvetlenül, a savas esőt alkotó részecskék a levegőben hozzájárulhatnak szív- és tüdőproblémákhoz, ha belélegzik, különösen az asztmások és hörghurutban szenvedők. Az NOx talajszinten ózon kialakulásához is vezethet, amely szintén belélegezve súlyos tüdőproblémákat, például krónikus tüdőgyulladást és tüdőtágulást okozhat.
A savas eső nagyobb magasságban sűrű savas köd kialakulásához is vezethet, amely befolyásolja a látási viszonyokat, és irritálja a szemet és az orrot.
Vannak a savas esőnek pozitív hatásai?
Mint kiderült, a savas esőnek valójában van néhány érdekes pozitív hatása is. Kiderült például, hogy a savas eső segíthet csökkenteni a metán – a szén-dioxidnál erősebb üvegházhatású gáz – természetes termelését.
Ezt különösen a vizes élőhelyeken figyelték meg. Kimutatták, hogy a savas eső kéntartalma korlátozza az ilyen környezetben található metántermelő mikrobák tevékenységét.
Hogyan hat a savas eső a talajra?
A talaj minden szárazföldi élet egyik legalapvetőbb alapja. Bármilyen jelentős károsodása drámai hatással van a teljes szárazföldi ökoszisztémákra.
Amikor a talaj kémiai és tápértéke kimerül, egész ökoszisztémák omolhatnak össze. Ezért rendkívül fontos, hogy a savas eső talajra gyakorolt hatásait megszüntessük, vagy legalábbis a lehető legnagyobb mértékben csökkentsük.
Fentebb már említettük a savas esőnek a talajra gyakorolt néhány jelentős hatását, de bizonyos esetekben a savas esőtől sújtott erdők, patakok és tavak képesek pufferelni a hatásokat. A pufferelés azt jelenti, hogy egy ökoszisztéma képes elviselni a savas eső okozta savasodás növekedését.
Ez teljes mértékben számos tényezőtől függ. A két legfontosabb ezek közül a talaj vastagsága és összetétele, valamint az alatta lévő kőzet típusa.
A kalciumban, mészkőben vagy márványban gazdag, vastag talajjal rendelkező területek például jobban képesek semlegesíteni az esővízben lévő savat. Ennek oka, hogy a mészkő és a márvány lúgosabb (bázikusabb), és a vízben oldódva magasabb pH-t eredményez.
Ahol az alatta lévő geológia, és ezen keresztül a talaj kémhatása nem képes pufferelni a savas eső hatásait, ott a talaj savasodása pusztító hatású lehet. Elveszi a talajból a létfontosságú ásványi anyagokat, amelyek elpusztíthatják a meglévő növényeket, és az erdők termőképességének jövőjét is veszélyezteti.
A savas talajok általában lassabb növekedést eredményeznek a növények és a fák számára, ha nem pusztulnak el teljesen.
“Az Egyesült Államokban a vermonti Zöld-hegységben és a New Hampshire-i Fehér-hegységben az elmúlt 25 évben a vörösfenyők 50%-a kipusztult. A meglévő fák növekedésének csökkenését is megfigyelték, amit a fák évgyűrűinek mérete alapján mértek ezeken a területeken”. – airquality.org.uk.
Hogyan lehet helyreállítani a savas eső által károsított területeket?
Amint már láttuk, a savas eső okozta károk igen jelentősek lehetnek a környezet – különösen a talaj és a vízi környezet – szempontjából. Bár a természetnek nagy a képessége arra, hogy meggyógyítsa önmagát, néha az embernek is cselekednie kell.
Itt van néhány módszer, amellyel az ember segíthet helyreállítani a savas eső okozta károkat.
Porított mészkő adható a megsavanyodott vízfolyásokhoz
A savas eső által a tavakban és folyókban okozott károk mesterséges helyreállításának egyik módszere a porított mészkő bejuttatása. Az úgynevezett “meszezés”, a kalcium-karbonát és a mészkő egyéb lúgos összetevői segítenek semlegesíteni az érintett vizek pH-értékét.
Míg ez egy meglehetősen egyszerű megoldás, nem a legolcsóbb módszer. Emellett mindig csak ideiglenes megoldás, és bizonyos időközönként folytatni kell, amíg a savas eső meg nem szűnik.
Sikeresen alkalmazzák például Norvégiában és Svédországban az érintett tavak és folyók helyreállítására. Egy másik nagyszabású meszezési projektet is végrehajtottak az Egyesült Királyságban, Walesben, ahol mintegy 12 000 km vízfolyás savasodott el.
Ez a projekt 2003-ban zajlott a Wye folyón (egy jelentős vízfolyás, amely Közép-Wales-től a Severn torkolatáig tart), és valóban a lazacok visszatéréséhez vezetett ezeken a területeken. Ezeket a halakat az 1980-as évek közepe óta nem látták a folyóban.
A kalcium pellet “takaróbombázást” a savasodott talaj helyreállítására is alkalmazták
A kalcium alapú oldatok a savas eső által károsított talajok helyreállításában is segíthetnek. Például 1999-ben 40 tonna száraz kalciumgranulátumot szórtak szét egy 29 hektáros vízgyűjtő területen Hubbard Brookban, New Hampshire-ben, az Egyesült Államokban.
A gránátokat helikopterrel szórták szét több napon keresztül.
A gránátokat kifejezetten úgy tervezték, hogy hosszú évek alatt lassan dolgozzák be magukat a vízgyűjtőbe, és semlegesítsék a talaj savasodását. A kutatók másfél évtizeden keresztül figyelték az erdőt, hogy összehasonlítsák a területet a szomszédos vízgyűjtőkkel, amelyek nem részesültek ugyanilyen kezelésben.
“A kezelés növelte az erdő ellenálló képességét a nagyobb zavarokkal szemben” – mondta a kutatócsoport egyik tagja. “A kalciummal kezelt vízgyűjtőn lévő fák gyorsabban tudtak felépülni egy súlyos jégviharból, amely 1998-ban érte a régiót.”
Az iparágak szabályozása a kibocsátások ellenőrzésére
Kézenfekvőnek hangzik, de az egyik leghatékonyabb módja a savas eső által károsított területek helyreállításának, ha csökkentjük a leginkább szennyező iparágak kén- és dinitrogén-oxid kibocsátását. Azzal, hogy a problémát a forrásnál megállítjuk, lehetővé tesszük, hogy a természet magától helyreálljon.
Ez a szénmosás, a kizárólag alacsony kéntartalmú szén elégetése, illetve a füstgázokba és kéményekbe “mosónak” nevezett berendezések telepítése révén érhető el. Ezt füstgáz-kéntelenítésnek (FGD) is nevezik, és általában úgy működik, hogy kémiai úton eltávolítja az SO2-t a kéményekből távozó gázokból.
A berendezések hihetetlenül hatékonyak, és képesek a kén-dioxid akár 95%-át is eltávolítani a kibocsátott gázokból. Természetesen az erőműveket is át lehet állítani a szén használatáról alacsony kéntartalmú tüzelőanyagokra, például földgázra, vagy alternatív energiaforrásokra.
A járművek esetében a katalizátor bevezetése a kipufogórendszerekbe kulcsfontosságú szerepet játszik az autók NOx-kibocsátásának csökkentésében.
Ez különösen hatékony volt olyan helyeken, mint az Egyesült Államok és Kanada, ahol több mint 25 évvel ezelőtt kormányrendeletekkel kényszerítették az iparágakat a tisztább működésre. Leginkább az 1970. évi Clean Air Act és az 1991. évi Kanada és az Egyesült Államok közötti levegőminőségi megállapodás.
A 2015-ben készült egyes tanulmányok azt mutatják, hogy a lassú kezdet után a savasodott talajok mostanra felgyorsult helyreállást mutatnak Nyugat-Ontario és Maine széles területén.
Az alternatív energiaforrásokra való átállás is segít
A savas eső megállítására és az okozott károk helyreállításának elősegítésére alkalmazott másik stratégia az alternatív energiaforrások széles körű bevezetése az áramtermelésre. Ezek közül a szél, a geotermikus energia, a napenergia, a vízenergia és az atomenergia a legfontosabbak.
Azáltal, hogy ezek az alternatív energiaforrások teljesen szükségtelenné teszik a fosszilis tüzelőanyagok használatát, hatékonyan kiküszöbölik a kén-dioxid és az NOx szennyezőanyagok levegőbe történő kibocsátását. És természetesen ugyanez igaz az elektromos járművekre való átállásra is.
És ezzel vége.
A savas esőnek a természeti és az épített környezetre gyakorolt hatásai hihetetlenül súlyosak lehetnek, ha nem csillapítják őket. Szerencsére a fontos jogszabályok és néhány innovatív enyhítési stratégia keveréke hatékonynak bizonyult a legsúlyosabb károk egy részének csökkentésében, sőt visszafordításában.