Surt regn kan ha allvarliga konsekvenser för miljön, särskilt för vattenmiljöer och mark. Även om åtgärder har vidtagits för att städa upp många av de utsläpp som orsakar det, har skadan redan uppstått i många naturmiljöer runt om i världen.
Det finns dock ljus i slutet av tunneln. Det visar sig att det finns vissa metoder som kan användas för att bidra till att minska och vända effekterna av surt regn på naturen.
- Vad är surt regn och vad orsakar det?
- Vilka olika former av surt regn finns det?
- Vad är pH-värdet i surt regn?
- Varför är surt regn skadligt för miljön?
- Är surt regn skadligt för människor?
- Är det några positiva effekter av surt regn?
- Hur påverkar surt regn marken?
- Hur kan områden som skadats av surt regn återställas?
- Pulveriserad kalksten kan tillsättas i försurade vattendrag
- Kalciumpellets har också använts för att återställa försurad mark
- Reglera industrier för att kontrollera utsläpp
- Övergången till alternativa energikällor hjälper också
Vad är surt regn och vad orsakar det?
Som du kanske minns från din gymnasietid bildas surt regn när svaveldioxid (SO2) och kväveoxider (NOX) släpps ut i atmosfären och
transporteras av vind och luftströmmar. Dessa föroreningar reagerar med vattenmolekyler i atmosfären samt med syre och andra kemikalier för att bilda svavel- och salpetersyror.
Dessa syror blandas sedan med mer vatten och andra material i atmosfären, innan de faller ner på marken som surt regn.
RELATERAT: SOLCELLER SOM KAN GENERERA ENERGI FRÅN REGN
Fenomenet upptäcktes för första gången på 1800-talet, under den industriella revolutionens höjdpunkt. Robert Angus Smith, en skotsk kemist som arbetade i Manchester i England, gjorde kopplingen mellan surt regn och luftföroreningar.
En liten mängd svaveldioxid och kväveoxider är naturliga komponenter i miljön och kommer från källor som vulkaner, elektriska urladdningar från blixtar osv. De mycket större mängder surt regn som finns idag kommer dock från mänsklig industriell verksamhet – framför allt från förbränning av fossila bränslen.
För närvarande är de vanligaste källorna till dessa oxider:
- Förbränning av fossila bränslen för att generera elektricitet. Två tredjedelar av SO2 och en fjärdedel av NOX i atmosfären kommer från elkraftverk.
- Fordon och avgaser från tung utrustning.
- Framställning, oljeraffinaderier och andra industrier.
Ett stort problem med dessa föroreningar är att de kan transporteras över mycket långa avstånd innan de bildar surt regn. Detta innebär att länder kan drabbas av konsekvenserna av industriell verksamhet på avlägsna platser, inte bara lokalt.
Vilka olika former av surt regn finns det?
Surt regn kan bildas, eller avsättas, på två olika sätt:
- Våtdeposition
- Torrdeposition
Våtdeposition är vad vi oftast kallar surt regn. Det är när svavel- och salpetersyror som bildas i atmosfären faller ner på marken, transporterade av regn, snö, dimma eller hagel.
Dry deposition, å andra sidan, består av avlagringar från atmosfären i avsaknad av fukt.
”De sura partiklarna och gaserna kan deponeras snabbt på ytor (vattendrag, vegetation, byggnader) eller kan reagera under den atmosfäriska transporten och bilda större partiklar som kan vara skadliga för människors hälsa. När de ackumulerade syrorna sköljs bort från en yta av nästa regn, rinner detta sura vatten över och genom marken och kan skada växter och djurliv, till exempel insekter och fiskar.” – EPA.
Mängden till vilken antingen torr eller våt deposition uppstår dikteras av mängden nederbörd i ett drabbat område. Öknar, till exempel, tenderar att uppvisa mer torrdeposition jämfört med någonstans där det regnar flera centimeter per år.
Vad är pH-värdet i surt regn?
Begreppet surt regn är intressant eftersom vanligt regn i genomsnitt också är svagt surt. Vanligtvis har rent regn ett pH på mellan 5 och 5,6.
Som du säkert vet sträcker sig pH-skalan från 0 till 14 och mäter den relativa surheten eller alkaliniteten hos en vattenlösning som bestäms av vätejoninnehållet (H+). Skalan uppfanns av en dansk vetenskapsman, Søren Sørensen, 1909.
Det är en logaritmisk skala och varje pH-enhet motsvarar en tiofaldig ökning av surheten.
För referens har destillerat rent vatten ett pH på 7 och syran i ett batteri kan ha ett pH på 0. I andra änden av pH-skalan har blekmedel ett pH på cirka 12,6 och flytande avloppsrengöringsmedel upp till pH 14.
Förklaringen till att vanligt regn är svagt surt beror på den upplösta koldioxiden som bildar kolsyra. Surt regn tenderar däremot att ha ett pH på mellan 4,2 och 4,4.
Denna minskning i pH mellan rent regn och surt regn innebär att det senare kan vara betydligt surare.
Varför är surt regn skadligt för miljön?
Surt regn kan vara otroligt skadligt för den naturliga miljön. Ekologiskt sett är surt regn mycket mer förödande i vattenmiljöer som vattendrag, sjöar och kärr.
Surt regn kan, och kommer att, dramatiskt förändra det genomsnittliga pH-värdet i dessa miljöer, vilket potentiellt kan döda många fiskarter och andra vattenlevande organismer som är anpassade till ett högre pH-värde.
Många vattenlevande organismer har något som kallas för en ”kritisk pH-nivå” där de kan överleva. Sniglar tenderar till exempel att drabbas hårt vid pH-värden som är lägre än 6, majflugor vid pH 5,5 och grodor någonstans i närheten av pH 4.
För fiskar kan låga pH-värden också hindra deras ägg från att kläckas. Alla dessa effekter tenderar att dramatiskt minska den biologiska mångfalden i dessa ekosystem.
När surt regn tränger in och infiltrerar marken kan det laka ut giftiga metaller som aluminium, kadmium och kvicksilver från jord- och lerpartiklar, som sedan tenderar att rinna ut i vattendrag och sjöar. Ju surare regnet är, desto mer aluminium frigörs, vilket förvärrar föroreningsproblemen.
Surt regn tar också bort ett stort antal kalciumkatjoner från marken, vilket är ett viktigt mineral för den lokala ekologin. En betydande förlust av det kan skada och till och med döda träd, växter och grödor.
Aluminium har länge varit känt som mycket giftigt för sötvattensorganismer, och kan också allvarligt påverka terrestra ekosystem. I vattenmiljöer är aluminium ett särskilt starkt gift för organismer som andas via gälarna, t.ex. fiskar och ryggradslösa djur.
Exponering för stora doser aluminium orsakar problem med plasma och hemolymf (en motsvarighet till blod hos ryggradslösa djur) och kan så småningom leda till osmoregulatoriskt (reglering av vätska och elektrolyter i organismer) misslyckande hos de drabbade djuren. I synnerhet för fiskar minskar aluminium gälarnas effektivitet och kan leda till att gälcellerna dör.
Aluminium kan också ackumuleras i ryggradslösa sötvattendjur. Detta har en knockout-effekt för alla rovdjur av däggdjur och fåglar.
På land kan aluminium, som sköljs ner i marken som ett resultat av surt regn, ha en negativ inverkan på växternas fina rotsystem. Liksom hos vissa vattenlevande djur påverkar förekomsten av aluminium i tillräckliga koncentrationer de system som är viktiga för upptag av vitala näringsämnen.
Aluminium ackumuleras också i växter, som vissa ryggradslösa djur, vilket i sin tur påverkar hela näringskedjan.
Surt regn kan också skada och så småningom döda växter direkt. Förutom försurning av marken kan surt regn också orsaka uttorkning av vaxartade bladskikt som har utvecklats hos vissa växter för att förhindra vattenförlust.
Detta resulterar i slutändan i överdriven vattenförlust från växten till atmosfären. De drabbade växterna blir uttorkade och dör. Växter som drabbas av detta kommer vanligtvis att visa gulning mellan bladnerverna.
En ökad försurning av växtens inre vävnader kan också leda till att viktiga mineraler löses upp, vilket fatalt försvagar den.
Syran i marken påverkar också dramatiskt den biologiska mångfalden av mikroorganismer i marken. Vissa mikrober kan inte tolerera ett lågt pH-värde och dödas därför.
Surt regn kan också vara mycket skadligt för grunda kustvatten. Havsförsurning kan hindra marina ryggradslösa djur från att effektivt skapa förkalkade exoskelett.
Koraller är särskilt känsliga för lägre pH-nivåer, där deras kalciumkarbonatskelett kan lösas upp. Varje effekt på de lägre medlemmarna i havets näringskedja kommer också att ha en dominoeffekt på andra högre marina djur.
Sammanfattningsvis är de tre viktigaste effekterna av surt regn på miljön följande (med tillstånd från Washington University):
- Färskvattenmiljöer blir så sura att djuren inte längre kan leva i dem.
- Degradering av många markmineraler ger upphov till metalljoner som sedan sköljs bort i avrinningen, vilket orsakar flera effekter:
- Förlust av giftiga joner, som Al3+, i vattenförsörjningen.
- Förlusten av viktiga mineraler, till exempel Ca2+, från marken, vilket dödar träd och skadar grödor.
Är surt regn skadligt för människor?
Avse de allvarliga skador som surt regn kan orsaka på miljön är det också skadligt för byggnader, historiska monument och statyer, särskilt de som är gjorda av kalksten och marmor.
Det kan också påverka människans hälsa.
Och även om det inte är direkt, i sig, så kan de partiklar i luften som bildar surt regn bidra till hjärt- och lungproblem om de andas in, särskilt av dem som har astma och bronkit. NOx kan också leda till att det bildas ozon på marknivå som, när det också inandas, kan främja allvarliga lungproblem som kronisk lunginflammation och emfysem.
Surt regn på högre höjder kan också leda till att det bildas tjocka sura dimman som påverkar sikten och irriterar ögon och näsa.
Är det några positiva effekter av surt regn?
Som det visar sig finns det faktiskt några intressanta positiva effekter av surt regn. Det har till exempel visat sig att surt regn kan bidra till att minska den naturliga produktionen av metan – en mer potent växthusgas än koldioxid.
Detta har särskilt noterats i våtmarksområden. Svavelinnehållet i surt regn har visat sig begränsa aktiviteten hos de metanproducerande mikrober som finns i sådana miljöer.
Hur påverkar surt regn marken?
Jorden är en av de mest grundläggande grunderna för allt landbaserat liv. Varje betydande skada på den påverkar dramatiskt hela ekosystem på land.
När markens kemiska och näringsmässiga värde utarmas kan hela ekosystem kollapsa. Därför är det oerhört viktigt att eliminera eller åtminstone minska effekterna av surt regn på marken så mycket som möjligt.
Vi har redan nämnt några stora effekter på marken från surt regn ovan, men i vissa fall kan skogar, vattendrag och sjöar som drabbas av surt regn buffra effekterna. Buffring är ett ekosystems förmåga att tolerera en ökad försurning från surt regn.
Detta är helt beroende av ett antal faktorer. De två viktigaste är jordens tjocklek och sammansättning samt vilken typ av berggrund som finns under marken.
Till exempel har områden med tjocka jordar som är rika på kalcium, kalksten eller marmor bättre förmåga att neutralisera syran i regnvattnet. Detta beror på att kalksten och marmor är mer alkaliska (basiska) och ger högre pH när de löses upp i vatten.
På platser där den underliggande geologin, och i förlängningen markens kemi, inte kan buffra effekterna av surt regn kan markförsurning bli förödande. Den tar bort viktiga mineraler från marken, vilket kan döda befintliga växter och hotar även skogarnas framtida produktivitet.
Sura jordar tenderar att leda till långsammare tillväxt för växter och träd om de inte dödas helt och hållet.
”I Green Mountains i Vermont och White Mountains i New Hampshire i USA har 50 procent av rödgranarna dött under de senaste 25 åren. Man har också noterat en minskad tillväxt hos befintliga träd, vilket mäts genom storleken på årsringarna hos träden i dessa områden.” – airquality.org.uk.
Hur kan områden som skadats av surt regn återställas?
Som vi redan har sett kan de skador som orsakas av surt regn vara mycket betydande för miljön – särskilt marken och vattenmiljöer. Även om naturen har en stor förmåga att läka sig själv är det ibland nödvändigt för människan att vidta åtgärder.
Här är några sätt som människan kan hjälpa till att återställa de skador som orsakats av surt regn.
Pulveriserad kalksten kan tillsättas i försurade vattendrag
En metod för att på konstgjord väg återställa skadorna som orsakats av surt regn i sjöar och floder är att införa pulveriserad kalksten. Kalciumkarbonat och andra alkaliska komponenter i kalkstenen, som kallas ”kalkning”, bidrar till att neutralisera pH-värdet i det påverkade vattnet.
Som en ganska enkel lösning är det inte den billigaste metoden. Det är också bara en tillfällig lösning och måste fortsätta med jämna mellanrum tills det sura regnet upphör.
Det har med framgång använts i bland annat Norge och Sverige för att hjälpa till att återställa drabbade sjöar och floddrag. Ett annat stort kalkningsprojekt genomfördes också i Wales, Storbritannien, där omkring 12 000 km vattenvägar hade försurats.
Detta projekt ägde rum 2003 vid floden Wye (en stor vattenväg som löper från Mid-Wales till Severn-mynningen) och ledde faktiskt till att laxen återvände till dessa områden. Dessa fiskar hade inte setts i floden sedan mitten av 1980-talet.
Kalciumpellets har också använts för att återställa försurad mark
Kalciumbaserade lösningar kan också användas för att återställa mark som skadats av surt regn. År 1999 spreds till exempel 40 ton torra kalciumpellets över ett 29 hektar stort avrinningsområde vid Hubbard Brook i New Hampshire i USA. pellets spreds med helikopter under flera dagar.
Pellets var speciellt utformade för att långsamt arbeta sig in i avrinningsområdet under många år och neutralisera försurningen av marken. Forskarna övervakade skogen under ett och ett halvt decennium för att jämföra området med intilliggande avrinningsområden som inte fick samma behandling.
”Behandlingen ökade skogens motståndskraft mot större störningar”, säger en i forskargruppen. ”Träden i det kalciumbehandlade avrinningsområdet kunde återhämta sig snabbare från en svår isstorm som drabbade regionen 1998.”
Reglera industrier för att kontrollera utsläpp
Detta kan åstadkommas genom en blandning av att tvätta kol, förbränna endast kol med låg svavelhalt eller installera anordningar som kallas ”skrubber” i rökgångar och skorstenar. Detta kallas också rökgasavsvavling (FGD) och fungerar vanligtvis för att kemiskt eliminera SO2 från de gaser som lämnar skorstenar.
De är otroligt effektiva och kan avlägsna så mycket som 95 % av svaveldioxiden från utsläppsgaserna. Naturligtvis kan kraftverk också konverteras från användning av kol till bränslen med låg svavelhalt som naturgas eller alternativa energiformer.
För fordon är införandet av katalysatorer i avgassystemen avgörande för att sänka NOx-utsläppen från bilar.
Detta har varit särskilt effektivt i länder som USA och Kanada, där statliga bestämmelser infördes för mer än 25 år sedan för att tvinga industrin att städa upp. Det gäller framför allt Clean Air Act från 1970 och Canada-United States Air Quality Agreement från 1991.
En del studier från 2015 har visat att försurade jordar efter en långsam start nu uppvisar en accelererad återhämtning i en stor del av västra Ontario och Maine.
Övergången till alternativa energikällor hjälper också
Då dessa alternativa energikällor helt tar bort behovet av att använda fossila bränslen, eliminerar de effektivt utsläppen av svaveldioxid och NOx-föroreningar i luften. Och naturligtvis gäller samma sak för övergången till elbilar.
Och det var allt.
Det sura regnets effekter på den naturliga och byggda miljön kan bli otroligt allvarliga om de inte begränsas. Tack och lov har en blandning av viktig lagstiftning och vissa innovativa begränsningsstrategier visat sig vara effektiva när det gäller att minska, och till och med vända, några av de allvarligaste skadorna.