Chuva ácida
Informações de fundo
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A chuva ácida é a chuva ou qualquer outra forma de precipitação que é invulgarmente ácida . Ela tem efeitos nocivos sobre o meio ambiente e sobre as estruturas. A chuva ácida é causada principalmente pelas emissões devido a atividade humana de enxofre e de azoto compostos que reagem na atmosfera para produzir ácidos. Nos últimos anos, muitos governos introduziram leis para reduzir essas emissões.
Definição
O termo "chuva ácida" é comumente usado para significar a deposição de componentes ácidos na chuva, neve, nevoeiro, orvalho, ou partículas secas. O termo mais preciso é "chuva ácida". Água destilada, que não contém dióxido de carbono, tem um ponto morto pH de 7. Os líquidos com um pH inferior a 7 são ácidos, e aqueles com um pH superior a 7 são básicos. "Clean" ou chuva não poluída é ligeiramente ácido, o seu pH ser cerca de 5,6, porque o dióxido de carbono e água no ar reagem juntos para formar ácido carbônico, um ácido fraco.
Ácido carbónico, em seguida, pode ionizar em água formando baixas concentrações de iões hidrónio:
A acidez extra na chuva vem a partir da reacção de poluentes do ar primário, principalmente os óxidos de enxofre e óxidos de azoto, com água no ar para formar ácidos fortes (como o sulfúrico e ácido nítrico). As principais fontes destes poluentes são os veículos e equipamentos industriais e de geração de energia.
História
Desde a Revolução Industrial, as emissões de dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio para a atmosfera aumentaram. A chuva ácida foi encontrado pela primeira vez em Manchester , Inglaterra . Em 1852, Robert Angus Smith descobriu a relação entre a chuva ácida ea poluição atmosférica. Embora a chuva ácida foi descoberto em 1852, não foi até a década de 1960 que os cientistas começaram amplamente observar e estudar o fenômeno. Canadense Harold Harvey foi um dos primeiros a pesquisar um lago "morto". Sensibilização do público para a chuva ácida em os EUA aumentou na década de 1990 após a New York Times promulgada relatórios do Hubbard Brook Experimental Forest in New Hampshire dos efeitos ambientais deletérios miríade demonstraram resultar a partir dele.
As leituras do pH ocasionais de bem abaixo de 2,4 (a acidez vinagre) têm sido relatados em áreas industrializadas. Chuva ácida industrial é um problema substancial na China , Europa Oriental , Rússia e áreas de baixo-vento a partir deles. Essas áreas todas queimar carvão contendo enxofre para gerar calor e eletricidade. O problema da chuva ácida não apenas aumentou com o crescimento populacional e industrial, mas tornou-se mais difundida. O uso de altas chaminés para reduzir locais poluição tem contribuído para a disseminação da chuva ácida, liberando gases na circulação atmosférica regional. Muitas vezes, a deposição ocorre uma distância considerável a favor do vento das emissões, com regiões montanhosas tendem a receber mais (simplesmente por causa de sua maior pluviosidade). Um exemplo deste efeito é o baixo pH da chuva (em comparação com as emissões locais), que cai em Escandinávia.
As emissões de produtos químicos principais para a acidificação
O gás mais importante que conduz para a acidificação é o dióxido de enxofre. As emissões de óxidos de nitrogênio que são oxidados para formar ácido nítrico são de importância crescente devido a controlos mais rigorosos sobre emissões de compostos contendo enxofre. 70 Tg (S) por ano na forma de SO2 vem de combustíveis fósseis de combustão e da indústria, 2,8 Tg (S) a partir de incêndios florestais e 7-8 Tg (S) por ano a partir de vulcões .
Fenômenos Naturais
O principal naturais fenômenos que contribuem gases produtoras de ácido à atmosfera são as emissões dos vulcões e os de biológicas processos que ocorrem na terra, em pântanos, e nos oceanos . A principal fonte biológica de compostos contendo enxofre é sulfureto de dimetilo.
Os efeitos dos depósitos ácidos foram detectados em gelo glacial milhares de anos em partes remotas do globo.
Atividade humana
A causa principal da chuva ácida é enxofre e azoto compostos a partir de fontes humanas, tais como geração de energia elétrica, fábricas e veículos motorizados. Usinas de carvão são um dos mais poluentes. Os gases pode ser realizada centenas de quilómetros na atmosfera antes de serem convertidos em ácidos e depositados. No passado, as fábricas tiveram funis curtos para deixar sair o fumo, mas isso causou muitos problemas; Deste modo, as fábricas têm agora funis de fumo mais longos. No entanto, isto faz com que os poluentes a serem transportadas mais longe, causando o maior dano ecológico.
Processos químicos
Química em fase gasosa
Na fase de gás de dióxido de enxofre é oxidado por meio de reacção com o através de um radical hidroxilo reação intermolecular:
- SO 2 + OH · → HOSO 2 ·
que é seguida por:
- HOSO 2 · + O 2 → HO 2 · + SO 3
Na presença de água trióxido de enxofre (SO3) é rapidamente convertido em ácido sulfúrico :
- SO 3 (g) + H2O (l) → H 2 SO 4 (l)
O ácido nítrico é formado pela reacção de OH com O dióxido de nitrogênio:
- NO2 + OH · → HNO3
Para mais informações consulte Seinfeld e Pandis (1998).
Química em gotas da nuvem
Quando estão presentes nuvens a taxa de perda de SO 2 é mais rápido que pode ser explicada apenas por química em fase gasosa. Isso é devido a reacções nas gotículas de água líquida
- Hidrólise
O dióxido de enxofre dissolve-se na água e, em seguida, como o dióxido de carbono, hidrólises em uma série de equilíbrio reações:
- SO2 (g) + H2O ⇌ SO2 · H2O
- SO2-H2O + H + ⇌ HSO 3 -
- HSO 3 - ⇌ H + + SO 3 2-
- Oxidação
Há um grande número de reacções que aquosas oxidar o enxofre do S ( IV ) a S (VI), que conduz à formação de ácido sulfúrico. As reacções de oxidação são os mais importantes com ozono , peróxido de hidrogénio e oxigénio (oxigénio com reacções são catalisadas por ferro e manganês nas gotículas de nuvem).
Para mais informações consulte Seinfeld e Pandis (1998).
Deposição ácida
Deposição húmida
Deposição húmida de ácidos ocorre quando qualquer forma de precipitação (chuva, neve, etc.) remove ácidos a partir da atmosfera e fornece-o à superfície da Terra. Isto pode resultar da deposição de ácidos produzidos nos pingos de chuva (ver química de fase aquosa, supra) ou por precipitação a remoção dos ácidos ou em nuvens ou abaixo nuvens. Wet remoção de ambos os gases e aerossóis são ambos importantes para deposição úmida.
Deposição seca
A deposição ácida também ocorre por meio de deposição seco na ausência de precipitação. Isto pode ser responsável por até 20 a 60% da deposição de acidez total. Isso ocorre quando partículas e gases ficar no chão, plantas ou outras superfícies.
Os efeitos adversos
A chuva ácida tem sido demonstrado que têm impactos negativos sobre as florestas, águas doces e solos, matando formas de vida aquáticas e insetos, bem como causando danos a edifícios e tendo possíveis impactos sobre a saúde humana.
As águas de superfície e dos animais aquáticos
Tanto o pH mais baixo e mais elevadas concentrações de alumínio na água de superfície, que ocorrem como resultado de chuva ácida pode causar danos aos peixes e outros animais aquáticos. No pHs inferior a 5 ovos mais peixe não vai chocar e pHs mais baixos pode matar peixes adultos. Como lagos tornam-se mais ácido biodiversidade é reduzida. A chuva ácida eliminou vida de insetos e algumas espécies de peixes, incluindo a truta em alguns córregos e riachos Apalaches. No entanto, tem havido algum debate sobre a medida em que a chuva ácida contribui para lago acidez (isto é, que muitos lagos ácidos podem resultar principalmente de características da bacia circundante, e não a própria chuva). O EPA site afirma: "Dos lagos e riachos pesquisados, a chuva ácida causada acidez em 75 por cento dos lagos ácidos e cerca de 50 por cento dos fluxos ácidas".
Solos
Biologia do solo pode ser seriamente danificados pela chuva ácida. Alguns tropical micróbios podem rapidamente consumir ácidos mas outros micróbios são incapazes de tolerar baixo pHs e são mortos. O enzimas de estes micróbios são desnaturado (alterado em forma para que eles não função) pelo ácido. Os iões hidrónio da chuva ácida também mobilizam e toxinas lixiviação afastado nutrientes essenciais e minerais
- 2 H + (aq) + Mg 2+ (argila) ⇌ 2H + (argila) + Mg 2+ (aq)
Florestas e outras vegetações
Os efeitos adversos podem ser indirectamente relacionado com a chuva ácida, como os efeitos do ácido sobre o solo (ver acima) ou alta concentração de precursores gasosos à chuva ácida. Florestas de grande altitude são especialmente vulneráveis como são muitas vezes cercado por nuvens e nevoeiro que são mais ácidas do que a chuva.
Outras plantas também pode ser danificada pela chuva ácida, mas o efeito sobre a produção de alimentos é minimizado pela aplicação de fertilizantes para substituir os nutrientes perdidos. Em áreas cultivadas, pedra calcária também podem ser adicionados para aumentar a capacidade do solo para manter o pH estável, mas esta tática é em grande parte não utilizável no caso de terras selvagens. A chuva ácida esgota minerais do solo e, em seguida, ele impede o crescimento da planta.
Saúde humana
Alguns cientistas sugeriram ligações directas para a saúde humana, mas nenhum deles foi comprovada .. No entanto, partículas finas, uma grande fração do que são formados a partir dos mesmos gases como chuva ácida (dióxido de enxofre e dióxido de nitrogênio), foram mostrados para causar mortes prematuras e doenças como o câncer e outras doenças mortais Para mais informações sobre os efeitos na saúde de aerossol ver os efeitos na saúde de partículas.
Outros efeitos adversos
A chuva ácida também podem causar danos a certos materiais de construção e monumentos históricos. Isto é, desde o ácido sulfúrico na chuva reage quimicamente com os compostos de cálcio nas pedras (calcário, grés, mármore e granito) para criar o gesso, que, em seguida, flocos de fora.
- CaCO3 (s) + H 2 SO 4 (aq) ⇌ CaSO 4 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
Este também é comumente visto em lápides antigas, onde a chuva ácida pode causar a inscrição para se tornar completamente ilegíveis. A chuva ácida também provoca um aumento da taxa de oxidação do ferro. A visibilidade é também reduzida pelo sulfato e nitrato na atmosfera.
As áreas afetadas
Lugares particularmente afectadas em todo o mundo incluem a maioria da Europa (particularmente Escandinávia, com muitos lagos com água ácida que não contêm vida e muitas árvores mortas) muitas partes do Estados Unidos (estados como Nova Iorque são muito prejudicados) e South Western Canadá . Outras áreas afetadas incluem a costa sudeste da China e Taiwan .
Potenciais áreas problemáticas no futuro
Lugares como grande parte do Sul da Ásia ( Indonésia , Malásia e Tailândia ), Western África do Sul (do país), sul da Índia e Sri Lanka e até mesmo da África Ocidental (países como Gana , Togo ] e Nigéria ) tudo poderia ser propenso a chuva ácida na futuro.
Métodos de prevenção
As soluções técnicas
Nos Estados Unidos, a queima de carvão muitos usinas usar Flue dessulfurização de gás (FGD) para remover gases contendo enxofre a partir de seus gases de chaminé. Um exemplo de FGD é o depurador molhado que é comumente usado em os EUA e muitos outros países. Um purificador molhado é basicamente uma torre de reacção equipado com um ventilador que extrai os gases de chaminé de fumaça quente de uma usina de energia na torre. Cal ou calcário na forma de pasta também é injectado na torre para misturar com os gases de chaminé e combinam-se com o dióxido de enxofre presente. O carbonato de cálcio do calcário produz sulfato de cálcio de pH neutro que é fisicamente removido do purificador. Isto é, o purificador transforma poluição enxofre em sulfatos industriais.
Em algumas áreas os sulfatos são vendidos para empresas químicas como gesso quando a pureza de sulfato de cálcio é alta. Em outros, eles são colocados em aterro. No entanto, os efeitos da chuva ácida pode durar por gerações, como os efeitos da mudança do nível de pH pode estimular a lixiviação de substâncias químicas indesejáveis continuou em fontes de água de outra forma intocada, matar insetos e peixes de espécies vulneráveis e bloquear os esforços para restaurar a vida nativa.
Controle de emissões automóvel reduz as emissões de óxidos de azoto provenientes de veículos a motor.
Os tratados internacionais
Uma série de tratados internacionais sobre o transporte a longa distância dos poluentes atmosféricos foram acordados por exemplo, Emissões de enxofre protocolo de redução no âmbito do Convenção em Long-Range Poluição Atmosférica Transfronteiras.
O comércio de emissões
Um esquema regulador mais recente envolve comércio de emissões. Neste esquema, todas as instalações poluentes corrente é dada uma licença de emissões que se torna parte do equipamento de capital. Os operadores podem, em seguida, instalar equipamentos de controle de poluição e vender partes de suas licenças de emissões. A intenção deste é dar operadores incentivos econômicos para instalar controles de poluição.
