PLOAIA ACIDĂ

PLOAIA ACIDĂ

Sub termenul de "ploi acide" sau "precipitatii acide" se includ toate tipurile de precipitatii - ploaie, zapada, lapovita, ceata, ale caror pH e mai mic decat pH-ul apei naturale, care este egal cu 5,6. Ploaia acidă se formează ca rezultat al reacţiilor din atmosfera cu substante, ce conţin sulf si azot, sau altfel spus, eliminandu-se in urma activităţii umane SO2 si NOx se transformă în atmosfera în particule acide. Aceste particule intra in reactie cu vaporii de apa, transformându-le in amestecuri acide, ce scad pH-ul apei de ploaie. Formarea în cantitati mari a oxizilor se formează în urma arderii petrolului şi cărbunelui. Cea mai mare cantitate de oxizi se întalneşte in orase.
Ploaia acidă este o formă de poluare atât a aerului cât şi a apei în care acizii din aer, produşi de uzine de producere a energiei electrice şi alte surse, cad pe Pământ în diferite regiuni. Acţiunea corosivă a ploii acide provoacă pagube incomensurabile mediului inconjurător. Problema începe cu producerea dioxidului de sulf şi a oxizilor de azot produşi prin arderea combustibilului fosil (cărbune, gaz natural şi petrol). Dioxidul de sulf şi oxizii de azot reacţionează cu apa, şi alte substanţe chimice din aer, pentru a forma acidul sulfuric, acidul azotat şi alţi poluanţi. Aceşti acizi poluanţi ajung până în atmosferă, unde călătoresc sute de kilometri, şi, în cele din urmă, se întorc pe pământ sub formă de ploaie, zăpadă sau ceaţă.
Urmări ale ploii acide pot fi observate mai ales în estul Americii de Nord, în Europa, în Japonia, China şi Sud-Estul Asiei. Ploaia acidă îndepărtează substanţele nutritive din pământ, încetineşte dezvoltarea copacilor şi transformă lacurile într-un mediu care nu poate întreţine viaţa. În oraşe, acizii poluanţii corodează aproape tot ce intră în contact cu ei, accelerând acest proces asupra structurilor cum ar fi blocuri şi statui. Acizii în combinaţie cu alte substanţe chimice formează praful de fum urban care atacă plămânii, cauzând boli şi decedări premature.
Aciditatea este măsurată folosind scara pH-ului, valorii 7 îi corespunde un pH neutru. În consecinţă, o substanţă cu valoarea pH-ului mai mică decât 7 este acidă, în timp ce una cu o valoare mai mare decât 7 este o bază. Trebuie menţionat că scara pH-ului este logaritmică, adică o substanţă cu pH-ul 6 este de zece ori mai acidă decât alta cu pH-ul 7.
În general, pH-ul de 5,6 a fost folosit ca punct de plecare în identificarea ploii acide, deşi au fost multe dezbateri asupra acestei valori. Destul de interesant este că pH-ul de 5,6 este valoarea pH-ului dioxidului de carbon în echilibru cu apa distilată. Din acest motiv, ploaia acidă este definită ca orice ploaie care are nivelul acidităţii peste cel al ploii nepoluate.
În esenţă, orice precipitaţie care are valoarea pH-ului mai mică decât 5,6 este considerată ca fiind precipitaţie acidă.
Pentru prima data termenul a fost introdus de Angus Smith.
pH-ul slab acid al apei de ploaie se datorește faptului ca substantele naturale din atmosfera, asa cum e CO2, participa in reactie cu apa de ploaie:
CO2 + H2O  H2CO3.
PH-ul ideal al apei de ploaie e 5,6-5,7, iar pH-ul real e variabil de la o regiune la alta. Aceasta depinde de compozitia gazului.Intrand in reactie cu vaporii de apa, SO2 si NOx se transforma in acizii H2SO4, HNO3, HNO2 si H2SO3.

I. FORMAREA PLOII ACIDE

Procesul care duce la formarea ploii acide începe cu arderea combustibililor fosili. Arderea este o reacţie chimică în care oxigenul din aer se combină cu carbon, azot, sulf şi alte elemente chimice din substanţa care este arsă. Noii compuşi formaţi sunt gaze numite oxizi. Când sulful şi azotul sunt prezenţi în combustibil, din reacţia lor cu oxigenul rezultă dioxid de sulf şi diferiţi compuşi de oxid de azot. Oxizii de azot ajung în atmosferă de la mai multe surse, primul loc fiind deţinut de motoarele vehiculelor.
Uneori acizii poluanţi apar ca particule uscate şi ca gaze care pot atinge solul fără ajutorul apei. Când aceşti acizi „uscaţi” sunt spălaţi de ploaie, combinându-se cu aceasta, formează o soluţie cu acţiune mult mai corozivă. Combinaţia dintre ploaie acidă şi acizi uscaţi este cunoscută sub numele de depunere de acid.

II. CAUZELE PLOII ACIDE

Una dintre principalele cauze ale ploii acide este dioxidul de sulf. Sursele naturale care emit acest gaz sunt vulcanii, picăturile fine din apa mărilor şi a oceanelor, descompunerea resturilor vegetale. În orice caz, arderea combustibililor fosili, precum cărbunele şi petrolul este cauza a aproximativ jumătate dintre emisiile acestui gaz în lume.
Când dioxidul de sulf ajunge în atmosferă, oxidează la prima formă a ionului sulfură. Apoi devine acid sulfuric, în timp ce reacţionează cu atomii de hidrogen din aer şi cade înapoi pe pământ.
Oxidarea se produce în mare parte în nori şi în special în aerul foarte poluat , unde alţi componenţi, precum amoniacul şi ozonul ajută la catalizarea reacţiei, transformând mai mult dioxid de sulf în acid sulfuric. Oricum, nu tot dioxidul de sulf este transformat în acid sulfuric. De fapt, o cantitate substanţială poate pluti în atmosferă, mutându-se pe altă suprafaţă şi întorcându-se pe pământ netransformat.
Acestea sunt ecuaţiile stoechiometrice pentru formarea acidului sulfuric:
S(în cărbuni)+ O2 = SO2
2SO2 +O2 =2SO3
SO3 + H2O =H2SO4
Monoxidul de azot şi dioxidul de azot sunt deasemenea componenţi ai ploii acide. Sursele lor sunt centralele electrice şi fumul scos de ţevile de eşapament. La fel ca dioxidul de sulf, aceşti oxizi ai azotului se ridică în atmosferă şi sunt oxidaţi în nori, pentru a forma acidul azotic. Aceste reacţii sunt deasemenea catalizate în norii foarte poluaţi, unde fierul, manganul, amoniacul şi peroxidul de oxigen sunt prezenţi.

III. EFECTELE PLOII ACIDE

Ploaia acidă a devenit o îngrijorare ecologică majoră de câteva decenii încoace. Până de curând se cunoştea puţin despre ploaia acidă. Au fost făcute multe studii pentru a se determina partea chimică a acestei probleme ecologice. Oamenii de ştiinţă au sugerat nişte teorii pentru a explica acest fenomen.
Efectele sale devastatoare au fost realizate abia recent.
Acizii din ploaia acidă reacţionează chimic cu orice obiect cu care intră în contact. Acizii sunt substanţe chimice corozive ce reacţionează prin punere în comun de atomi de hidrogen. Aciditatea unei substanţe provine din abundenţa de atomi de hidrogen liberi în momentul în care substanţa este dizolvată în apă. Aciditatea este măsurată pe scara pH cu valori de la 0 la 14. Substanţele acide au valori ale pH-ului de la 1 la 6 – cu cât este mai mic numărul cu atât substanţa este mai puternică şi mai corozivă.



1) EFECTUL ASUPRA ATMOSFEREI

Unii dintre constituenţii poluării acide sunt sulfaţii, nitraţi şi ozonul. Aceştia există ca particule în aer şi contribuie la formarea ceţii, afectând vizibilitatea. Aceasta face deplasarea dificilă, în special pentru piloţi. Ceaţa acidă împiedică deasemenea cursul luminii solare de la soare la pământ şi înapoi. În zona arctică, aceasta afectează creşterea lichenilor, care la rândul ei, afectează renii şi alte animale care se hrănesc cu licheni.
In secolul XX, aciditatea aerului si ploaia acida au ajuns sa fie recunoscute ca o amenintare capitala la adresa calitatiii mediului. Cea mai mare parte a acestei aciditati este produsa in tarile industrializate din emisfera nordica: SUA, Canada, Japonia si majoritatea tarilor din Europa de Est si de Vest.
Efectele ploii acide pot fi devastatoare pentru multe forme de viata, inclusiv pentru oameni. Aceste efecte sunt insa mai vizibile in lacuri, rauri si pariuri si la nivelul vegetatiei. Aciditatea apei omoară practic orice formă de viaţă. La începutul anilor '90, zeci de mii de lacuri erau deja distruse de ploaia acida. Cele mai grave probleme au existat in Norvegia, Suedia si Canada.
Amenintarea reprezentata de ploaia acida nu e limitata de granitele geografice, caci vanturile transporta substantele poluante pe tot globul. De exemplu, cercetarile confirmau faptul ca poluarea provenita de la centarlele electrice care functioneaza cu carbuni in centrul si vestul SUA erau cauza principala a marilor probleme legate de ploaia acida in estul Canadei si nord-estul SUA. Efectele distructive ale ploii acide nu se limiteaza la mediul natural.
Particulele toxice din aer duc la poluarea aerului. Particulele pot fi microdisperse (sunt substante, ce contin C, Pb, S, N; ele nimeresc in aer in urma activitatii umane) si macrodisperse (sunt substante naturale - ghipsul, marmura, calcarul; se formeaza in urma eroziei si in procesul diferitor lucruri pe maruntirea pietrei). Aceste particule formeaza:
- amestecuri primare microdisperse - acestea sunt funinginea, cenusa volatila.
Ele nimeresc in aer in rezultatul proceselor fizice si chimice;
- amestecurile secundare macrodisperse - se formeaza in urma reactiilor dintre gazele din aer. Ele constituie 60-80% din particulele microdisperse, inregistrate in orase.
Nasul omului filtreaza particule microdisperse de cele macrodisperse, lasand pe cele din urma sa nimereasca in plamani (H2SO4, As, Be, Ni). Unele substante (benzen, piren, benzantrace, netc.), dacă ajung în plămani, posedă proprietăţi cancerigene.
Specialiştii consideră că aceste substanţe acutizează bolile respiratorii (astm, bronşite cronice, emfizem pulmonar).


2) EFECTUL ASUPRA ARHITECTURII

Ploaia acidă şi depoziţia de acid „uscat” strică clădiri, statui, automobile şi alte structuri obţinute din piatră, metal sau orice alt material expus pentru o perioadă îndelungată de timp la capriciile vremii. Paguba corozivă poate fi foarte scumpă, iar în oraşele cu clădiri istorice, tragică. Atât Parthenon-ul din Atena, Grecia, cât şi Taj Mahal-ul din Agra, India se deteriorează datorită ploii acide.
Un alt exemplu este clădirea Capitoliului din Ottawa care a fost dezintegrată din cauza excesului de dioxid de sulf din atmosferă. Piatra de var şi marmura se transformă într-o substanţă fărâmicioasă, numită gips, după contactul cu acidul, lucru care explică coroziunea clădirilor şi a statuilor. Podurile se corozează mai repede, şi industria rutieră, ca şi cea aeriană, trebuie să investească mulţi bani în repararea pagubelor produse de ploaia acidă. Nu numai că este o problemă economică, cauzată de ploaia acidă, dar este şi un risc pentru siguranţa publică. De exemplu, în 1967, podul de peste Râul Ohio s-a prăbuşit, omorând 46 de persoane- motivul? Coroziunea produsă de ploile acide.
Unele dintre marile monumente ale lumii, catedralele Europei sau Colisseum-ul din Roma, prezinta semne de deteriorare datorata ploii acide.

3) EFECTUL ASUPRA MATERIALELOR

Ploaia acidă defectează materialele precum ţesăturile. De exemplu, steagurile arborate sunt “mâncate” de chimicalele acide din precipitaţii. Cărţile şi obiectele de artă, vechi de sute de ani, sunt deasemenea afectate. Sistemele de ventilaţie ale librăriilor şi muzeelor, în care sunt ţinute acestea, nu previn intrarea particulelor acide în clădiri şi astfel ele intră, circulă şi deteriorează materialele.

4) EFECTUL ASUPRA OAMENILOR

Unele dintre cele mai serioase efecte ale ploii acide asupra oamenilor sunt problemele respiratorii. Emisiile de dioxid de sulf şi dioxid de azot dau naştere unor probleme medicale precum tusea, astmul, dureri de cap, iritaţii ale ochilor, nasului şi gâtului. Un efect indirect al ploii acide este că metalele toxice dizolvate în apă sunt absorbite de fructe, legume şi în ţesuturile animalelor. Deşi aceste metale toxice nu afectează direct animalele, ele au efecte serioase asupra oamenilor, atunci când sunt consumate. De exemplu, mercurul, care se acumulează în organele şi ţesuturile animalelor, este legat de disfuncţiile creierului la copii, precum bolile pe sistem nervos, leziuni ale creierului, şi poate produce chiar moartea. La fel, un alt metal, aluminiul, prezent în organele animalelor, a fost asociat cu problemele la rinichi şi recent a fost suspectat ca fiind legat de boala Alzheimer.
Ştiaţi că:
•În august 1987, peste 100 de persoane au fost tratate pentru iritaţii ale ochilor, gâtului şi gurii, când 2 tone de dioxid de sulf gaz, foarte toxic, s-a scurs de la o fabrică de lângă Sudbury, Ontario. Chiar fără accidente, dioxidul de sulf, emis regulat de această fabrică, a fost legat de bronşitele cronice ale angajaţilor fabricii.

5) EFECTUL ASUPRA PLANTELOR ŞI SOLURILOR

Unul dintre cele mai serioase impacte ale precipitaţiilor acide este cel asupra pădurilor şi solurilor. Pagube majore se produc atunci când acidul sulfuric cade pe pământ sub formă de ploaie. Substanţele nutritive aflate în soluri sunt îndepărtate.
Prin îndepărtarea substanţelor nutritive din sol, ploaia acidă încetineşte creşterea plantelor, dar mai ales a copacilor. De asemenea, atacă copacii intr-un mod mai aparte prin producerea unor găuri în depozitele de amidon ale frunzelor, rezultând pete moarte, maronii. Dacă se formează mai multe astfel de pete, un copac îşi pierde abilitatea de a produce hrană prin fotosinteză. De asemenea, organismele pot infecta copacul prin frunzele rănite. Odată slăbiţi, copacii sunt mai vulnerabili la alţi posibili factori cum sunt infestarea cu insecte, temperaturi scăzute sau secetă.
Aluminiul, deasemenea prezent în sol este eliberat şi acest element toxic poate fi absorbit de rădăcinile copacilor. Astfel, copacii sunt sortiţi morţii, fiind privaţi de nutritivii vitali, precum calciul şi magneziul. Aceştia sunt înlocuiţi de atomi de hidrogen inutili, care încetinesc fotosinteza.
În plus, îngheţurile severe pot agrava această situaţie. Cu dioxidul de sulf, amoniacul şi ozonul prezenţi în aer, rezistenţa copacilor la îngheţ este redusă. Amoniacul oxidează cu dioxidul de sulf, pentru a forma sulfura de amoniu. Aceasta se formează la suprafaţa copacilor. Când sulfura de amomiu ajunge în sol, ea reacţionează pentru a forma acid sulfuric şi acid azotic. Asemenea condiţii stimulează deasemenea creşterea ciupercilor şi apariţia dăunătorilor.
Monoxidul de azot şi dioxidul de azot, componenţi deasemenea ai ploii acide, pot forţa copacii să crească, chiar dacă nu au substanţele nutritive necesare. Copacii sunt adesea forţaţi să crească mult toamna târziu, când ar trebui să se pregătească pentru îngheţurile severe din iarnă.
Lichenii monitori ai poluarii
Lichenii ofera un mod simplu si efectiv de stabilire a gradului de poluare intr-o zona. Sunt plante foarte simple alcatuite din alge si ciuperci (mucegai??)- fungi ofera protectie si posibilitati de ancorare iar algele ofera hrana. Lichenii nu au radacini. Ei absorb mineralele din apa de ploaie care curge peste ei. Absorb de asemenea toti poluantii care se gasesc in apa de ploaie. Asta ii face indicatori extrem de utili de exemplu pentru aprecierea nivelului de diopxid de sulf acumulat. Cum diferite specii de licheni au tolerante diferite la poluare, analiza tipurilor de licheni este un bun indicator al nievlului de poluare.
Lichenii pot fi gasiti intr-o mare varietate de haitate- des chiar in zone in acre nu creste nimic altceva, dar sunt foarte sensibili la poluarea atmosferica. Tipul de lichean prezent sau absent, este un indicator al gradului de poluare dintr-o anumita zona.
O analiza a lichenilor dintr-o zona, poate fi facuta pentru determinarea gradului de poluare dintr-o zona. Se poate face in orice perioada a anului.




6) EFECTUL ASUPRA LACURILOR ŞI ECOSISTEMELOR ACVATICE

Unul dintre efectele directe ale ploii acide este cel asupra lacurilor şi ecosistemelor acvatice.
Există câteva căi prin care chimicalele acide pot pătrunde în lacuri. Unele substanţe chimice există ca particule uscate în aer, în timp ce altele pătrund în lacuri ca particule ude, precum ploaia, zăpada, lapoviţa, ceaţa. În plus, lacurile pot fi considerate ca nişte “chiuvete” ale pământului, unde este condusă apa ploilor ce cad pe pământ. Ploaia acidă, care cade pe pământ, spală substanţele nutritive din sol şi poartă metalele toxice eliberate din sol spre lacuri.
O altă cale prin care acizii ajung în lacuri se petrece primăvara, prin topirea zăpezilor, când acizii şi chimicalele pătrund în sol, fiind purtate spre râuri şi lacuri. Aceasta cauzează o schimbare drastică a pH-ului lacurilor. Ecosistemul acvatic nu are timp să ajusteze brusca schimbare. În plus, primăvara este un anotimp vulnerabil pentru multe specii, fiind perioada de reproducere pentru amfibieni, peşti şi insecte. Multe dintre aceste specii îşi depun ouăle în apă, iar schimbarea bruscă a pH-ului este periculoasă, deoarece aceşti acizi pot provoca puilor malformaţii sau pot chiar anihila întreaga specie, din moment ce aceştia petrec o mare parte din viaţă circulând prin apă.
Acesta este un tabel în care sunt înscrise pe scurt efectele nivelului pH-ului asupra formelor de viaţă din ecosistemele acvatice.
NIVELUL pH-ULUI
<6



<5,5
<5

<4 EFECTE
Formele de mâncare primare mor; ex. muştele de mai sunt surse importante de viaţă pentru peşti. Ele nu pot supravieţui la acest nivel al pH-ului.
*Puii nu pot trăi.
*Din cauza lipsei de hrană apar mulţi adulţi cu malformaţii.
*Peştii mor prin sufocare.
*Toţi peştii dispar.
*Dispar şi celelalte forme de viaţă, dacă mai există.

Peştii, fiind membrii primari ai lanţului trofic, reprezintă hrană pentru multe specii de animale, printre care se numără şi omul. Din cauza materialelor toxice, precum mercurul, depozitate în peşti ca rezultat al ploilor acide, poate deveni periculos pentru oameni să consume peşte.
Amfibienii sunt deasemenea afectaţi, la fel ca peştii, ei neputându-se reproduce într-un mediu acid.
Ştiaţi că:
•În doar 10 ani, din 1961 până în 1971, Lacul Lumsden din frumoasa regiune Killamey din Ontario, Canada, a trecut de la un pH de 6,8 la unul de 4,4. Aceasta este o mărire a acidităţii de aproape 200 de ori.
Ploaia acidă cade, de asemenea, şi în râuri, lacuri si mlaştini. Acolo unde este zăpadă iarna, apele locale devin dintr-o dată mai acide în momentul în care zăpada se topeşte primăvara.. Marea majoritate a apelor naturale sunt aproape de neutrul chimic, nici acide, nici alcaline: pH-ul lor este undeva între 6 şi 8. În Munţii Adirondack din SUA, o pătrime din lacuri şi iazuri sunt acide, şi multe dintre ele şi-au pierdut deja peştii. Toate râurile majore ale Norvegiei au fost scuturate de ploaia acidă, reducând drastic populaţia de somon şi păstrăv.

IV. EFORTURILE DE A CONTROLA PLOAIA ACIDĂ

Cea mai bună metodă împotriva ploii acide este prin reducerea cantităţii de dioxid de sulf şi a oxizilor de azot emanaţi de centrale, de autovehiculele motorizate şi de fabrici. Cea mai simplă metodă de a reduce din aceste emanaţii este folosirea în cantităţi mai mici a energiei provenită din combustibilii fosili. Fiecare, personal, poate ajuta. De fiecare dată când un consumator cumpără un dispozitiv de micşorare a energiei, adaugă izolare la casă sau ia autobuzul până la serviciu, automat el/ea conservă energie şi ca urmare luptă împotriva ploii acide.
Desi costurile echipamentelor antipoluante ca arzatoare, filtre sau instalatii de spalare sunt mari, costurile stricaciunilor cauzate mediului si vietii omenesti se estimeaza a fi si mai mari, pentru ca ele pot fi ireversibile. Chiar daca in prezent se iau masuri de prevenire, pina la 500.000 de lacuri din America de Nord si peste 118 milioane metri cubi de copaci din Europa se vor distruge probabil, inainte de sfarsitul deceniului din cauza ploii acide.