باران اسیدی

[Fatemehjedarihashemi]

در ایالات متحده آمریکا، چاپ مقاله‌ای در نیویورک تایمز در رابطه با اثرات مخرب باران اسیدی روی جنگل‌های نیوهمشایر توجهات عمومی را به خود جلب کرد. از انقلاب صنعتی تاکنون، انتشار اکسیدهای نیتروژن و گوگرد افزایش یافته است. صنایع شیمیایی، فلزی و نیروگا‌ه‌هایی که از سوخت فسیلی مخصوصا زغال‌سنگ استفاده می‌‌کنند، از دلایل اصلی انتشار اکسید سولفور هستند.

مواد شیمیایی اسیدی

مهم‌ترین گازی که منجر به اسیدی شدن باران می‌گردد، سولفور دی اکسید (SO2) است. البته اهمیت اکسیدهای نیتروژن به دلیل کنترل‌های سنگین اعمال شده روی انتشار اکسیدهای گوگرد، در حال بیشتر شدن است. تخمین زده می‌شود هر سال میزان ۷۰ میلیون تن SO2 از سوزاندن سوخت‌های فسیلی در صنایع، ۲.۸ میلیون تن از آتش‌سوزی در جنگل‌ها / مراتع و در نهایت ۷ – ۸ میلیون تن در اثر فوران آتش‌فشان‌ها به هوای اطراف وارد می‌شود.

فعالیت‌های انسانی

بسیاری از ترکیبات گوگرد و نیتروژن به دلیل فعالیت‌های انسانی تولید می‌شوند. این اقدامات شامل تولید برق، بهره‌برداری از کارخانه‌ها و صنایع حمل‌ونقل می‌گردد. نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز در میان آلوده‌ترین صنایع جهان جای دارند. البته این نکته حائز اهمیت است که آلودگی‌ها ممکن است صدها کیلومتر قبل از تبدیل به اسید جابه‌جا شوند.

در گذشته کارخانه‌ها دودکش‌های کوتاهی برای انتشار گازهای خروجی داشتند. اما امروزه متاسفانه تنها به دلیل حفظ محیط اطراف از آلودگی، از دودکش‌های بلند استفاده می‌کنند. این آلودگی‌‌ها با باد جابه‌جا می‌شوند و مناطق کوهستانی و جنگلی به دلیل بارش بیشتر، آسیب مخرب‌تری می‌بینند.

مبانی شیمی

هنگامی که در آسمان ابر وجود دارد، واکنش SO2 با آب سریع‌تر به وقوع می‌پیوندد. این امر به دلیل آن است که واکنش در قطرات آب موجود در ابر بهتر صورت می‌گیرد.
pH

«پی‌اچ» (pH) – مخفف potential of hydrogen – یک کمیت لگاریتمی است که میزان اسیدی یا بازی بودن مواد را مشخص می‌کند. بیشتر آبزیان فقط در pH بین ۵ تا ۹ زنده می‌مانند. هرچه pH کمتر باشد، ماده یا محلول اسیدی‌تر و هر چه بیشتر باشد، محلول بازی‌تر است.

در علم شیمی به لگاریتم معکوس غلظت یون‌های هیدروژن در یک محلول pH‌ آن گفته می‌شود. این مقیاس از 0 تا 14 متغیر است و مقدار کمتر از ۷ را اسیدی و بیشتر از ۷ را «بازی یا قلیایی» (basic or alkaline) و محدوده ۷ را خنثی در نظر می‌گیرند.

آب‌کافت

SO2 در آب ابتدا حل می‌گردد و سپس مانند کربن دی اکسید در سلسله‌ای از واکنش‌های تعادلی «آب‌کافت» (hydrolyzes) می‌شود. این واکنش‌ها به شرح زیر است.

SO2 (g) + H2O ⇌ SO2·H2O
SO2·H2O ⇌ H+ + HSO3-
HSO3- ⇌ H+ + SO32-

اکسیداسیون

بسیاری از واکنش‌های آبی گوگرد را از گوگرد چهار ظرفیتی به گوگرد شش ظرفیتی اکسید می‌‌کنند که منجر به تولید سولفوریک اسید می‌گردد. مهم‌ترین واکنش‌‌های اکسیدکننده عبارتند از واکنش با ازون، هیدروژن پرکسید و اکسیژن. البته این نکته را باید در نظر گرفت که با حضور ذرات آهن و منگنز در قطرات ابر، این واکنش‌ها تسریع می‌شوند.

بارش اسید

بارش تر: «بارش تر» هنگامی به وقوع می‌پیوندد که نزولات آسمانی مانند باران و برف با خود اسید را به سطح زمین برسانند.

بارش خشک: بارش خشک اسیدی نیز ممکن است در غیاب باران و برف اتفاق بیفتد. این پدیده که مسئول ۲۰ – ۶۰ درصد بار‌ش‌های اسیدی است هنگامی اتفاق می‌افتد که ذرات و گازها روی زمین، گیاهان و سطوح دیگر بچسبند یا با آن‌ها تماس پیدا کنند.