Tin tức
Mưa axit là gì?
Mưa axit đề cập đến một hỗn hợp vật chất lắng đọng, cả ướt và khô, đến từ bầu khí quyển có chứa nhiều hơn lượng axit nitric và sulfuric bình thường. Nói một cách đơn giản, nó có nghĩa là mưa có bản chất axit do sự hiện diện của một số chất ô nhiễm trong không khí do ô tô và các quá trình công nghiệp gây ra.
Mưa axit được định nghĩa một cách dễ dàng là mưa, sương mù, mưa tuyết hoặc tuyết đã được tạo thành axit bởi các chất ô nhiễm trong không khí do kết quả của nhiên liệu hóa thạch và các chất đốt công nghiệp chủ yếu phát ra Nitrogen Oxide (NOx) và Sulfur Dioxide (SO2). Tính axit được xác định trên cơ sở mức độ pH của các giọt nước bằng cách gán cho nó một số từ 0 đến 14, trong đó 0 đại diện cho tính axit cực độ và 14 đại diện cho tính bazơ bậc nhất (ngược lại với tính axit).
Theo EPA , “ Mưa axit, hay lắng đọng axit, là một thuật ngữ rộng bao gồm bất kỳ dạng kết tủa nào có thành phần axit, chẳng hạn như axit sulfuric hoặc axit nitric rơi xuống đất từ khí quyển ở dạng ướt hoặc khô. Điều này có thể bao gồm mưa, tuyết, sương mù, mưa đá hoặc thậm chí là bụi có tính axit. ”
Nước mưa bình thường có tính axit nhẹ với độ pH trong khoảng 5,3-6,0 vì carbon dioxide và nước có trong không khí phản ứng với nhau tạo thành axit cacbonic, là một axit yếu. Khi độ pH của nước mưa giảm xuống dưới phạm vi này, nó sẽ trở thành mưa axit.
Khi những khí này phản ứng với các phân tử nước và oxy trong số các hóa chất khác có trong khí quyển, các hợp chất hóa học có tính axit nhẹ như axit sunfuric và axit nitric được hình thành dẫn đến mưa axit. Mưa axit thường dẫn đến phong hóa các tòa nhà, ăn mòn kim loại và bong tróc sơn trên bề mặt.
Núi lửa phun trào có chứa một số chất hóa học có thể gây ra mưa axit. Ngoài ra, việc đốt nhiên liệu hóa thạch , vận hành các nhà máy và ô tô do hoạt động của con người là một vài lý do khác đằng sau hoạt động này.
Hiện tại, lượng lớn axit lắng đọng được chứng kiến ở đông nam Canada, đông bắc Hoa Kỳ và hầu hết châu Âu, bao gồm một phần của Thụy Điển, Na Uy và Đức. Ngoài ra, một số lượng axit lắng đọng được tìm thấy ở các khu vực Nam Á, Nam Phi, Sri Lanka và Nam Ấn Độ.
Các dạng mưa axit
Có hai hình thức mà sự lắng đọng axit xảy ra – ướt và khô.
1. Lắng đọng ướt
Khi gió thổi các hóa chất có tính axit trong không khí đến những nơi có thời tiết ẩm ướt, axit rơi xuống đất dưới dạng mưa, mưa đá, sương mù, tuyết hoặc sương mù. Nó loại bỏ axit khỏi khí quyển và lắng đọng chúng trên bề mặt trái đất.
Khi axit này chảy qua mặt đất, ảnh hưởng đến một số lượng lớn thực vật, động vật và đời sống thủy sinh. Nước từ cống chảy vào sông, kênh, rạch và bị trộn lẫn với nước biển, từ đó ảnh hưởng đến sinh cảnh biển.
2. Lắng đọng khô
Nếu gió thổi các hóa chất có tính axit trong không khí đến các khu vực có thời tiết khô ráo, các chất ô nhiễm có tính axit sẽ bay thành bụi hoặc khói và rơi xuống đất dưới dạng các hạt khô.
Chúng dính vào mặt đất và các bề mặt khác như ô tô, nhà cửa, cây cối và các tòa nhà. Gần 50% chất ô nhiễm có tính axit trong khí quyển rơi trở lại thông qua quá trình lắng đọng khô. Các chất ô nhiễm có tính axit này có thể bị mưa bão cuốn trôi khỏi bề mặt trái đất.
Mưa axit được phát hiện từ những năm 1800 trong cuộc Cách mạng Công nghiệp. Một nhà hóa học người Scotland, Robert Angus Smith, là người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng này vào năm 1852 như một mối quan hệ giữa mưa axit và ô nhiễm khí quyển ở Manchester, Anh. Nhưng để gây được sự chú ý của công chúng thì phải tính ở thời điểm những năm 1960.
Thuật ngữ mưa axit được đặt ra vào năm 1972 khi NY Times công bố các báo cáo về các tác động của biến đổi khí hậu bắt đầu phát sinh do sự xuất hiện của mưa axit trong Rừng thực nghiệm Hubbard Brook ở New Hampshire.
Nguyên nhân của mưa axit
Cả nguồn tự nhiên và nhân tạo đều được biết là đóng vai trò trong việc hình thành mưa axit. Tuy nhiên, nguyên nhân chủ yếu là do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch dẫn đến phát thải khí sulfur dioxide (SO2) và nitơ oxit (NOx).
1. Nguồn tự nhiên
Tác nhân tự nhiên chính gây ra mưa axit là khí thải của núi lửa. Núi lửa thải ra khí tạo axit để tạo ra lượng mưa axit cao hơn bình thường hoặc bất kỳ hình thức kết tủa nào khác như sương mù và tuyết ở mức độ ảnh hưởng đến lớp phủ thực vật và sức khỏe của cư dân xung quanh.
Thảm thực vật thối rữa, cháy rừng và các quá trình sinh học trong môi trường cũng tạo ra khí tạo mưa axit. Dimethyl sulfide là một ví dụ điển hình về chất góp phần sinh học chính cho các nguyên tố chứa lưu huỳnh vào khí quyển. Các tia sáng chiếu vào tự nhiên cũng tạo ra các oxit nitric phản ứng với các phân tử nước thông qua hoạt động điện để tạo ra axit nitric, do đó tạo thành mưa axit.
2. Nguồn nhân tạo
Các hoạt động của con người dẫn đến phát thải khí hóa học như lưu huỳnh và nitơ là những nguyên nhân chính gây ra mưa axit. Các hoạt động bao gồm các nguồn ô nhiễm không khí thải ra khí lưu huỳnh và nitơ như các nhà máy, cơ sở sản xuất điện và ô tô.
Đặc biệt, việc sử dụng than để sản xuất điện là nguyên nhân lớn nhất gây ra khí thải dẫn đến mưa axit. Ô tô và các nhà máy cũng thải ra môi trường nhiều khí thải hàng ngày vào không khí, đặc biệt là ở các khu vực công nghiệp hóa cao và các khu vực đô thị có lượng xe ô tô lưu thông lớn.
Những khí này phản ứng trong khí quyển với nước, oxy và các hóa chất khác để tạo thành các hợp chất có tính axit khác nhau như axit sulfuric, amoni nitrat và axit nitric. Do đó, những khu vực này hứng chịu lượng mưa axit cực lớn.
Các cơn gió hiện có thổi các hợp chất có tính axit này qua các khu vực rộng lớn xuyên biên giới và chúng rơi trở lại mặt đất dưới dạng mưa axit hoặc các dạng kết tủa khác. Khi đến trái đất, nó chảy trên bề mặt, hấp thụ vào đất và đi vào sông hồ và cuối cùng trộn với nước biển.
Các khí tức là sulfur dioxide (SO2) và nitơ oxit (NOx) chủ yếu là khí xuất hiện từ quá trình phát điện bằng cách đốt than và gây ra mưa axit.
Ảnh hưởng của mưa axit
Mưa axit gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường thế giới và sức khỏe cộng đồng.
1. Ảnh hưởng đến môi trường nước
Mưa axit có thể rơi trực tiếp vào các thủy sinh hoặc chảy ra khỏi rừng, đường và đồng ruộng để chảy ra suối, sông, hồ. Trong một khoảng thời gian, axit sẽ tích tụ trong nước và làm giảm độ pH tổng thể của thủy vực.
Thực vật và động vật thủy sinh cần một mức độ pH cụ thể khoảng 4,8 để tồn tại. Nếu mức độ pH giảm xuống dưới thì các điều kiện trở nên bất lợi cho sự tồn tại của các sinh vật thủy sinh.
Xu hướng mưa axit làm thay đổi nồng độ pH và nhôm ảnh hưởng lớn đến nồng độ pH trong nước bề mặt, do đó ảnh hưởng đến cá cũng như các dạng sống thủy sinh khác. Ở mức độ pH dưới 5, hầu hết trứng cá không thể nở. Độ pH thấp hơn cũng có thể giết chết cá trưởng thành.
Mưa axit chảy từ các khu vực lưu vực vào sông và hồ cũng đã làm giảm đa dạng sinh học do sông và hồ trở nên axit hơn. Các loài bao gồm cá, thực vật và các loại côn trùng trong một số hồ, sông và suối đã bị giảm và một số thậm chí bị loại bỏ hoàn toàn do mưa axit dư thừa chảy vào nước.
2. Ảnh hưởng đến rừng
Nó làm cho cây dễ bị bệnh tật, thời tiết khắc nghiệt và côn trùng phá hủy lá, làm hỏng vỏ và kìm hãm sự phát triển của chúng. Rừng bị thiệt hại do mưa axit thể hiện rõ nhất ở Đông Âu – đặc biệt là Đức, Ba Lan và Thụy Sĩ.
3. Ảnh hưởng đến đất
Mưa axit ảnh hưởng lớn đến hóa học và sinh học của đất. Nó có nghĩa là các vi sinh vật trong đất và hoạt động sinh học cũng như các thành phần hóa học của đất như độ pH của đất bị phá hủy hoặc đảo ngược do tác động của mưa axit.
Đất cần duy trì mức độ pH tối ưu để hoạt động sinh học diễn ra liên tục. Khi mưa axit thấm vào đất, đồng nghĩa với độ pH của đất cao hơn, làm hỏng hoặc đảo ngược các hoạt động sinh học và hóa học của đất. Do đó, các vi sinh vật đất nhạy cảm không thể thích ứng với sự thay đổi của pH sẽ bị giết.
Độ chua cao của đất cũng làm biến tính các enzym đối với các vi sinh vật trong đất. Trên cùng một bề rộng, các ion hydro của mưa axit rửa trôi các khoáng chất và chất dinh dưỡng quan trọng như canxi và magiê.
4. Thảm thực vật và rừng trồng
Tác hại của mưa axit đối với đất và lượng bồi tụ khô hạn cao đã làm tàn phá không ngừng các khu rừng ở độ cao và lớp phủ thực vật vì chúng hầu hết bị bao quanh bởi sương mù và mây có tính axit. Bên cạnh đó, ảnh hưởng trên diện rộng của mưa axit đối với sự hài hòa sinh thái đã dẫn đến sự phát triển còi cọc, thậm chí làm chết một số khu rừng và thảm thực vật.
5. Ảnh hưởng đến kiến trúc và tòa nhà
Mưa axit trên các tòa nhà, đặc biệt là những công trình xây dựng bằng đá vôi, phản ứng với các khoáng chất và ăn mòn chúng. Điều này làm cho tòa nhà yếu và dễ bị mục nát. Các tòa nhà hiện đại, ô tô, máy bay, cầu thép và đường ống đều bị ảnh hưởng bởi mưa axit. Những thiệt hại không thể thay thế được có thể gây ra cho các tòa nhà di sản cũ.
6. Ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng
Khi ở trong khí quyển, khí lưu huỳnh điôxít và ôxít nitơ và các dẫn xuất vật chất hạt của chúng như sunfat và nitrat, làm giảm tầm nhìn và có thể gây tai nạn, dẫn đến thương tích và tử vong. Sức khỏe con người không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi mưa axit vì nước mưa axit quá loãng có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.
Tuy nhiên, các chất lắng đọng khô còn được gọi là các hạt dạng khí trong không khí mà trong trường hợp này là các ôxít nitơ và điôxít lưu huỳnh có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khi hít phải. Nồng độ axit lắng đọng ở dạng khô trong không khí tăng cao có thể gây ra các vấn đề về phổi và tim như viêm phế quản và hen suyễn.
7. Các tác động khác
Mưa axit dẫn đến phong hóa các công trình, ăn mòn kim loại, bong tróc sơn trên bề mặt. Các tòa nhà và cấu trúc làm bằng đá cẩm thạch và đá vôi là những tòa nhà đặc biệt bị hư hại do mưa axit do phản ứng của axit trong mưa và các hợp chất canxi trong cấu trúc.
Các hiệu ứng thường thấy trên các bức tượng, bia mộ cũ, di tích lịch sử và các tòa nhà bị hư hại. Mưa axit cũng ăn mòn các kim loại như thép, đồng, đồng và sắt.
Giải pháp cho mưa axit
1. Xử lý khí thải công nghiệp hiệu quả
Hầu hết năng lượng điện hỗ trợ các yêu cầu năng lượng ngày nay đến từ việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch như dầu, khí đốt tự nhiên và than đá tạo ra các oxit nitơ (NOx) và sulfur dioxide (SO2) là nguyên nhân chính gây ra mưa axit. Đốt than phần lớn tạo ra khí thải SO2 trong khi khí thải NOx chủ yếu là từ đốt cháy nhiên liệu hóa thạch.
Rửa than, sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh thấp, và sử dụng các thiết bị được gọi là “máy lọc” có thể cung cấp các giải pháp kỹ thuật đối với phát thải SO2. “Chà rửa” còn được gọi là khử lưu huỳnh bằng khí thải (FGD) thường hoạt động để loại bỏ hóa học SO2 khỏi các khí để lại khói thuốc.
Nó có thể khử tới 95% lượng khí SO2. Các cơ sở sản xuất điện cũng có thể chuyển sang sử dụng nhiên liệu thải ra ít khí SO2 hơn như khí đốt tự nhiên thay vì đốt than. Các phương pháp này được gọi đơn giản là chiến lược giảm phát thải.
Tương tự, phát thải NOx từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch của ô tô được giảm thiểu bằng cách sử dụng các bộ chuyển đổi xúc tác. Bộ chuyển đổi xúc tác được cố định trên hệ thống ống xả để giảm phát thải NOx. Cải tiến xăng để đốt sạch hơn cũng là một chiến lược để giảm phát thải khí NOx.
2. Khôi phục môi trường bị hư hỏng
Sử dụng đá vôi hoặc vôi, một quá trình được gọi là bón vôi, là một thực hành mà mọi người có thể làm để sửa chữa những thiệt hại do mưa axit gây ra cho các hồ, sông và suối. Thêm vôi vào nước bề mặt có tính axit sẽ cân bằng độ axit. Đó là một quy trình đã được sử dụng rộng rãi, chẳng hạn như ở Thụy Điển, để giữ độ pH của nước ở mức tối ưu.
Mặc dù vậy, bón vôi là một phương pháp tốn kém và phải thực hiện nhiều lần. Hơn nữa, nó chỉ đưa ra một giải pháp ngắn hạn với chi phí giải quyết các thách thức lớn hơn về phát thải SO2 và NOx và các rủi ro đối với sức khỏe con người. Tuy nhiên, nó giúp khôi phục và cho phép sự tồn tại của các dạng sống dưới nước bằng cách cải thiện nước bề mặt bị axit hóa mãn tính.
3. Sử dụng nguồn năng lượng thay thế
Bên cạnh nhiên liệu hóa thạch, có rất nhiều nguồn năng lượng thay thế có thể tạo ra năng lượng điện. Chúng bao gồm năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời , thủy điện và năng lượng hạt nhân.
Khai thác các nguồn năng lượng này có thể cung cấp các giải pháp thay thế năng lượng điện hiệu quả thay vì sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Pin nhiên liệu, khí đốt tự nhiên và pin cũng có thể thay thế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch như những nguồn năng lượng sạch hơn.
4. Hành động của cá nhân, quốc gia / tiểu bang và quốc tế
Hàng triệu người, trực tiếp và gián tiếp, góp phần phát thải khí SO2 và NOx. Giảm thiểu thách thức này đòi hỏi các cá nhân phải được thông tin nhiều hơn về tiết kiệm năng lượng và các cách giảm phát thải như: tắt đèn hoặc các thiết bị điện khi không sử dụng chúng; sử dụng phương tiện công cộng; sử dụng các thiết bị điện tiết kiệm năng lượng; và sử dụng các loại xe hybrid hoặc những loại có lượng khí thải NOx thấp.
