Energia ja keskkond

Mis on happevihm ja selle tekitatud kahju taastamise viisid

Mis on happevihm ja selle tekitatud kahju taastamise viisid


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Happevihm võib avaldada tõsist mõju keskkonnale - eriti veekeskkonnale ja pinnasele. Kuigi on võetud meetmeid paljude seda põhjustavate heitkoguste puhastamiseks, on kahju juba tehtud paljudele looduskeskkondadele kogu maailmas.

Tunneli lõpus on aga valgust. Selgub, et on olemas mõned meetodid, mida saab kasutada happevihmade loodusmaailma mõju vähendamiseks ja ümberpööramiseks.

Mis on happevihm ja mis seda põhjustab?

Nagu te oma keskkooliajast mäletate, tekib vääveldioksiidi (SO2) ja lämmastikoksiidid (NOX) eralduvad atmosfääri ja
tuule- ja õhuvoolude kaudu. Need saasteained reageerivad atmosfääris olevate veemolekulide, samuti hapniku ja muude kemikaalidega, moodustades väävel- ja lämmastikhapped.

Seejärel segunevad need happed atmosfääris suurema hulga vee ja muude materjalidega, enne kui need happevihmana maapinnale langevad.

SEOTUD: PÄIKESERAKUD, MIS VÕIVAD RAADI ENERGIAT SADEMEST

Nähtus tuvastati esmakordselt juba 1800ndatel aastatel, tööstusrevolutsiooni kõrgajal. Inglismaal Manchesteris töötav šoti keemik Robert Angus Smith tegi seose happevihmade ja atmosfääri saasteainete vahel.

Väike kogus vääveldioksiidi ja dilämmastikoksiide on keskkonna looduslikud komponendid ja pärinevad sellistest allikatest nagu vulkaanid, välgu elektrilahendus jne. Kuid tänapäeval leitud palju suuremad happevihmad pärinevad inimeste tööstuslikust tegevusest - eriti põlemisel fossiilkütused.

Praegu on nende oksiidide kõige levinumad allikad:

  • Fossiilkütuste põletamine elektri tootmiseks. Kaks kolmandikku SO-st2 ja neljandik NO-stX atmosfääris pärinevad elektrigeneraatoritest.
  • Sõidukite ja raskete seadmete heitgaasid.
  • Tootmine, nafta rafineerimistehased ja muud tööstusharud.

Nende saasteainete üks suur probleem on see, et neid saab enne happevihma tekitamist kanda väga pikki vahemaid. See tähendab, et riigid võivad tööstustegevuse tagajärgi kannatada kaugel, mitte ainult kohapeal.

Milliseid happevihmade vorme on olemas?

Happevihm võib tekkida või ladestuda kahel erineval viisil:

  • Märg ladestumine
  • Kuiv sadestamine

Märg sadestumine on see, mida me enamasti nimetame happevihmadeks. Siin langevad atmosfääris tekkinud väävel- ja lämmastikhapped maapinnale, mida kannab vihm, lumi, udu või rahe.

Kuiv sadestumine seevastu koosneb atmosfääri sadestustest niiskuse puudumisel.

"Happelised osakesed ja gaasid võivad pinnale (veekogud, taimestik, hooned) kiiresti sadestuda või võivad atmosfääri transportimisel reageerida, moodustades suuremaid osakesi, mis võivad olla inimeste tervisele kahjulikud. Kui kogunenud happed pestakse järgmise vihma poolt pinnalt , see happeline vesi voolab üle ja läbi maa ning võib kahjustada taimi ja elusloodust, näiteks putukaid ja kalu. " - EPA.

Kuiva või märja sadestumise summa dikteerib mõjutatud piirkonna sademete hulk. Näiteks kõrbetes on kuiva ladestumist rohkem kui kusagil, kus aastas sajab mitu sentimeetrit vihma.

Mis on happevihma pH?

Mõiste happevihm on huvitav, kuna tavaline vihm on keskmiselt ka kergelt happeline. Tavaliselt on puhtal vihmal a pH vahemikus 5 kuni 5,6.

Nagu te ilmselt teate, jääb pH skaala vahemikku 0 kuni 14 ja mõõdab vesilahuse suhtelist happelisust või aluselisust, mis on määratud vesinikioonide sisalduse (H +) järgi. Kaalu leiutas Taani teadlane Søren Sørensen 1909. aastal.

See on logaritmiline skaala ja iga pH ühik esindab happesuse kümnekordset suurenemist.

Võrdluseks on destilleeritud puhas vesi a pH 7 ja akus sisalduval happel võib olla a pH 0. PH-skaala teises otsas on valgendil a pH umbes 12,6 ja vedeliku äravoolu puhastusvahendid kunipH 14.

Regulaarne vihm on kergelt happeline põhjuseks lahustunud süsinikdioksiidil, mis moodustab süsihappe. Happevihmad seevastu kipuvad a pH vahemikus 4,2 kuni 4,4.

See pH langus puhta vihma ja happelise vihma vahel tähendab, et viimane võib olla tunduvalt happelisem.

Mõnel juhul on happevihma pH registreeritud nii madalaks kui 3 - sarnane äädika pH-ga. Veel madalam näitaja registreeriti kunagi 1982. aastal, kui USA läänerannikul mõõdeti udu pH a pH 1,8!

Miks on happevihm keskkonnale kahjulik?

Happevihm võib looduskeskkonda uskumatult kahjustada. Ökoloogiliselt võib öelda, et happevihmad on veekeskkondades, nagu ojad, järved ja sood, palju hävitavamad.

Happeline vihm võib ja muudab dramaatiliselt nende keskmiste keskmist pH-d, tappes potentsiaalselt paljusid kalaliike ja muid veeorganisme, mis on kohanenud kõrgema pH-ga.

Paljudel veeorganismidel on nn kriitiline pH-tase, milles nad suudavad ellu jääda. Näiteks kipuvad teod tugevasti kannatama madalama pH kui pH 6, lendavad umbes pH 5,5ja konnad kuskil piirkonnas pH 4.

Kalade jaoks võib madal pH-tase takistada ka nende munade koorumist. Kõik need mõjud kalduvad dramaatiliselt vähendama nende ökosüsteemide bioloogilist mitmekesisust.

Kui happevihm tungib pinnasesse ja imbub pinnasesse, võib see leostada mulla- ja saviosakestest mürgiseid metalle nagu alumiinium, kaadmium ja elavhõbe, mis seejärel voolavad ojadesse ja järvedesse. Näiteks, mida happelisem on vihm, seda rohkem eraldub alumiiniumi, mis suurendab saasteprobleeme.

Happevihm eemaldab mullast ka suure hulga kaltsiumikatioone, mis on kohaliku ökoloogia jaoks oluline mineraal. Selle märkimisväärne kaotus võib puid, taimi ja põllukultuure kahjustada ja isegi tappa.

Alumiiniumi on pikka aega peetud mageveeorganismidele väga mürgiseks ja see võib halvasti mõjutada ka maismaaökosüsteeme. Veekeskkonnas on alumiinium eriti tugev toksiin selliste nakkust hingavate organismide jaoks nagu kalad ja selgrootud.

Suurte alumiiniumiannustega kokkupuude põhjustab vereplasma- ja hemolümfi (selg ekvivalent verest selgrootutel) probleeme ning võib lõpuks põhjustada kahjustatud loomade osmoregulatsiooni (vedelike ja elektrolüütide reguleerimine organismides) rikkeid. Eriti kalade puhul vähendab alumiinium nende lõpuste efektiivsust ja võib põhjustada lõpuste rakkude surma.

Alumiinium võib koguneda ka magevee selgrootutesse. Sellel on koputavat mõju kõigile imetajatele ja lindudele kiskjatele.

Maal võib happevihmade tagajärjel pinnasesse pestud alumiinium kahjustada taimede peeneid juurestikke. Nagu mõnel veeloomal, mõjutab alumiiniumi olemasolu piisavas kontsentratsioonis süsteeme, mis on olulised elutähtsate toitainete omastamiseks.

"Kõrgel kõrgusel võivad happeline udu ja pilved puude lehestikust toitaineid eraldada, jättes neile pruunid või surnud lehed ja nõelad. Puud ei suuda siis päikesevalgust vähem vastu võtta, mistõttu nad on nõrgad ja taluvad vähem külmumistemperatuure." - EPA.

Alumiinium koguneb ka taimedesse, nagu mõned selgrootud, mõjutades omakorda kogu toiduahelat.

Happevihm võib ka taimi otse kahjustada ja lõpuks tappa. Lisaks mulla hapestamisele võib happevihm põhjustada ka veetao vältimiseks mõnes taimes arenenud vahaste lehenahkade kuivamist.

Selle tulemuseks on lõppkokkuvõttes liigne veekadu taimest atmosfääri. Mõjutatud taimed kuivavad ja hävivad. Seda kogevad taimed näitavad tavaliselt lehtede veenide vahel kollasust.

Taime sisekudede suurenenud hapestumine võib põhjustada ka oluliste mineraalide lahustumist, nõrgendades seda surmavalt.

Pinnase hapestumine mõjutab dramaatiliselt ka mulla mikroobide bioloogilist mitmekesisust. Mõned mikroobid ei talu madalat pH-d ja seetõttu tapetakse.

Happevihm võib olla madalale rannikuvette ka väga kahjulik. Ookeani hapestumine võib takistada mereselgrootutel lubjastunud eksoskelettide tõhusat loomist.

Korallid on eriti tundlikud madalama pH taseme suhtes, kus nende kaltsiumkarbonaadi luustikud võivad lahustuda. Igasugune mõju ookeani toiduahela madalamatele liikmetele avaldab mõju ka teistele kõrgematele mereloomadele.

Kokkuvõtteks võib öelda, et happevihmade kolm peamist mõju keskkonnale on (Washingtoni ülikooli nõusolekul):

  • Magevee elupaigad muutuvad nii happeliseks, et loomad ei saa neis enam elada.
  • Paljude mullamineraalide lagunemisel tekivad metalliioonid, mis seejärel äravoolus pestakse, põhjustades mitmeid tagajärgi:
    • Mürgiste ioonide, näiteks Al3+, veevarustusse.
    • Oluliste mineraalide nagu Ca kadu2+, mullast, puude tapmine ja põllukultuuride kahjustamine.
  • Atmosfääri saasteaineid saab tuulevoolude abil hõlpsasti liigutada, mistõttu happe- ja vihmamõjud on kaugel sellest, kus saasteained tekivad.

Kas happevihm on inimesele kahjulik?

Lisaks tõsisele kahjule võib happevihm keskkonnale põhjustada kahjulikku mõju ka hoonetele, ajaloolistele mälestusmärkidele ja kujudele, eriti lubjakivist ja marmorist.

See võib mõjutada ka inimeste tervist.

Kuigi see pole otsene, iseenesest, happelist vihma moodustavad õhus olevad tahked osakesed võivad sissehingamisel aidata kaasa südame- ja kopsuprobleemidele, eriti astma ja bronhiidiga inimestele. NOx võib põhjustada ka osooni tekkimist maapinnal, mis sisse hingates võib soodustada tõsiseid kopsuprobleeme nagu krooniline kopsupõletik ja emfüseem.

Happeline vihm suuremal kõrgusel võib põhjustada ka paksu happelise udu tekkimist, mis mõjutab nähtavust ning ärritab silmi ja nina.

Kas happevihmadel on positiivseid mõjusid?

Nagu selgub, on happevihmadel tegelikult huvitavaid positiivseid mõjusid. Näiteks on leitud, et happevihmad võivad aidata vähendada metaani looduslikku tootmist - tugevamat kasvuhoonegaasi kui süsinikdioksiid.

Seda on märgatud eriti märgaladel. On tõestatud, et happevihma väävlisisaldus piirab sellises keskkonnas leiduvate metaani tootvate mikroobide aktiivsust.

Kuidas mõjutab happevihm pinnast?

Muld on kogu maismaal elamise üks põhialuseid. Selle oluline kahjustamine mõjutab dramaatiliselt kogu maismaal asuvaid ökosüsteeme.

Kui mulla keemiline ja toiteväärtus on ammendunud, võivad kogu ökosüsteemid kokku variseda. Seetõttu on kriitilise tähtsusega happevihmade mõju mullale kõrvaldamine või vähemalt nii palju kui võimalik vähendamine.

Oleme juba maininud mõningaid ülaltoodud happevihmade peamisi mõjusid mullale, kuid mõnel juhul suudavad metsad, ojad ja järved, kus on happevihmad, mõju puhverdada. Puhverdamine on ökosüsteemi võime taluda happevihmade suurenemist happevihmadest.

See sõltub täielikult paljudest teguritest. Kaks peamist neist on mulla paksus ja koostis ning selle all oleva aluspõhja tüüp.

Näiteks suudavad paksema pinnasega kaltsiumi-, lubjakivi- või marmoririkkad alad vihmavees hapet paremini neutraliseerida. Seda seetõttu, et lubjakivi ja marmor on leeliselisemad (aluselised) ja toodavad vees lahustatuna kõrgemat pH-d.

Kohtades, kus aluseks olev geoloogia ja lisaks mulla keemia ei suuda puhastada happevihmade mõjusid, võib mulla hapestumine olla laastav. See eemaldab mullast elutähtsad mineraalid, mis võivad hävitada olemasolevad taimed ja ohustab ka metsa tootlikkuse tulevikku.

Happelised mullad põhjustavad taimede ja puude aeglasemat kasvu, kui neid otseselt ei hukata.

"Ameerika Ühendriikides Vermonti rohelistes mägedes ja New Hampshire'i valgetes mägedes 50% punast kuuske on varem surnud 25 aastat. Samuti on täheldatud olemasolevate puude kasvu vähenemist, mõõdetuna nende piirkondade puude kasvurõngaste suuruse järgi. "- airquality.org.uk.

Kuidas saab happevihmadest kahjustatud alasid taastada?

Nagu me juba nägime, võib happevihmade tekitatud kahju olla keskkonnale - eriti pinnasele ja veekeskkonnale - väga oluline. Kuigi loodusel on suur võime ennast ravida, on mõnikord vaja inimestel midagi ette võtta.

Siin on mõned viisid, kuidas inimesed saavad aidata happevihmade tekitatud kahju taastada.

1. Hapendatud veeteedesse võib lisada pulbrilist lubjakivi

Üks meetod hapete vihmade järvedele ja jõgedele tekitatud kahju kunstlikuks taastamiseks on pulbrilise lubjakivi sisseviimine. "Lupjamiseks" nimetatud kaltsiumkarbonaat ja muud lubjakivi leeliselised komponendid aitavad mõjutatud vete pH neutraliseerida.

Kuigi see on üsna lihtne lahendus, pole see kõige odavam meetod. Samuti on see alati vaid ajutine lahendus ja seda tuleb jätkata vahedega, kuni happevihm lakkab.

Seda on edukalt kasutatud sellistes kohtades nagu Norra ja Rootsi mõjutatud järvede ja jõgede taastamiseks. Teine suur lupjamise projekt viidi läbi ka Suurbritannias Walesis, kus 12 000 km, või nii, veeteed olid hapestunud.

See projekt toimus 2003. aastal Wye jõel (suur veetee, mis kulgeb Kesk-Walesist Severni suudmeni) ja tõi tegelikult tagasi lõhe nendesse piirkondadesse. Neid kalu polnud jões nähtud 1980ndate keskpaigast saadik.

2. Hapendatud pinnase taastamiseks on kasutatud ka kaltsiumipelleti "tekipommitamist"

Kaltsiumil põhinevaid lahuseid saab kasutada ka happevihmast kahjustatud muldade taastamiseks. Näiteks 1999. aastal 40 tonni kuivad kaltsiumipelletid jaotati a 29 aakrit veelahe Hubbard Brookis, USA-s New Hampshire'is. Pelletid levitati kopteriga mitme päeva jooksul.

Pelletid olid spetsiaalselt loodud selleks, et paljude aastate jooksul aeglaselt veekogusse liikuda ja mulla hapestumist neutraliseerida. Teadlased jälgisid metsa pooleteise aastakümne jooksul, et võrrelda piirkonda külgnevate vesikondadega, mis ei saanud sama kohtlemist.

"Ravi suurendas metsa vastupidavust suurematele häiretele," ütles üks uurimisrühmadest. "Kaltsiumiga töödeldud vesikonna puud suutsid piirkonda 1998. aastal tabanud tugeva jäätormi tagajärjel kiiremini taastuda."

3. Reguleerige tööstusi heitmete kontrollimiseks

See kõlab ilmselgelt, kuid üks tõhusamaid viise happevihmade poolt kahjustatud alade taastamiseks on väävel- ja dilämmastikoksiidide heitkoguste vähendamine kõige enam saastavates tööstusharudes. Peatades probleemi selle allikas, võimaldab see loodusel iseseisvalt taastuda.

Seda saab saavutada kivisöe pesemise, ainult vähese väävlisisaldusega söe põletamise või suitsupuhuritele ja korstnatele seadmete, mida nimetatakse puhastamiseks, paigaldamise teel. Seda nimetatakse ka suitsugaaside desulfuriseerimiseks (FGD), mis tavaliselt aitab SO2 keemiliselt kõrvaldada suitsuahela jätvatest gaasidest.

Need on uskumatult tõhusad ja suudavad eemaldada nii palju kui 95% heitgaasidest tulenev vääveldioksiid. Muidugi saab elektrijaamu muundada ka söe kasutamisest madala väävlisisaldusega kütusteks nagu maagaas või alternatiivsed energiavormid.

Sõidukite puhul on katalüsaatori kasutuselevõtt heitgaasisüsteemides keskne roll autode NOx-heitmete vähendamisel.

See on olnud eriti tõhus sellistes kohtades nagu USA ja Kanada, kus valitsuse määrused kehtestasid rohkem kui25 aastat tagasi sundida tööstusi oma tegevust koristama. Eelkõige 1970. aasta puhta õhu seadus ja 1991. aasta Kanada ja Ameerika Ühendriikide õhukvaliteedi leping.

Mõned 2015. aastast pärinevad uuringud on näidanud, et pärast aeglast alustamist on hapendatud pinnasel kiire taastumine Lääne-Ontario ja Maine laiemal alal.

4. Samuti aitab üleminek alternatiivsetele energiaallikatele

Teine strateegia, mida kasutatakse happevihmade peatamiseks ja tekitatud kahjude taastamiseks, on olnud alternatiivsete energiaallikate laialdane kasutuselevõtt elektri tootmiseks. Nende hulgas tuule-, geotermilise, päikese-, hüdro- ja tuumaenergia juht.

Kõrvaldades fossiilkütuste kasutamise vajaduse, kõrvaldavad need alternatiivsed energiaallikad vääveldioksiidi ja NOx saasteainete õhku eraldumise. Ja muidugi kehtib sama ka elektrisõidukitele ülemineku kohta.

Ja see on mähis.

Happevihmade mõju looduslikule ja ehitatud keskkonnale võib muutumatult tõsiseks osutuda. Õnneks on oluliste õigusaktide ja mõnede uuenduslike leevendusstrateegiate segu osutunud tõhusaks mõne kõige tõsisema kahju vähendamisel ja isegi tagasi pööramisel.

Kui riigid jätkavad oma püüdlusi oma heitkoguste puhastamiseks ja alternatiivsete energiaallikate kasutuselevõtu kiirendamiseks, on inimallikatest pärit happevihm loodetavasti minevik.


Vaata videot: The World in 2030 by Dr. Michio Kaku (Oktoober 2022).