باران اسیدی
باران اسیدی[1] به رسوبات مرطوب و خشک موادّ جوّی اشاره دارد که غلظت اسید نیتریک و سولفوریک در آنها زیاد است. این رسوبات مرطوب شامل مه، تگرگ، تگرگ ریز[3]، برف و همچنین باران است؛ منظور از رسوب خشک معمولاً گرد و غبار یا دود است.
باران اسیدی چگونه تشکیل میشود؟
باران اسیدی یک آلاینده ثانویه هوا محسوب میشود و مستقیماً در هوا منتشر نمیشود؛ بلکه، در نتیجه تخلیه دی اکسید سولفور (2SO) و دی اکسید نیتروژن (NOx) در جو تشکیل میشود. در جو، 2SO با مواد شیمیایی دیگر، در درجه اول آب و اکسیژن، واکنش نشان میدهد و اسید سولفوریک (2H2SO) تشکیل میشود؛ اکسیدهای نیتروژن واکنش نشان میدهند تا اسید نیتریک (3HNO) تشکیل شود. پس از تشکیل این مواد، بادهای موجود میتوانند این ترکیبات را به فواصل دور به طول صدها مایل، در سراسر کشور و در مرزهای ملی منتشر کنند.
اگرچه منابع طبیعی از قبیل فوران آتشفشانی و پوسیدگی مواد گیاهی میتواند این گازها را منتشر کنند، بیشترین انتشار در درجه اول حاصل از احتراق سوختهای فسیلی است. در آمریکا، تقریباً 67 درصد از SO2 و 25 درصد از NOx منتشرشده مربوط به نیروگاههای برقی است که از سوختهای فسیلی استفاده میکنند. منابع دیگر انتشار این گازها در درجه اول ماهیتی صنعتی دارند، از جمله ذوب آهن، ژنراتورهایی که با سوخت زغال سنگ کار میکنند و احتراق سوخت در موتور وسایل نقلیه.
باران اسیدی چگونه اندازهگیری میشود؟
همه اسیدها، از جمله باران اسیدی، با استفاده از مقیاس Ph اندازهگیری میشوند. مقیاس ph مبتنی بر گرایش یک ماده به انتشار یونهای هیدروژن در محلول است؛ مادهای که یونهای هیدروژن بیشتری آزاد کند، اسید قویتری است. مقیاس ph از مقدار صفر برای اسید بسیار قوی (باز بسیار ضعیف) تا رقم بالای 14 برای اسید بسیار ضعیف (باز بسیار قوی) را در بر میگیرد. اگر مبنای محاسبه ما 10 باشد، آبی که ph آن در سطح 4 است نسبت به آبی که ph آن در سطح 5 است، ده برابر اسیدیتر است. در طبیعت، به ندرت آب مقطر دارای ph با سطح 7 حتی در آب باران خالص دیده میشود. به این علت که دی اکسیدکربن طبیعی (CO2) در جوّ جذب آب باران میشود، اسید کربن ضعیفی تشکیل داده و سطح ph را به حدود 5.6 کاهش میدهد. بر مبنای گزارش سازمان حفاظت از محیطزیست ایالات متحده[4]، در سال 2000، ph بخش عمده باران اسیدی که در ایالات متحده باریده، تقریباً در حدود 4.3 بوده است.
باران اسیدی در چه صورت تبدیل به مسئله میشود؟
در ایالات متحده، باران اسیدی در اصل در نیمه شرقی این کشور، در بخشهایی از شمال شرق و شمال غرب میانه یک مسئله است. کمترین مقادیر ph -حاصل از صنعتیشدن شدید در پنسیلوانیا[5]، اوهایو[6] و ایلینویزز[7]- در نیویورک و نیوانگلند مرکزی[8] و همچنین در اونتاریو[9]، کبک[10] و استانهای ساحلی در کانادا مشاهده شده است. به استثنای برخی موارد محلی که مقدار ph کمی پایینتر بوده، این مسئله در بخشهای جنوبی و غربی ایالات متحده کمتر محسوس است. در پیمایش ملی آبهای آبهای سطحی[11] که توسط سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده در اواسط دهه 1980 میلادی اجرا شد، بیش از 1000 دریاچه بزرگتر از ده جریب و بسیاری از رودخانههایی را که تصور میشد در برابر اسیدیشدن آسیبپذیر باشند، مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه این پیمایش نشان داد که بسیاری از این دریاچهها و رودخانهها از اسیدیشدن مزمن رنج میبرند و سطح ph آنها بهطور دائم پایین است. این پیمایش نشان داد که از همه دریاچهها و رودخانههایی که مورد بررسی قرار گرفتند، عامل اسیدیبودن 75 درصد از دریاچهها و 50 درصد از رودخانههای اسیدی باران اسیدی بوده است. بر اساس نتایج این پیمایش، کوههای آدیرونداکس[12] و کَتسکیل[13] در نیویورک، ارتفاعات میانی آپالاچی[14] در امتداد سواحل شرقی، شمال غرب میانه و نواحی کوهستانی غرب مناطقی بودند که در آنها سطح بسیاری از آبها آبها بهطور خاص با اسیدیشدن آسیبپذیر بودند. نظارتهای مداوم پیمایش زمینشناسی ایالات متحده[15] و نیز مطالعه انجامگرفته توسط بنیاد پژوهشی هوبارد بروک[16]، نشان داد که وضعیت خیلی بهبود نیافته است. در شمال شرقی، جایی که خاک، اندکی توانایی خنثیسازی اسیدها را داشت (که با عنوان ظرفیت بافری شناخته شده است)، برخی دریاچهها هماکنون ph ای در حد 5 یا کمتر دارند و کمترین ph گزارش به میزان 4.2 و در دریاچه لیتل اکو[17] در فرانکلینِ نیویورک است. اگر دریاچههای کوچکتر از ده جریب را در نظر بگیریم، محدوده این مسئله از این هم بیشتر است.
شرق کانادا خاکی کاملاً مشابه کوهستانهای آدیرونداکس دارد و دریاچههایش در برابر اسیدیشدن مزمن بهشدت آسیبپذیرند. بر اساس برآورد دولت کانادا، 14000 دریاچه در این منطقه اسیدی هستند و نیز در معرض اثرات رسوبات اسیدی رودخانههایی قرار دارند که بر روی خاک با ظرفیت بافری اندک جریان مییابند. این پیمایش نشان داد که 580 رودخانه در دشتهای ساحلی آتلانتیک میانه اسیدیاند. بالاترین غلظت رودخانه اسیدی در نیوجرسی پاینلندز[18] یافت شد، جایی که بیش از 90 درصد رودخانهها اسیدی هستند. در ارتفاعات آتلانتیک میانه، بیش از 1350 رودخانه اسیدیاند.
علاوه بر اسیدیشدن مزمن، میتوان دورههای کوتاهی با عنوان اسیدیشدن بازگشتی[19] را مشاهده کرد که زمانی روی میدهد که میزان ph به دلیل بارندگیهای سنگین یا روانآبِ حاصل از ذوبشدن برف افت میکند. بسیاری از دریاچهها و رودخانهها در ایالات متحده و کانادا مستعد این اثرات بازگشتی هستند. بر اساس برآورد سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا حدود 70 درصد از دریاچهها در آدیرونداکس در معرض خطر قرار دارند.
بارانهای اسیدی دارای چه اثراتی هستند؟
اثرات زیستمحیطی بارانهای اسیدی آشکارتر از همه در محیط آبهای آبهای سطحی مثل رودخانهها، دریاچهها و باتلاقها مشاهده شده است. باران اسیدی مستقیماً بر این زیستگاههای آبی میبارد و جریان روانآبهای اسیدی، پس از بارش بر مناطق شهری و روستایی بدانها سرازیر میشود. اثرات آن میتواند فاجعهآمیز باشد. در ایالات متحده، بسیاری از گونههای آبزیان در معرض اثرات کشنده وضعیت مزمن شرایط اسیدی هستند و گاهی اوقات این اثر به حدی است که کل جمعیت همه گونهها کاهش یافته و گونههایی که به سطح کم ph حساسترند منقرض میشوند. همه این اثرات به کاهش تنوع زیستی سیستمهای آسیبدیده کمک میکند. در برخی دریاچههای اسیدی دیگر ماهی یافت نمیشود.
سیستمهای آبی، تنها سیستم تحتتأثیر این وضعیت نیستند. سیستمهای جنگلی در اروپا، آمریکای شمالی و آسیا نیز از باران اسیدی آسیب دیدهاند؛ این وضعیت بر تولید نهال، تراکم درخت و بقای کلی جنگلها اثر منفی گذاشته است. این مسئله بهطور خاص در جنگلهایی که در ارتفاعات بالا قرار دارند، جایی که درختان در معرض بارش اسیدی طولانیمدت هستند، جدی است. مستقیمترین آسیب به نهالها و بافت درختان بالغ وارد میشود. با این حال، اسیدیشدن بیشتر میتواند مواد مغذی خاک را بشوید و فلزاتی از قبیل آلومینیوم را که برای گیاهان سمّ است به حرکت درآورد. بهعلاوه، درختان ضعیف شده در برابر حشرات و بیماریها آسیبپذیری بیشتری خواهند داشت.
علاوه بر صدمه وارده بر محیطزیست طبیعی، باران اسیدی میتواند به اشیای غیرطبیعی نیز صدمه بزند. در بسیاری از شهرها، بارش اسید بسیاری از ساختمانها و آثار هنری معاصر و تاریخی را نابود میکند. مکانهای دارای سنگ آهک و مرمر- مثل پارتنون[20]، تاج محل[21]، یادبود واشنگتن و کلیساهای متعدد قرون وسطی در سراسر اروپا- به علت واکنشپذیری بالا در برابر اسید بسیار آسیبپذیر هستند. بهعلاوه، بارش اسید میتواند آهن را در بتن مسلح دچار زنگزدگی کند و به ساختمانها، پلها و جادهها آسیب بزند. طبق برآورد شورای کیفیت محیط زیست[22]، میزان خسارتهای اقتصادی واردشده به هزینههای مستقیم در آمریکا تقریباً در حدود 4.8 میلیارد دلار در سال است.
چه میتوان کرد؟
به این علت که بارش اسیدی نتیجه آلودگی هواست، مؤثرترین راهبرد، کاهش انتشار آلایندههای جوّی است. فناوریهای جدید به کارخانهها اجازه داده است تا میزان انتشار SO2 از دودکشهای خود را کاهش دهند. با این وجود،با وجود این، افزایش انتشار NOx نشان میدهد که به مقررات دقیقتری در زمینه آلودگی هوا نیاز داریم.
همچنین نگاه کنید به: محیط زیست، هرزآب و هوپرورش (انباشتگی خوراکه آب)؛ محیط زیست، انتقال پسآب؛ ساماندهی آب؛ کیفیت آب؛ منابع آب.
منابع برای مطالعه بیشتر:
Environment Canada. 2002. “Acid Rain.” Retrieved December 3, 2007 (http://www.ec.gc.ca/acidrain/)
Hubbard Brook Research Foundation. “Acid Rain.” Retrieved December 3, 2007 (http://www.hubbard brookfoundation.org/article/view/12940/1/2076/)
U.S. Environmental Protection Agency. 2007. “Acid Rain.” Retrieved December 3, 2007 (http://www.epa.gov/acidrain/)
U.S. Geological Survey. “Acid Deposition.” RetrievedDecember 3, 2007 (http://www.usgs.gov/science/science.php?term=6)
[1]. Acid rain
[2]. Karen A. Swanson
[3]. sleet
[4]. U.S. Environmental Protection Agency (USEPA)
[5]. Pennsylvania
[6]. Ohio
[7]. Illinois
[8]. central New England
[9]. Ontario
[10]. Quebec
[11]. National Surface Water Survey
[12]. Adirondacks
[13]. Catskill
[14]. Appalachian
[15]. U.S. Geological Survey
[16]. Hubbard Brook Research Foundation
[17]. Little Echo Pond
[18]. New Jersey Pinelands
[19]. episodic
[20]. Parthenon
[21]. Taj Mahal
[22]. Council on Environmental Quality