A SAVAS ESŐ

1. A SAVAS ESŐ Haszpra Tímea Homonnai Viktória Ivády Anett Sepsi Panna

2. A savas eső felfedezése • 1852-ben Robert Angus Smith (1817-1884) figyelt fel erre a jelenségre Manchesterben • Megfigyeléseit 1872-ben ismertette, tőle ered az elnevezés • Csak az 1950-es években kezdtek komolyabban foglalkozni a problémával

3. Az eső • Semleges pH érték 7 • Csapadékvíz esetében a semleges pH-t az az érték jelenti, ami a légköri CO2-vel egyensúlyban lévő vizes oldat pH-ja • A csapadékvíz kissé savas kémhatású, a pH 5 és 5,5 között van általában • Oka: a légköri CO2 tartalom (tehát természetes hatások miatt is savas kissé az eső)

4. Az eső • 2H2O+CO2 H3O+ + HCO3- • Ezek mellett még kevés salétromsav és kénsav is oldódhat bele • Az oldódás hőmérséklet- és nyomásfüggő • Tehát: ha pH<5,6 (néhol <5), akkor nevezzük savasnak az esőt

5. Miből áll a savas eső? • Az ózonból keletkező oxigénatom (O) a kén-dioxidot a kénsav anhidridjévé, kén-trioxiddá oxidálja: SO2+ O = SO3 • Ebből vízfelvétellel keletkezik a kénsav:SO3+ H2O = H2SO4 • A szabad oxigénatom a kénessavat is megtalálja:H2SO3+ O = H2SO4 • A kén-dioxid egy molekula hidrogén-peroxiddal közvetlenül is kénsavvá alakulhat: SO2+ H2O2= H2SO4

6. Miből áll a savas eső? • A nitrogén-oxidok még többféle reakcióban vehetnek részt, köztük láncreakciókban is. A nitrogén-dioxidot a fotolízis fölbonthatja: NO2 + hν→NO + O • Ha OH-gyökkel ütközik, közvetlenül salétromsavvá alakul:NO2+ OH = HNO3 • Nitrogén-trioxiddá is alakulhat egy oxigénatommal:NO2+ O = NO3 • Ez reagálhat egy másik nitrogén-dioxid molekulával:NO3+ NO2= N2O5 • A keletkezett nitrogén-pentoxid vízzel salétromsavat hoz létre:N2O+ H2O = 2 HNO3 • A salétromossav is átmehet fotolízisen:HNO2 + hν→NO + OH

7. Honnan származnak ezek az anyagok? A kénvegyületek forrásai: • Természetes: • bioszféra bomlási folyamatai • vulkáni tevékenység • óceánok felszíne • Mesterséges: • széntüzelés • nyerskőolaj kéntartalma • kohászat, kénsavgyártás

8. Honnan származnak ezek az anyagok? A nitrogénvegyületek forrásai: • Természetes: • talajok nitrogén-oxid emissziója • villámlás • biomassza égetése • ammónia légköri oxidációja • Mesterséges: • fosszilis tüzelőanyagok - szén, kőolaj, földgáz - elégetése • belső égésű motorok kipufogógázai

9. A savas esők hatásai • A savas esők láncfolyamatokon és kapcsolódásokon keresztül hatással vannak az egész természetes környezetre. • Pl.: felszíni vizek, talajvíz, talaj, növényzet, tápláléklánc, biodiverzitás veszélyeztetése • A kártétel sem időben, sem térben nincs szoros kapcsolatban a szennyezéssel, mert a szél elsodorhatja a forrástól a szennyező anyagokat.

10. A savas esők hatásai • Talajra: • Savas talajban az alapvető ásványok (Ca, Mg) kioldódnak, mielőtt a növények fel tudnák használni a növekedésükhöz  csökken a talaj termelékenysége • Veszélyes és mérgező anyagokat (Al) kioldja  felhalmozódnak a talajban  talajok leromlása • A talajokban van (ártalmatlan) szerves formában Al, de a szervetlen Al mérgező az élő szervezetekre. • Ha a víz pH-ja < 4,0  az Al kioldódik az Al2(SiO3)3-ból • Károsítja a hajszálgyökereket • Csökkenti a foszfor és más tápanyagok felvételét • Kimosódhatnak a lefolyás során is  elszállítódnak folyókba, tavakba

11. A savas esők hatásai • Nem egyformán érzékenyek a talajok! • Veszélyeztetett: ami savas sziklán alakul ki : • gránit és más magas Si tartalmú glaciális területen lévő alapkőzeten (gneiszek, kvarcit és kvarctartalmú homokkő) • vastag rétegben felhalmozott Si-tartalmú homokon • öreg és mállott talajon. • Ellenállóbb: mészben gazdag talaj (legjobb puffer: semlegesíti részben vagy egészben a savanyító hatást) • Pufferkapacitás kimeríthető!

12. A savas esők hatásai • Növényzet • Általában nem pusztítja el közvetlenül a fákat, hanem legyengíti őket, korlátozza a felvehető tápanyagokat és növeli a talajban lévő mérgező anyagokat. • Lassabb növekedést, sérüléseket okoz, a levelek elbarnulnak és idő előtt lehullnak. • Károsítják a levelek és tűlevelek felszínét (gyorsítja a levél viaszrétegének pusztulását)  párolgást okoz és meggátolja a fotoszintézist. • Tápanyagok levélen át való kimosása  még érzékenyebbek lesznek az éghajlati tényezőkre (aszály, erős szél, rovarok,…) • Avar csökkenő arányú elbomlása • Hasznos mikroorganizmusok elpusztulása (szimbiózisban élnek a fa gyökereivel)

13. A savas esők hatásai • Tehát a fák akkor is károsodhatnak, ha jó a talaj pufferkapacitása! • A savas eső nitrogén-túltrágyázást okozhat, amit árt a növényeknek. • Magashegységi területeken: gyakran érintkeznek savas felhőkkel és köddel (savasabb, mint az eső), ezek veszélyeztetettebbek. • Magyarországon az 1980-as évek végén 1-1,5 millió m3 tölgyfa száradt ki. • Nyugat-Európában főleg a fenyvesekben nagy a kár.

14. A savas esők hatásai Elhalt erdõ a nyugat karkonoszei területen (Szudéták) http://www.atmosphere.mpg.de/ Witold Goraczko fényképe

15. A savas esők hatásai

16. A savas esők hatásai • Halak • A savas eső átfolyik a talajon, és bemossa az Al-t a felszíni vizekbe  pH csökken, Al szint nő • Az Al erősen mérgező a halakra • Csökkenti a kopoltyún keresztüli ioncserét  só csökkenést okoz. Az édesvízi halaknak az ozmotikus szabályozás feltétele az életben maradásuknak. Az Al kiválik a kopoltyún  a hal megfullad. • Halak nyálkát választanak ki, hogy leküzdjék az Al-t a kopoltyújukról  ez eltorlaszolja a kopoltyút  az O2 és só szállítását is gátolja  nem tudják szabályozni (alacsony pH  csökkenti a hal szöveteiben a só egyensúlyt) • Sok halban a Ca szint nem tartható pH változáskor  ikrák túl törékenyek, gyenge gerinc, csontok deformációja

17. A savas esők hatásai • Savas esők hatása a halakra (http://www.atmosphere.mpg.de/, szerzõ: Anita Bokwa) • http://old.nyf.hu/others/html/kornyezettud/kornykem1/ken.htm

18. A savas esők hatásai • Más vízi szervezetek • Alacsony pH  lecsökkenti a békák, szalamandrák növekedését • Savnak ellenállóbb faj (pl. tarajos gőte) birtokba veheti a békaüregeket  hasonló esetek miatt változhat az adott élettérben a fajok előfordulási aránya.

19. A savas esők hatásai • Biodiverzitás • Fajok kipusztulhatnak • Megváltoztatja és csökkenti a magasabb táplálkozási szinten lévő állatvilág élelemellátását • A békák kevésbé érzékenyek a savasságra, de rovarral táplálkoznak (pl. kérész), ezért ha az eltűnik a savas esők miatt, akkor az már a békákra is hatással van. • A legtöbb faj kicsinyei érzékenyebbek, mint az idősebb egyedek!

20. A savas esők hatásai • Embert érintő hatások: • Márvány, mészkő, homokkő, gránit: mind tartalmaz Ca-ot, amit a savak feloldhatnak  gipsz keletkezik  épületek, műemlékek és szobrok szulfátos mállása, régi sírköveken olvashatatlan felirat • Savak képesek feloldani a fémeket  savas esők vassal való reakciója miatt károsodnak a szabadban lévő harangok Hollandiában • Savas eső és a savas részecskék száraz ülepedése hozzájárul a fémek korróziójához • Ivóvíz készlet veszélyeztetése: feloldanak néhány talajban lévő mérgező fémet (normális esetben a talaj szűrő: mérgező nehézfémek vízben nem oldható vegyületként megkötődnek)

21. A savas esők hatásai Savas esők által okozott károk:Homokkő szobor 1702-bõl, lefényképezve 1908-ban (bal), és 1969-ben (jobb). Westfäliches Amt für Denkmalpflege

22. A savas esők hatásai • http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_rain • http//:www.corbis.com

23. A savas esők hatásai • Embert érintő hatások: • Idő előtti elhalálozások, pl. rákban • Nem direkt hatás: tüdőgyulladást okozhatnak a szulfát és nitrát részecskék, ha belélegzik őket. • A szulfát és nitrát részecskék lecsökkentik a látástávolságot is.

24. A savas esőkkel veszélyeztetett területek • A savas esők főleg az iparosodott területeken fordulnak elő • Oka: magas a SO2 és az NOx kibocsátás • A szél miatt a kibocsátás helyétől több ezer kilométer távolságban lévő területeken is előfordulnak savas esők

25. Veszélyeztetett területek • A savas esők problémája nem új dolog. • Jellegét tekintve lokális és globális probléma. • A XVIII. században a savas esők főleg a városokban estek. • Az 1950-es évek óta a magas kémények használata nagy területen szórja szét a légszennyezést, s a városok levegőminőségét javítja.

26. Veszélyeztetett területek • A lista elején két nagy bulgáriai széntüzelésű erőmű áll. • Összesen közel 600000 tonna kéndioxidot bocsátanak ki – ugyanannyit, mint a következő országok együttesen: Ausztria, Belgium, Dánia, Finnország, Norvégia és Svédország. • Európában a 600 legnagyobb SO2 kibocsátó eloszlása

27. Veszélyeztetett területek • A savasodás problémája nem ismer határokat. • A légszennyezés a légkör magasabb rétegeibe eljutva messzire elkerülhet a forrástól, s így más országok felett alacsonyabb rétegekbe jutva kihullhat mint savas eső. • A savas esőt okozó szennyezőanyagok több száz kilométerre a forrástól olyan területeken okoznak savas esőt, ahol nincsenek erőművek, autók, és egyáltalán semmilyen ipar. • Svédországban és Norvégiában a savas ülepedés 90%-a más országokból származik, főként az Egyesült Királyságból, Németországból, Lengyelországból, valamint a nemzetközi hajózásból.

28. Veszélyeztetett területek • Savas esőkkel leginkább azok a területek veszélyeztetettek, ahol savanyú kőzet található a felszínen, ahol a csapadék meglehetősen nagy mennyiségű és ahol sok a SO2 és NOx kibocsátó forrás. • Az elmúlt évtizedekben az elektromos áram iránti növekvő igény és a gépjárművek számának emelkedése azt eredményezi, hogy az emberi forrásokból származó, savasodást okozó szennyezőanyagok kibocsátása jelentősen növekszik 1950 óta.

29. Európa • Leginkább Közép- és Észak-Európa veszélyeztetett. • A szennyező források földrajzi eloszlása nem egyenletes: erősen az ipari területekre koncentrálódik. • Ezeken a területeken a csapadék általában savas: 4,1 és 5,1 közötti pH-val. • 1974-ben Skóciában 2,4-es pH-jú csapadék hullt (mint az ecet)

30. Európa • 1993-ban a savas eső kockázata Európában • Vörös: nagy • Okker: közepes • Citromsárga: alacsony

31. Európa • 1882-1976 − Csehszlovákia: az Elba vizének klorid- és a szulfáttartalma négyszeresére, a nitráttartalma hétszeresére nőtt, míg a hidrokarbonát tartalom kétharmadára esett vissza − ez utóbbi hátrányos a vízinövények tápanyagellátása szempontjából.

32. Európa • Először az 1970-es évek közepén Németországban figyeltek föl arra, hogy nagy fenyőerdők egyik évről a másikra pusztulni kezdtek. • Elsősorban a savas esőt teszik felelőssé azért, hogy lelassult a németországi Fekete-erdő fáinak növekedése. • Ma már szinte egész Európában észlelik e jelenség többé-kevésbé súlyos formáját. • Angliát megkímélte az erdőpusztulás, ugyanakkor a svédországi károkért főleg az angliai légszennyezést okolják.

33. Az erdő kihalása - Ore Mountains / Németország

34. Európa • A skandináv országok annak ellenére veszélyeztetettek, hogy ott nincs nagy SO2 kibocsátó forrás. • Skandináviában a csapadék savassága és a szennyezőanyag-tartalma Dél-Svédországban a legnagyobb; ahogy észak felé haladunk, úgy csökken. • A savas anyagok kiülepedése nemcsak a csapadék savasságától, hanem mennyiségétől is függ. • Tehát a legnagyobb savas kiülepedés Svédországban a csapadékban gazdag délnyugati részeken tapasztalható.

35. 1996-ban a teljes kén és nitrogén kiülepedés Svédországban (száraz és nedves) [mg/m2]

36. Észak-Amerika • A legveszélyeztetettebbek az erősen városiasodott és ipari területek Kelet-Kanadában és az USA északkeleti részén. • 1974-ben Los Angelesben a lehulló csapadék pH-ja 2 volt (olyan savas, mint a citromlé). • 1970-ben Kanadában a Sudbury-kohóművek körüli tavak vizének pH-értéke helyenként 4,5 alá csökkent.

37. Az USA-ban a kéndioxid források Ohióban, Indianában, és Illinoisban koncentrálódnak. Az uralkodó szelek keletre, illetve északra: New England-be és Kanadába szállítják őket.

38. Észak-Amerika • Észak-Amerika nyugati partvidékén a savas eső lényegesen kevesebb gondot okoz, mivel nincs olyan légáramlás, amely több ezer kilométer távolságból idesodorná a savas szennyeződéseket. • Ezeken a területeken a savas csapadék fő okai a gépjárművek kipufogógázában található szennyeződések. • Nyugaton, illetve délnyugaton, például Mexikóban azonban működik néhány olyan erőmű, amely savas szennyeződéseket bocsát a levegőbe. • Az ezek által okozott légszennyeződés a Grand Canyon és más nemzeti parkok területén rontja a látási viszonyokat.

39. Észak-Amerika • A vízi élőlények számára a savas esőkből származó fő problémák: • az atlanti lazacok csökkenése Új-Skóciában és Maine-ben • a halsűrűség csökkenése Északnyugat-Pennsylvaniában • A New York-beli Adirondack régióban a tavak 41%-a tartósan, vagy rövidebb ideig savas. • Kanadában a savas esők nagy mennyiségű hal és vízi közösség pusztulását okozták több mint 30000 érzékeny tóban Ontario és Québec tartományban.

40. Ázsia • A savas esők most az egyik fő problémaként merülnek fel a fejlődő világban, különösen Ázsiában és a csendes-óceáni területeken, ahol az energiafelhasználás rohamosan növekszik és a kéntartalmú szén és olaj felhasználása is nagyon magas. • Kína és India a 70-es évek közepén vált veszélyeztetetté, amikor az ipari fejlődés a legintenzívebb volt.

41. Ázsia • Becslések szerint 1990-ben 34 millió tonna SO2 bocsátottak ki az ázsiai régióban, 40 százalékkal többet, mint Észak-Amerikában. • A savas kiülepedés mértéke különösen olyan területeken volt magas, mint Délkelet-Kína, Északkelet-India, Thaiföld és Dél-Korea, mely területek közel találhatóak a városi és ipari területektől, vagy azoktól széllel szemben lévő oldalon helyezkednek el.

42. Ázsia • A hatásokat már a mezőgazdaságban is kezdik érezni. • Indiában a kutatók azt vették észre, hogy az olyan erőmű közelében termesztett búza, ahol a SO2 kiülepedése majdnem ötször nagyobb, mint a kritikus szint, 49 százalékkal kevesebb termést adott, mint a 22 km-el távolabbi búza. • Délnyugat-Kínában egy tanulmány Guizhou és Sichuan tartományban kimutatta, hogy a savas esők a mezőgazdasági területek több mint kétharmadát érintik, és a területek 16 százalékán található valamilyen mértékű kár.

43. Szulfát-nitrát aránya a levegőben: USA - Kína • Kínában jóval nagyobb a csapadék szulfáttartalma, mint az USA-ban. • Ok: • A kínai lakásokban leggyakoribb a szénfűtés [a kínai szenek magas kéntartalmúak − főként délen (5 %)]. • Kína levegőjében kevesebb a nitrát. • Ok: • Kínában kevesebb a gépjármű. ←→ Pekingben és Sanghajban az USA-hoz közelítő nitrát-értékek találhatók. • Ez a különbség a Kínában rohamosan növekvő gépjárművek számával fokozatosan csökken.

44. Szulfát-nitrát aránya a levegőben: USA - Kína • A kínai csapadék mégsem túl savanyú (délen az esővíz pH-ja 4-5 közötti, északon 6,5 körüli.) • Ok: • Kína légterébe igen sok ammónia (NH3) kerül a rizstermesztés és a szerves trágya elterjedt alkalmazása miatt, • a kínai porban több a mész (CaCO3), mint az amerikaiban. • Ha e kompenzáló körülmények nem lennének, az eső pH-ja 3,5 lenne.

45. A savas eső nemcsak a szárazföldek problémája, hat az óceánokra is, csak ott nem olyan közvetlen a hatása, mint egy kiégett erdőnél. Eredménye legerőteljesebben a partmenti vizekben érezhető, ahol egyébként is sok más emberi tevékenység (szennyezés, túlzott halászat) rombolja az élővilágot. • A savas eső a földre érve felmérhetetlen károkat okozhat.

46. Hogyan lehet megakadályozni a savas esőket? • A szálló portól megtisztítják a füstöt, a mérgező gázokat magas kéményeken át a légkörbe bocsátva felhígítják. • 1955 − USA: csak két kémény volt 180 m fölötti magasságú, • 2000 − USA: már minden kémény magasabb 180 m-nél, s nem ritka a 300 m fölé nyúló kémény sem.

47. Hogyan lehet megakadályozni a savas esőket? • A hatás közömbösítése: • A talaj meszezésével − mészkőpor kiszórásával. csökkenti a savasságot • Durva beavatkozás, súlyos mellékhatásokkal:Ha a szulfátok kimosódnak a levegőből, a talajra kiszórt mész gipsszé válik. Illetve a meszezés rövidebb távú károsító hatása, hogy a nitrogént (ammóniát) eltávolítja a talajból. • Emiatt ez nem megbízható eljárás.

48. Hogyan lehet megakadályozni a savas esőket? • A hatás közömbösítése: • Mész adagolása a füstgázokhoz. Az erőművek füstjébe szórt nedves mészkőpor a kén-dioxid jelentős részét megkötheti. • Hátránya, hogy ez az eljárás a nitrogén-oxidokat nem közömbösíti.

49. Hogyan lehet megakadályozni a savas esőket? • A kibocsátás csökkentése: • A végső megoldás a szennyezés mérséklése. • A nitrogén-oxidok kibocsátásának mérséklése a motor, az üzemanyag és az égés javításával, s a kipufogógáz szűrésével, illetve az ipari technológiák korszerűsítésével. • A kén-dioxidok kibocsátásának mérséklése az ipari technológiák korszerűsítésével.

50. Kísérletek a károk helyreállítására • Dél-Skócia két súlyosan elsavasodott tavában a szennyezettség csökkentése révén 1981-1986 között a kovamoszat-flóra összetétele visszatért az 1950-es évekbeli állapotához. • Norvégiában egy kicsiny, elszennyeződött tó fölé átlátszó tetőt építettek, s a lehullott csapadékot megtisztítva juttatták el a vízbe. Négy év alatt helyreállt a tó természetes állapota.