The Chemistry of Acid Rain

4.7 The Chemistry of Acid Rain

Acid-base reactions can have a strong environmental impact. Na przykład, dramatyczny wzrost kwasowości deszczu i śniegu w ciągu ostatnich 150 lat powoduje rozpuszczanie powierzchni marmurowych i wapiennych, przyspiesza korozję przedmiotów metalowych i obniża pH wód naturalnych. Ten problem środowiskowy nazywany jest kwaśnymi deszczamiOpadów, które są dramatycznie bardziej kwaśne z powodu działalności człowieka. i ma znaczące konsekwencje dla wszystkich żywych organizmów. Zrozumienie kwaśnych deszczy wymaga zrozumienia reakcji kwasowo-zasadowych w roztworze wodnym.

Termin kwaśne deszcze jest w rzeczywistości nieco mylący, ponieważ nawet czysta woda deszczowa zebrana w obszarach oddalonych od cywilizacji jest lekko kwaśna (pH ≈ 5,6) z powodu rozpuszczonego dwutlenku węgla, który reaguje z wodą, dając kwas węglowy, słaby kwas:

Angielskiemu chemikowi Robertowi Angusowi Smithowi powszechnie przypisuje się ukucie wyrażenia kwaśny deszcz w 1872 roku w celu opisania zwiększonej kwasowości deszczu w brytyjskich ośrodkach przemysłowych (takich jak Manchester), co było najwyraźniej spowodowane niepohamowanymi ekscesami wczesnej rewolucji przemysłowej, chociaż związek ten nie był jeszcze zrozumiały. W tamtych czasach nie było dobrego sposobu na pomiar stężenia jonów wodorowych, więc trudno jest znać rzeczywiste pH deszczu zaobserwowanego przez Smitha. Typowe wartości pH dla deszczu w kontynentalnej części Stanów Zjednoczonych wahają się obecnie od 4 do 4,5, a na obszarach takich jak Los Angeles odnotowuje się wartości tak niskie jak 2,0. Rysunek 4.15: „Wykres zależności pH od pH , który jest obecny w niektórych glebach, jest nierozpuszczalny. Przy niższych wartościach pH, Al(OH)3 rozpuszcza się w wyniku następującej reakcji:

Wynikiem tego jest zwiększony poziom jonów Al3+ w wodach gruntowych. Ponieważ jon Al3+ jest toksyczny dla roślin, wysokie stężenia mogą wpływać na wzrost roślin. Kwaśne deszcze mogą również osłabić liście i korzenie roślin tak bardzo, że rośliny nie są w stanie wytrzymać innych obciążeń. Połączenie tych dwóch efektów może powodować znaczne szkody w lasach, takich jak Czarny Las w Niemczech oraz lasy w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i innych krajach (rysunek 4.19 „Uszkodzenie lasu w Czechach przez kwaśne deszcze”).

.