Saurer Regen

Saurer Regen ist ein Regen oder jede andere Form des Niederschlags, der ungewöhnlich acidic ist, bedeutend, dass es erhobene Niveaus von Wasserstoffionen (niedriger pH) besitzt. Es kann schädliche Effekten auf Werke, Wassertiere und Infrastruktur haben. Saurer Regen wird durch Emissionen des Kohlendioxyds, des Schwefel-Dioxyds und der Stickstoff-Oxyde verursacht, die mit den Wassermolekülen in der Atmosphäre reagieren, um Säuren zu erzeugen. Regierungen haben Anstrengungen seit den 1970er Jahren gemacht, um die Ausgabe des Schwefel-Dioxyds in die Atmosphäre mit positiven Ergebnissen zu reduzieren. Stickstoff-Oxyde können auch natürlich durch Blitzschläge erzeugt werden, und Schwefel-Dioxyd wird durch vulkanische Ausbrüche erzeugt. Die Chemikalien im sauren Regen können Farbe veranlassen, sich, Korrosion von Stahlstrukturen wie Brücken und Erosion von Steinbildsäulen abzuschälen.

Definition

"Saurer Regen" ist ein populärer Begriff, der sich auf die Absetzung von nassen (Regen, Schnee, Graupel, Nebel, cloudwater, und Tau) und trocken (das Säuern von Partikeln und Benzin) acidic Bestandteile bezieht. Destilliertes Wasser, sobald Kohlendioxyd entfernt wird, hat einen neutralen pH 7. Flüssigkeiten mit einem pH weniger als 7 sind acidic und diejenigen mit einem pH, der größer ist als 7, sind alkalisch. "Sauberer" oder unverschmutzter Regen hat ein bisschen acidic pH von mehr als 5.7, weil Kohlendioxyd und Wasser in der Luft zusammen reagieren, um kohlenstoffhaltige Säure zu bilden, aber unverschmutzter Regen enthält auch andere Chemikalien. Ein allgemeines Beispiel ist Stickstoffsäure, die durch die elektrische Entladung in der Atmosphäre wie Blitz erzeugt ist. Kohlenstoffhaltige Säure wird durch die Reaktion gebildet

: (l) + (g) (aq)

Kohlenstoffhaltige Säure kann dann in Wasser in Ionen zerfallen, das niedrige Konzentrationen von hydronium und Karbonat-Ionen bildet:

: (l) + (aq) (aq) + (aq)

Die saure Absetzung als ein Umweltproblem würde zusätzliche Säuren dazu einschließen.

Geschichte

Die zerfressende Wirkung von beschmutzten, acidic Stadtluft auf Kalkstein und Marmor wurde im 17. Jahrhundert von John Evelyn bemerkt, der sich auf die schlechte Bedingung der Marmore von Arundel geäußert hat.

Seit der Industriellen Revolution haben Emissionen des Schwefel-Dioxyds und der Stickstoff-Oxyde zur Atmosphäre zugenommen. 1852 war Robert Angus Smith erst, um die Beziehung zwischen saurem Regen und atmosphärischer Verschmutzung in Manchester, England zu zeigen. Obwohl Acidic-Regen 1852, erst als das Ende der 1960er Jahre entdeckt wurde, dass Wissenschaftler weit begonnen haben, das Phänomen zu beobachten und zu studieren. Der Begriff "saurer Regen" wurde 1872 von Robert Angus Smith ins Leben gerufen. Kanadier Harold Harvey war unter dem ersten, um einen "toten" See zu erforschen. Das öffentliche Bewusstsein des sauren Regens in den Vereinigten Staaten hat in den 1970er Jahren zugenommen, nachdem Die New York Times Berichte vom Bach von Hubbard Experimenteller Wald in New Hampshire der unzähligen schädlichen Umwelteffekten veröffentlicht hat, die demonstriert sind, um sich daraus zu ergeben.

Gelegentliche PH-Lesungen im Regen und Nebel-Wasser ganz unten 2.4 sind in industrialisierten Gebieten berichtet worden. Saurer Industrieregen ist ein wesentliches Problem in China und Russland und Gebieten in Windrichtung von ihnen. Diese Gebiete die ganze Brandwunde-Kohle der Schwefel enthaltenden zum Temperaturanstieg und der Elektrizität. Das Problem des sauren Regens hat nicht nur mit der Bevölkerung und dem Industriewachstum zugenommen, aber ist weit verbreiteter geworden. Der Gebrauch von hohen Schornsteinen, um lokale Verschmutzung zu reduzieren, hat zur Ausbreitung des sauren Regens durch die Ausgabe von Benzin in den atmosphärischen Regionalumlauf beigetragen. Häufig kommt Absetzung eine beträchtliche Entfernung in Windrichtung der Emissionen mit gebirgigen Gebieten vor, die dazu neigen, die größte Absetzung (einfach wegen ihres höheren Niederschlags) zu erhalten. Ein Beispiel dieser Wirkung ist der niedrige pH des Regens, der in Skandinavien fällt.

Geschichte des sauren Regens in den Vereinigten Staaten

1980 hat der amerikanische Kongress ein saures Absetzungsgesetz passiert. Dieses Gesetz hat eine 18-jährige Bewertung und Forschungsprogramm unter der Richtung von National Acidic Precipitation Assessment Program (NAPAP) gegründet. NAPAP hat auf das komplette Problem von einer wissenschaftlichen Perspektive geschaut. Es hat ein Netz vergrößert, Seiten zu kontrollieren, um zu bestimmen, wie acidic der Niederschlag wirklich war, und langfristige Tendenzen zu bestimmen, und ein Netz für die trockene Absetzung gegründet hat. Es hat auf die Effekten des sauren Regens geschaut und hat Forschung über die Effekten von saurem Niederschlag auf Süßwasser- und Landökosystemen, historischen Gebäuden, Denkmälern und Baumaterialien finanziell unterstützt. Es hat auch umfassende Studien auf atmosphärischen Prozessen und potenziellen Kontrollprogrammen finanziell unterstützt. Vom Anfang haben Politikverfechter von allen Seiten versucht, NAPAP Tätigkeiten zu beeinflussen, um ihre besonderen Politikbefürwortungsanstrengungen zu unterstützen, oder diejenigen ihrer Gegner herabzusetzen. Für die Vereinigten Staaten. Das wissenschaftliche Unternehmen der Regierung, ein bedeutender Einfluss von NAPAP war Lektionen, die im Bewertungsprozess und im Umweltforschungsmanagement zu einer relativ großen Gruppe von Wissenschaftlern, Programm-Betriebsleitern und dem Publikum gelernt sind.

1991 hat DENR seine erste Bewertung des sauren Regens in den Vereinigten Staaten zur Verfügung gestellt. Es hat berichtet, dass 5 % von Seen von Neuengland acidic mit Sulfaten waren, die der grösste Teil des häufigen Problems sind. Sie haben bemerkt, dass 2 % der Seen Bachforelle nicht mehr unterstützen konnten, und 6 % der Seen für das Überleben von vielen Arten der Elritze unpassend waren. Nachfolgende Berichte beim Kongress haben chemische Änderungen in Boden und Süßwasserökosystemen, Stickstoff-Sättigung, Abnahmen in Beträgen von Nährstoffen in Boden, episodischer Ansäuerung, Regionaldunst und Schaden an historischen Denkmälern dokumentiert.

Inzwischen, 1989, hat der US-Kongress eine Reihe von Änderungen des Bundesimmissionsschutzgesetzes passiert. Titel IV dieser Änderungen haben das saure Regenprogramm, eine Kappe und Handelssystem gegründet, hat vorgehabt, Emissionen des Schwefel-Dioxyds und der Stickstoff-Oxyde zu kontrollieren. Titel IV hat nach der Gesamtverminderung von ungefähr 10 Millionen Tonnen von SO Emissionen von Kraftwerken verlangt. Es wurde in zwei Phasen durchgeführt. Phase habe ich 1995 begonnen, und habe Schwefel-Dioxyd-Emissionen von 110 der größten Kraftwerke zu einer vereinigten Summe von 8.7 Millionen Tonnen des Schwefel-Dioxyds beschränkt. Ein Kraftwerk in Neuengland (Merrimack) war in der Phase I. Vier andere Werke (Newington, Gestell Tom, Brayton Point und Salem Harbor) wurden unter anderen Bestimmungen des Programms hinzugefügt. Phase II hat 2000 begonnen, und betrifft die meisten Kraftwerke im Land.

Während der 1990er Jahre hat Forschung weitergegangen. Am 10. März 2005 hat EPA Clean Air Interstate Rule (CAIR) ausgegeben. Diese Regel versorgt Staaten mit einer Lösung des Problems der Kraftwerk-Verschmutzung, die von einem Staat bis einen anderen treibt. CAIR wird Emissionen SO und NOx in den östlichen Vereinigten Staaten dauerhaft bedecken. Wenn völlig durchgeführt, wird CAIR SO Emissionen in 28 Oststaaten und dem Bezirk Columbias um mehr als 70 Prozent und NOx Emissionen um mehr als 60 Prozent von 2003 Niveaus reduzieren.

Insgesamt, ist Kappe- und Handelsprogramm des Programms im Erreichen seiner Ziele erfolgreich gewesen. Seit den 1990er Jahren, SO sind Emissionen um 40 %, und gemäß dem Pazifischen Forschungsinstitut gefallen, sind saure Regenniveaus um 65 % seit 1976 gefallen. Jedoch war das bedeutsam weniger erfolgreich als herkömmliche Regulierung in der Europäischen Union, die eine Abnahme von mehr als 70 % in SO Emissionen während desselben Zeitabschnitts gesehen hat.

2007 ganz SO waren Emissionen 8.9 Millionen Tonnen, das langfristige Ziel des Programms vor 2010 gesetzlicher Termin erreichend.

Der EPA schätzt ein, dass vor 2010 die gesamten Kosten, das Programm für Geschäfte und Verbraucher zu erfüllen, $ 1 Milliarde zu $ 2 Milliarden pro Jahr, nur ein Viertel dessen sein werden, was ursprünglich vorausgesagt wurde.

Emissionen von Chemikalien, die zu Ansäuerung führen

Das wichtigste Benzin, das zu Ansäuerung führt, ist Schwefel-Dioxyd. Emissionen von Stickstoff-Oxyden, die oxidiert werden, um Stickstoffsäure zu bilden, sind der zunehmenden Wichtigkeit wegen strengerer Steuerungen auf Emissionen des Schwefels, der Zusammensetzungen enthält. 70 Tg (S) pro Jahr in der Form dessen kommen SO aus dem Verbrennen des fossilen Brennstoffs und der Industrie, 2.8 Tg (S) von verheerenden Feuern und 7-8 Tg (S) pro Jahr von Vulkanen.

Natürliche Phänomene

Die natürlichen Hauptphänomene, die Säure erzeugendes Benzin zur Atmosphäre beitragen, sind Emissionen von Vulkanen. So, zum Beispiel, fumaroles vom Krater Laguna Caliente des Poás Vulkans schaffen äußerst hohe Beträge des sauren Regens und Nebels mit Säure 2 des pH, ein Gebiet jeder Vegetation klärend und oft Reizung zu den Augen und Lungen von Einwohnern in nahe gelegenen Ansiedlungen verursachend.

Säure-Produzieren gasses wird auch durch biologische Prozesse geschaffen, die auf dem Land, in Feuchtgebieten, und in den Ozeanen vorkommen. Die biologische Hauptquelle des Schwefels, der Zusammensetzungen enthält, ist dimethyl Sulfid.

Die Stickstoffsäure in Regenwasser ist eine wichtige Quelle des festen Stickstoffs für das Pflanzenleben, und wird auch durch die elektrische Tätigkeit in der Atmosphäre wie Blitz erzeugt.

Ablagerungen von Acidic sind im Eiseis Tausende von Jahren in entfernten Teilen des Erdballs entdeckt worden.

Böden von Nadelwäldern sind natürlich sehr acidic wegen des Ausfalls von Nadeln, und dieses Phänomen sollte mit dem sauren Regen nicht verwirrt sein.

Menschliche Tätigkeit

Die Hauptursache des sauren Regens ist Schwefel und Stickstoffverbindungen von menschlichen Quellen, wie Elektrizitätsgeneration, Fabriken und Kraftfahrzeuge. Kohlenkraftwerke sind eines vom grössten Teil des Beschmutzens. Das Benzin kann getragene Hunderte von Kilometern in der Atmosphäre sein, bevor sie zu Säuren umgewandelt und abgelegt werden. In der Vergangenheit hatten Fabriken kurze Trichter, um Rauch herauszulassen, aber das hat viele Probleme lokal verursacht; so haben Fabriken jetzt höhere Rauch-Trichter. Jedoch veranlasst die Streuung von diesen höheren Stapeln Schadstoffe, weiter getragen zu werden, weit verbreiteten Umweltschaden verursachend.

Chemische Prozesse

Das Verbrennen von Brennstoffen erzeugt Schwefel-Dioxyd und Stickstoffoxyde. Sie werden in Schwefelsäure und Stickstoffsäure umgewandelt.

Gasphase-Chemie

In der Gasphase wird Schwefel-Dioxyd durch die Reaktion mit dem hydroxyl Radikalen über eine zwischenmolekulare Reaktion oxidiert:

:SO + OH ·  HOSO

·

vom gefolgt wird:

:HOSO · + O  HO · + SO

In Gegenwart von Wasser wird Schwefel-Trioxid (SO) schnell zu Schwefelsäure umgewandelt:

:SO (g) + HO (l)  HSO (l)

Stickstoff-Dioxyd reagiert mit OH, um Stickstoffsäure zu bilden:

:NO + OH ·  HNO

Chemie in Wolkentröpfchen

Wenn Wolken da sind, ist die Verlust-Rate dessen SO schneller, als es durch die Gasphase-Chemie allein erklärt werden kann. Das ist wegen Reaktionen in den flüssigen Wassertröpfchen.

Hydrolyse

Schwefel-Dioxyd löst sich in Wasser und dann, wie Kohlendioxyd, Hydrolyse in einer Reihe von Gleichgewicht-Reaktionen auf:

:SO (g) + HO SO · HO

:SO · HO H + HSO

:HSO H + SO

Oxydation

Es gibt eine Vielzahl von wässrigen Reaktionen, die Schwefel von S (IV) zu S (VI) oxidieren, zur Bildung von Schwefelsäure führend. Die wichtigsten Oxydationsreaktionen sind mit dem Ozon, Wasserstoffperoxid und Sauerstoff (werden Reaktionen mit Sauerstoff durch Eisen und Mangan in den Wolkentröpfchen katalysiert).

Saure Absetzung

Nasse Absetzung

Die nasse Absetzung von Säuren kommt wenn jede Form des Niederschlags vor (Regen, Schnee, und so weiter.) entfernt Säuren von der Atmosphäre und liefert es an die Oberfläche der Erde. Das kann sich aus der Absetzung von in den Regentropfen erzeugten Säuren ergeben (sieh wässrige Phase-Chemie oben), oder durch den Niederschlag, der die Säuren entweder in Wolken oder unter Wolken entfernt. Nasse Eliminierung sowohl von Benzin als auch von Aerosolen ist beide für die nasse Absetzung wichtig.

Trockene Absetzung

Saure Absetzung kommt auch über die trockene Absetzung ohne Niederschlag vor. Das kann für nicht weniger als 20 bis 60 % der sauren Gesamtabsetzung verantwortlich sein. Das kommt vor, wenn Partikeln und Benzin beim Boden, den Werken oder den anderen Oberflächen bleiben.

Nachteilige Effekten

Wie man

gezeigt hat, hat saurer Regen nachteilige Einflüsse auf Wälder, freshwaters und Böden gehabt, Kerbtier und Wasserlebensformen tötend sowie Gebäuden Schaden verursachend und Einflüsse auf menschliche Gesundheit habend.

Oberflächenwasser und Wassertiere

Sowohl der niedrigere pH als auch die höheren Aluminiumkonzentrationen in Oberflächenwasser, die infolge des sauren Regens vorkommen, können dem Fisch und den anderen Wassertieren Schaden verursachen. An pHs tiefer als 5 werden die meisten Fischeier nicht Junge ausbrüten und sinken pHs können erwachsenen Fisch töten. Da Seen und Flüsse mehr acidic Artenvielfalt werden, wird reduziert. Saurer Regen hat Kerbtier-Leben und einige Fischarten, einschließlich der Bachforelle in einigen Seen, Strömen und Bächen in geografisch empfindlichen Gebieten wie die Adirondack Berge der Vereinigten Staaten beseitigt. Jedoch ist das Ausmaß, zu dem saurer Regen direkt oder indirekt über den Entscheidungslauf vom Auffangen bis See und Flusssäure beiträgt (d. h., abhängig von Eigenschaften der Umgebungswasserscheide) variabel. Die Website-Staaten der USA-Umweltbundesbehörde (EPA): "Der Seen und überblickten Ströme regnet Säure verursachte Säure in 75 Prozent der acidic Seen und ungefähr 50 Prozent der acidic Ströme".

Böden

Boden-Biologie und Chemie können durch den sauren Regen ernstlich beschädigt werden. Einige Mikroben sind unfähig, Änderungen zu niedrigen pHs zu dulden, und werden getötet. Die Enzyme dieser Mikroben werden denaturiert (geändert in der Gestalt, so fungieren sie nicht mehr) durch die Säure. Die hydronium Ionen des sauren Regens mobilisieren auch Toxine wie Aluminium, und filtern weg wesentliche Nährstoffe und Minerale wie Magnesium durch.

:2 H (aq) + Mg (Ton) 2 H (Ton) + Mg (aq)

Boden-Chemie kann drastisch geändert werden, wenn Basis cations, wie Kalzium und Magnesium, durch den sauren Regen durchgefiltert wird, der dadurch empfindliche Arten, wie Zuckerahorn (Acer saccharum) betrifft.

Wälder und andere Vegetation

Nachteilige Effekten können indirekt mit dem sauren Regen wie die Effekten von Säure auf Boden verbunden sein (sieh oben), oder die hohe Konzentration von gasartigen Vorgängern zum sauren Regen. Hohe Höhe-Wälder sind besonders verwundbar, weil sie häufig durch Wolken und Nebel umgeben werden, die mehr acidic sind als Regen.

Andere Werke können auch durch den sauren Regen beschädigt werden, aber die Wirkung auf Nahrungsmittelgetreide wird durch die Anwendung von Limone und Düngern minimiert, um verlorene Nährstoffe zu ersetzen. In Kulturgebieten kann Kalkstein auch hinzugefügt werden, um die Fähigkeit des Bodens zu vergrößern, den pH stabil zu halten, aber diese Taktik ist im Fall von Wildnis-Ländern größtenteils unbrauchbar. Wenn Kalzium von den Nadeln der roten Gepflegtheit durchgefiltert wird, werden diese Bäume weniger kalt tolerant und stellen Winterverletzung und sogar Tod aus.

Menschliche Gesundheitseffekten

Saurer Regen betrifft menschliche Gesundheit nicht direkt. Die Säure im Regenwasser ist zu verdünnt, um direkte nachteilige Effekten zu haben. Jedoch haben die particulates verantwortlichen für den sauren Regen (Schwefel-Dioxyd und Stickstoff-Oxyde) wirklich eine nachteilige Wirkung. Vergrößerte Beträge der feinen particulate Sache in der Luft tragen wirklich zu Herz- und Lungenproblemen einschließlich Asthmas und Bronchitis bei.

Andere nachteilige Effekten

Saurer Regen kann auch Gebäude und historische Denkmäler und Bildsäulen, besonders diejenigen beschädigen, die aus Felsen, wie Kalkstein und Marmor gemacht sind, die große Beträge des Kalzium-Karbonats enthalten. Säuren im Regen reagieren mit den Kalzium-Zusammensetzungen in den Steinen, um Gips, der dann Flocken davon zu schaffen.

:CaCO (s) + HSO (aq) CaSO (aq) + CO (g) + HO (l)

Die Effekten davon werden auf alten Grabsteinen allgemein gesehen, wo saurer Regen die Inschriften veranlassen kann, völlig unleserlich zu werden. Saurer Regen vergrößert auch die Korrosionsrate von Metallen, in besonderem Eisen, Stahl, Kupfer und Bronze.

Betroffene Gebiete

Plätze, die bedeutsam durch den sauren Regen um den Erdball zusammengepresst sind, schließen den grössten Teil Osteuropas von Polen nordwärts in Skandinavien, das Ostdrittel der Vereinigten Staaten und des südöstlichen Kanadas ein. Andere betroffene Gebiete schließen die südöstliche Küste Chinas und Taiwans ein.

Verhinderungsmethoden

Technische Lösungen

Viele kohlenverbrennende Kraftwerke verwenden mit den Flusengasentschwefelung (FGD), um Schwefel enthaltendes Benzin von ihrem Stapel-Benzin zu entfernen. Für ein typisches Kohlekraftwerk wird FGD 95 Prozent oder mehr von den SO2 im Flusen-Benzin entfernen. Ein Beispiel von FGD ist der nasse scrubber, der allgemein verwendet wird. Ein nasser scrubber ist grundsätzlich ein mit einem Anhänger ausgestatteter Reaktionsturm dass Extrakte heißes Rauch-Stapel-Benzin von einem Kraftwerk in den Turm. Limone oder Kalkstein in der nuscheligen Form werden auch in den Turm eingespritzt, um sich mit dem Stapel-Benzin und der Vereinigung mit der Schwefel-Dioxyd-Gegenwart zu vermischen. Das Kalzium-Karbonat des Kalksteins erzeugt mit dem pH neutrales Kalzium-Sulfat, das vom scrubber physisch entfernt wird. D. h. der scrubber verwandelt Schwefel-Verschmutzung in Industriesulfate.

In einigen Gebieten werden die Sulfate an chemische Gesellschaften als Gips verkauft, wenn die Reinheit des Kalzium-Sulfats hoch ist. In anderen werden sie in die Geländeauffüllung gelegt. Jedoch können die Effekten des sauren Regens für Generationen dauern, weil die Effekten der PH-Niveau-Änderung das fortlaufende Durchfiltern von unerwünschten Chemikalien in sonst ursprüngliche Wasserquellen, Ausrottung verwundbares Kerbtier stimulieren und Arten und das Blockieren von Anstrengungen fischen können, heimisches Leben wieder herzustellen.

Fahrzeugemissionskontrolle reduziert Emissionen von Stickstoff-Oxyden von Kraftfahrzeugen.

Internationale Verträge

Mehrere internationale Verträge auf dem langen Reihe-Transport von atmosphärischen Schadstoffen sind zum Beispiel, Schwefelemissionsverminderungsprotokoll laut der Tagung auf der Grenzüberschreitenden Langstreckenluftverschmutzung abgestimmt worden. Kanada und die Vereinigten Staaten haben den Luftqualitätsvertrag 1991 geschlossen. Die meisten europäischen Länder und Kanada haben die Verträge unterzeichnet.

Emissionshandel

In diesem Durchführungsschema wird jede aktuelle Beschmutzen-Möglichkeit gegeben oder kann auf einem offenen Markt eine Emissionserlaubnis für jede Einheit eines benannten Schadstoffs kaufen, den es ausstrahlt. Maschinenbediener können dann Verschmutzungskontrollausrüstung installieren, und Teile ihrer Emissionsspesen verkaufen, die sie nicht mehr für ihre eigenen Operationen brauchen, dadurch einige der Kapitalkosten ihrer Investition in solcher Ausrüstung wieder erlangend. Die Absicht ist, Maschinenbedienern Wirtschaftsanreize zu geben, Verschmutzungssteuerungen zu installieren.

Die ersten Emissionen Handelsmarkt wurden in den Vereinigten Staaten durch den Erlass der Bundesimmissionsschutzgesetz-Zusatzartikel von 1990 gegründet. Die gesamte Absicht des sauren durch das Gesetz gegründeten Regenprogramms soll bedeutend Umwelt- und Gesundheitswesen-Vorteile durch die Verminderungen von Emissionen des Schwefel-Dioxyds (SO) und Stickstoff-Oxyde (NO), die primären Ursachen des sauren Regens erreichen. Um dieses Ziel an den niedrigsten Kosten zur Gesellschaft zu erreichen, verwendet das Programm sowohl regelnd als auch gestützte Annäherungen des Marktes, um Luftverschmutzung zu kontrollieren.

Siehe auch

Links


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