Kisela kiša

Kisela kiša je kiša ili druga padavina koja ima neuobičajenu kiselost. Djeluje štetno na biljni i životinjski svijet, kao i na građevinske objekte. Rastvorene kiseline dospijevaju u tlo i ispiraju ione kalcija i magnezija, koji su neophodni za vegetaciju. Korozivno djelovanje kiselina oštećuje metalne objekte, kao što su šine, vozila, mašine, itd. Građevinski materijali, posebno krečnjak i mermer su osjetljivi na utjecaj kiselih kiša, jer se njihova komponenta kalcij-karbonat rastvara u kiselinama.

Definicija

Termin kisela kiša se može odnositi na kišu, snijeg, maglu, rosu, te je prikladniji izraz kisela padavina.^[1] Destilovana voda koja ne sadrži ugljik dioksid ima pH vrijednost 7,0. Tečnosti čija je vrijednost pH manja od 7 su kisele, a one čija je vrijednost viša od 7 su bazične. Čista i nezagađena kiša obično ima pH oko 5,6, uslijed stvaranja ugljične kiseline zbog rastvorenog ugljik dioksida:

H₂O (l) + CO₂ (g) → H₂CO₃ (aq)

Ugljična kiselina se ionizira u vodenom rastvoru dajući nisku koncentraciju hidronium iona:

2H₂O (l) + H₂CO₃ (aq) → CO₃^2- (aq) + 2H₃O⁺(aq)

Dodatna kiselost potiče od zagađivača zraka, najprije sumpor-dioksida, a zatim dušikovih oksida. Sumpor dioksid ima veliki utjecaj na kiselost zbog dobre rastvorljivosti u vodi i zbog veće konstante kiselosti sulfitne kiseline, koja je za četiri reda veličine veća u odnosu na ugljičnu kiselinu.

Historija

Kisela kiša je najprije otkrivena u Manchesteru u Engleskoj 1852, kada je Robert Angus Smith našao vezu između kisele kiše i zagađenja zraka.^[2] Iako je još tada bio poznat taj fenomen, počeo se intenzivnije izučavati tek 1990-tih. Upotreba visokih dimnjaka je doprinijela nastanku kiselih kiša, zbog ispuštanja gasova u atmosferska strujanja. Kisela kiša čiji je pH bio 2,1 (ekvivalentno kiselosti soka od limuna) je zabilježena 1964. na sjeveroistoku SAD, a kisela kiša sa pH 2,4 padala je u Škotskoj (Pitlochry) 1974.^[3]

Emisije koje dovode do kiselosti

Prirodni fenomeni

Emisija sumpor dioksida vulkanskom aktivnošću

Najvažniji prirodni fenomen koji dovodi do emisije gasova čiji rastvori daju kiseline su vulkani, a zatim i biološki procesi na zemlji i u okeanima. Glavni biološki izvor sumpora je dimetil sulfid.

Antropogeni faktori

Glavni uzročnik nastanka kiselih kiša koji potiče od ljudske aktivnosti su sumporovi i dušikovi spojevi koji se koriste za proizvodnju električne energije, fabrike i motorna vozila. Najveći zagađivači su fabrike koje koriste ugalj. Komponente nastale sagorijevanjem mogu biti nošene stotinama kilometara u atmosferi i zatim se pojave kao kisele kiše.

Hemijski procesi nastanka kiselih kiša

Reakcije u gasovitoj fazi

U gasovitoj fazi sumpor-dioksid se oksidira pomoću hidroksil radikala po reakciji:^[2]

SO₂ + OH• → HOSO₂•

Zatim se dešava sljedeća reakcija:

HOSO₂• + O₂ → HO₂• + SO₃

U prisustvu vode sumpor-trioksid (SO₃) daje sumpornu kiselinu:

SO₃(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(l)

Dušična kiselina nastaje od dušik-dioksida:

NO₂ + OH• → HNO₃

Reakcije u vodenoj fazi

U kapljicama vode u oblacima se dešava proces rastvaranja i hidrolize sumpor-dioksida:

SO₂ (g)+ H₂O → SO₂•H₂O

SO₂•H₂O → H⁺+HSO₃^-

HSO₃^- → H⁺+SO₃^2-

Moguća je i oksidacija sumpora iz oksidacijskog stanja (+4) u (+6), čime nastaje sumporna kiselina.

Štetni efekti

Oštećenje spomenika uzrokovano kiselim kišama

U tlu kiseline započinju svoje štetno djelovanje. Kisela kiša prije svega štetno djeluje na oskudne brdske predjele, jer kiselina otapa hranjive materije, kao npr. kalcij, iz tankog sloja humusa, pa stabla ostaju bez kalcija koji im je potreban za izgradnju njihovih ćelija. Kiseline direktno oštećuju korijenje stabala ili vodom dospijevaju u lišće ili iglice drveća, te oštećuju njihova tkiva. Posljedica su mrlje smeđkaste boje. Također otapaju teške metale i aluminij u tlu. Kisele kiše oštećuju građevinske materijale. Tako na primjer krečnjak reaguje sa sumpornom kiselinom dajući gips, koji se drobi. Na taj način se mnogobrojni kulturni spomenici nepovratno uništavaju. Smanjenje pH štetno utječe na život u površinskim vodama (na ribe i ostale vodene organizme), smanjujući biodiverzitet.

Vanjski linkovi

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Kisela kiša

Kisele kiše u Kini (en)
EPA - efekti kiselih kiša (en)

Reference

^ S. E. Manahan: Environmental chemistry, 2000, CRC Press ISBN 1-56670-492-8
^ ^a ^b Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N (1998). Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and Sons, Inc. ISBN 0-471-17816-0
^ Brady, J.E., Holum, J.R.,Chemistry, John Wiley & Sons, 1993 ISBN 0-471-59979-4

[1] S. E. Manahan: Environmental chemistry, 2000, CRC Press ISBN 1-56670-492-8

[Seinfeld_1998-2] Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N (1998). Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and Sons, Inc. ISBN 0-471-17816-0

[3] Brady, J.E., Holum, J.R.,Chemistry, John Wiley & Sons, 1993 ISBN 0-471-59979-4

[1]

[2]

[3]