Najlepszym i najbardziej znanym przykładem oddziaływania kwasów na przyrodę są kwaśne opady. Ich występowanie ma bardzo szkodliwy wpływ na środowisko naturalne. Granica do której opad nie zaliczamy do miana kwaśnego to odczyn (pH) równy wartości 5,65, poniżej stanowi już opad kwaśny. Wśród opadów atmosferycznych dominująca formę stanowi deszcz. Jeśli jego pH jest poniżej 5,65 jest to "kwaśny deszcz".

Kwaśny deszcz jest potoczną nazwą wielu zjawisk determinowanych reakcjami zachodzącymi w atmosferze. Jednym ze składników atmosfery jest para wodna (jest to gazowy stan skupienia wody). Jej obecność obserwujemy w dolnych partiach, zwanych troposfera. Gdy temperatura spada poniżej granicy poziomu nasycenia powietrza część pary wodnej przechodzi do stanu ciekłego (są to tzw. kropelki wody, a zjawisko to nazywa się kondensacja pary wodnej) lub do stanu stałego (w tzw. kryształki lodu - krystalizacja). Produkty zarówno kondensacji jak i krystalizacji stanowią opad atmosferyczny. Występuje on w dowolnej postaci: deszczu mżawki, mgły, rosy, śniegu, szronu czy gradu. Każda z tych form ma zasadnicza cechę - pochłania z powietrza gazy i wypłukuje zawieszone w atmosferze cząstki materii tzw. aerozole atmosferyczne.

Materia skumulowana w atmosferze w wyniku naturalnych procesów dostaje się do podłoża (zostaje z niej usunięta). Opad materii przyjmuje dwie postacie: suchą (zwaną depozycją suchą lub suchym osadzaniem) i mokrą (zwaną depozycją mokrą lub mokrym osadzaniem). Sucha depozycja polega na transporcie zanieczyszczeń z powietrza na Ziemię, bez przejścia przez fazę ciekłą. Związana jest z pochłanianiem śladowych zanieczyszczeń z atmosfery głównie na wilgotnych powierzchniach gleby, roślin skał i powierzchni wód. Opad mokry powstaje gdy zanieczyszczenia zostają usunięte z atmosfery przez którąś z form opadu. Materia docierająca do chmury zostaje z niej wydalona, np. wraz z deszczem, natomiast ta która do niej nie dotrze zostaje spłukana przez spadający deszcz.

Za obniżenie pH opadów odpowiedzialne są głównie związki chemiczne takie jak:

1. tlenki: azotu (NOx), siarki (SOx), dwutlenek węgla (CO2);

2. kwasy beztlenowe: siarkowodór (H2S) i chlorowodór (HCl).

W wyniku reakcji wody (H2O) z pochłoniętymi substancjami (H2S, HCl, CO2, SOx, NOx) powstają kwasy nieorganiczne, a dokładniej rozcieńczony kwas siarkowy (IV) - H2SO3, znacznie bardziej niebezpieczny i szkodliwy kwas siarkowy (VI) - H2SO4, kwas azotowy (V) HNO3, kwas fosforowy (V) H3PO4, kwas solny HCl i kwas fluorowodorowy HF. Procentowy udział tych związków chemicznych zależy od rodzaju emisji. Badania wskazują że latem dominuje (aż 73%) kwas siarkowy (VI), a zimą kwas azotowy (V) (69%). Dzieje się tak ponieważ w porze zimowej znacznie wzrasta emisja tlenków azotu, co z kolei wynika ze spalania większej ilości paliw (ogrzewanie).

Pochodzenie związków determinujących kwaśne deszcze

Związki chemiczne determinujące kwaśny opad są pochodzenia zarówno naturalnego, jak i antropogenicznego (sztucznego, spowodowanego działalnością człowieka). Przykładowo ich źródłem mogą być wulkany (naturalne) lub działalność różnych gałęzi przemysłu, np. energetycznego (antropogeniczne). Elektrownie i elektrociepłownie napędzane paliwem zawierającym siarkę i jej związki (zasiarczonym), najczęściej węglem, produkują spaliny zawierające ogrom tych substancji.

Rozprzestrzenianie się tych zanieczyszczeń na dalsze odległości zależy od dwóch czynników:

- wysokości emitora, np. komina (im wyższy tym na dalszą odległość);

- warunków meteorologicznych (kierunek i prędkość wiatru, temperatura powietrza, wilgotność powietrza).

Polska

Na terenie Polski występują bardzo kwaśne opady. Dane PIOS (Państwowy Monitoring Ochrony Środowiska) z 1993 roku podają, iż średnie roczne pH mieści się w granicach od 4,26 do 4,60. Najmniejszym zarejestrowanym było pH równe 3,0 w rejonie sudeckim.

Wpływ kwaśnych deszczy

Problem kwaśnych opadów ma ogromne znaczenie w aspekcie zarówno materialnym jak i zdrowia. Najbardziej poszkodowanym krajem są obszary skandynawskie. Ogromna ilość azotu i siarki zawarta w tamtejszym powietrzu jest wynikiem ich napływu z nad innych krajów europejskich. Wynika to ze specyfiki cyrkulacji mas powietrza, a tego rodzaju zanieczyszczenie nazywamy transgranicznym.

Kwaśne deszcze mają szkodliwy wpływ na glebę, wodę, organizmy żywe, a nawet na budowle i instalacje.

Wpływ na glebę

W wyniku oddziaływania kwaśnych deszczy powstają specyficzne typy gleb o pH poniżej 6,5. Zaliczmy do nich gleby brunatne, czarnoziemy, żółtoziemy i bielice. Bezpośrednią przyczyną ich powstania jest nieprzemyślane rolnictwo. Najczęściej bezmyślne nawożenie azotowe (ma najgorszy wpływ), czy fosforowe, stosowanie środków ochrony roślin, czy środków insektobójczych lub niewłaściwa melioracja prowadzi do zakwaszenia gleby.

Woda

Metale pierwotnie związane przez składniki gleby (mineralne, organiczne) zostają uwalniane. Następnie przyswajają je rośliny. Uaktywnienie tych pierwiastków prowadzi do przeobrażenia struktury gleby, a następnie przenikania tych pierwiastków do wód w głębi ziemi.

Zakwaszona woda jest niezdatna do wykorzystania zarówno przez ludzi jak i przez zwierzęta. Gdy kwaśny deszcz dostaje się do wody wymywany jest glin, który kumuluje się na skrzelach i uniemożliwia rybą oddychanie. Na zakwaszenie podatne są zwłaszcza zbiorniki słodkowodne o podłożu typu granitowego.

Organizmy żywe

Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne stanowiące zagrożenie dla flory i fauny naszej planety. Ich wpływ ma niebagatelne znaczenie także dla zdrowia człowieka. Badania wskazują na to że aerozole kwasu siarkowego (VI) (H2SO4) wpływają, a nawet są przyczyną niektórych chorób układu oddechowego i układu krążenia, a nawet mogą prowadzić do śmierci. Również zakwaszona woda pitna o dużej zawartości różnych metali ciężkich prowadzi do wielu chorób, np. Kadm (Cd) powoduje uszkodzenie układu wydalniczego, a ołów uszkadza układ nerwowy.

Budynki i instalacje

Kwaśne deszcze stanowią również duże zagrożenie dla budowli. Przyspieszają wietrzenie budowli wapiennych lub z piaskowca. Stanowią zagrożenie dla obiektów zabytkowych, a także maszyn, tworzyw sztucznych, witraży, a nawet na metali, powodując ich korozję. Jeśli skażona jest woda pitna to zniszczeniu ulegają również instalacje wodociągowe, zachodzi ich korozja. Podobnie jest z instalacjami klimatycznymi. Biblioteki, muzea czy galerie sztuki wydają bardzo dużo pieniędzy w celu ochrony swych dzieł przed zniszczeniem. Ogólnie straty finansowe ponoszone w skutek występowania kwaśnych opadów są ogromne.

Metody neutralizowania wpływu kwaśnych deszczy

  1. budowanie wysokich kominów
  2. wapniowanie gleb (odkwaszanie), czyli doprowadzenie odczynu gleby do poziomu optymalnego. Aż 67% gleb Polski wymaga odkwaszania i stan ten niestety nie zmienia się od wielu lat
  3. wapniowanie zbiorników wodnych
  4. odsiarczanie dymów
  5. dopalanie spalin
  6. wykorzystanie energetyki jądrowej
  7. zastosowanie filtrów w oborach;
  8. stosowanie nawozów naturalnych jedynie podczas deszczu
  9. korzystanie z energii alternatywnej