Kwaśne deszcze – jak powstają i jakie są ich skutki?

W tym artykule:

1. Czym są kwaśne deszcze?
2. Jak powstają kwaśne opady?
3. Jakie są skutki kwaśnych opadów?
4. Kwaśne deszcze w Polsce
5. Jak zapobiegać kwaśnym deszczom?

W idealnych warunkach, opady atmosferyczne mają odczyn neutralny, czyli ich wartość pH wynosi ok. 7. W praktyce w większości przypadków mamy do czynienia z opadami lekko kwaśnymi. Dzieje się tak, ponieważ woda opadowa miesza się z tlenkami, które naturalnie występują w powietrzu. Prawdziwy problem ma miejsce dopiero, gdy jej pH spada poniżej 5,6.

Czym są kwaśne deszcze?

Jako pierwszy, zjawisko kwaśnych deszczy opisał w 1692 roku Robert Boyle – brytyjski chemik i fizyk. Samo pojęcie kwaśnego deszczu zostało wprowadzone i usystematyzowane dopiero 180 lat później, gdy Robert Angus Smith – szkocki chemik – opublikował książkę „Air and Rain: The Beginnings of Chemical Climathology”.

Mówiąc o kwaśnych deszczach, na myśli trzeba mieć opady atmosferyczne o pH niższym niż 5,6, powstałe w następstwie reakcji wody z gazami występującymi w powietrzu. Substancje lotne, o których mowa, to przede wszystkim tlenki azotu, dwutlenek siarki, chlorowodór i siarkowodór.

Porozmawiajmy o pogodzie! 6 zaskakujących ciekawostek

Polacy mówią „leje jak z cebra”, ale u Anglików z nieba padają psy i koty. Jak dotąd nie udokumentowano nigdzie psiego ani kociego opadu, za to z deszczem spadały już na ziemię ryby, ż...

Należy podkreślić, że mianem kwaśnego deszczu określa się także inne zjawiska atmosferyczne, opady śniegu i mgłę, wykazujące odczyn kwasowy. Pomiar kwasowości jest wykonywany w oparciu o skalę pH o zakresie od 0 do 14. Najniższa wartość określa odczyny najbardziej kwasowe (z nadmiarem jonów wodorowych H⁺), z kolei najwyższa – najbardziej zasadowe (z nadmiarem jonów wodorotlenkowych OH^-). W samym środku skali znajduje się odczyn obojętny, czyli niewykazujący cech kwasowych i zasadowych (jony wodorowe i wodorotlenkowe znajdują się w stanie równowagi).

Jak powstają kwaśne opady?

Jakie są przyczyny występowania kwaśnych deszczy? Wbrew obiegowej opinii, do ich powstawania nie przyczynia się wyłącznie szkodliwa działalność ludzi. Oczywiście produkcja energii, spalanie paliw w środkach transportu i produkcja przemysłowa to wciąż główne czynniki wpływające na to zjawisko. Ale poza przyczynami antropogenicznymi należy wskazać także na pewne czynniki naturalne. Do tej grupy zaliczają się przede wszystkim pożary lasów, erupcje wulkanów i wyładowania atmosferyczne, a nie bez znaczenia jest też proces gnicia materii roślinnej.

Kwaśne deszcze powstają, gdy w atmosferze dojdzie do połączenia kropel wody z substancjami gazowymi. Dotyczy to przede wszystkim dwutlenku siarki. SO₂ odpowiada za występowanie ok. 60 proc. kwaśnych opadów w Europie. Inne zanieczyszczenia gazowe, które przyczyniają się do występowania tego zjawiska, to tlenki azotu, których źródłem jest przede wszystkim proces spalania paliw w środkach transportu. A także dwutlenek węgla, za którego emisję w największej mierze odpowiada produkcja przemysłowa oraz chlorowodór i siarkowodór.

W tym miejscu trzeba wspomnieć, że kwaśne opady nie mają wyłącznie charakteru lokalnego, czyli na obszarze silnie zanieczyszczonym. Cząsteczki gazów mogą być przenoszone przez wiatr na znaczne odległości (sięgające setek kilometrów) od źródła ich występowania, a to pociąga za sobą poważne konsekwencje. Paradoksalnie, główną przyczyną takiego stanu są wysokie kominy zakładów energetycznych i przemysłowych, które miały rozwiązać problem zanieczyszczenia powietrza w bliskim sąsiedztwie ich występowania. To rozwiązanie doprowadziło jednak do sytuacji, w której emitowane zanieczyszczenia są uwalniane do atmosfery na dużej wysokości i w konsekwencji – mogą być niesione przez wiatr na znaczną odległość.

Jakie są skutki kwaśnych opadów?

Początek wzmożonego występowania kwaśnych opadów jest datowany na XVIII wiek, kiedy zachodzące zmiany społeczne, kulturalne, technologiczne i gospodarcze zapoczątkowały rewolucję przemysłową. Przez wiele lat, skutki tego zjawiska były marginalizowane, bo poważne badania na ten temat rozpoczęły się dopiero w latach 60. i 70. XX wieku. Co powodują kwaśne deszcze?

Grad: co to jest i jak powstaje grad? Gdzie i kiedy powstaje gradobicie?

Grad pojawia się w wielu miejscach na świecie, także w Polsce. Jak powstaje grad? Gdzie może wystąpić? Na te i inne pytania odpowiadamy poniżej.

Najpoważniejsze udokumentowane konsekwencje tego zjawiska dotyczą flory i fauny. W pierwszej kolejności przyjrzyjmy się wpływowi, jaki wywierają na świat roślin. Kwasowy odczyn opadów atmosferycznych niszczy naturalną warstwę ochronną liści i igieł roślin zielonych, czego rezultatem jest nadmierne parowanie wody. Innym skutkiem jest rozpad chlorofilu, doprowadzający do zaburzenia procesu fotosyntezy, odbarwieniem liści i ich wzmożonym opadaniem. Pozostałe skutki kwaśnych opadów to:

• wzmożona wrażliwość roślin na czynniki atmosferyczne (temperaturę, suszę i wiatr),
• uszkodzenie systemu korzeniowego wynikające z zakwaszenia gleby,
• kumulacja metali ciężkich,
• niedobór substancji odżywczych,
• zaburzenia w obszarze gospodarki enzymami i substancjami wzrostowymi,
• spowolniony przyrost,
• spadek odporności na choroby i działalność szkodników,
• przyspieszony proces starzenia.

Mówiąc o konsekwencjach kwaśnych opadów, nie można pominąć ich wpływu na świat zwierząt. Te konsekwencje omówimy na przykładzie ludzi, ale należy zaznaczyć, że w takim samym stopniu dotyczą one innych gatunków. Chroniczne bóle głowy i oczu, podrażnienia układu oddechowego doprowadzające do występowania napadów kaszlu, bólu gardła, a nawet zapalenia oskrzeli i astmy – to dopiero początek listy. Nie można też nie wspomnieć, że substancje chemiczne zawarte w kwaśnych opadach, zwłaszcza azotany i siarczany, po przedostaniu się do płuc mogą przyczynić się do wystąpienia zmian o charakterze nowotworowym.

Skutki występowania kwaśnych opadów nie mają wyłącznie charakteru bezpośredniego. Dobrze udokumentowane są także konsekwencje pośrednie. Kwaśne deszcze wypłukują z otoczenia metale ciężkie. Te trafiają do wody i płodów rolnych, a skumulowane w organizmie przyczyniają się do wystąpienia wielu poważnych schorzeń.

Nie można nie wspomnieć, że to niekorzystne zjawisko oddziałuje nie tylko na organizmy żywe, ale także na infrastrukturę wybudowaną ludzkimi rękoma. Kwaśny odczyn opadów atmosferycznych wywiera ewidentny wpływ na metale. Dotyczy to przede wszystkim stali węglowej, cynku, miedzi i niklu. W kontakcie z nimi znacząco przyspieszają proces korozji.

Kolejna rzecz, kwaśne deszcze mają destrukcyjny wpływ na lakiery, którymi pokrywane są nadwozia samochodów i innych pojazdów mechanicznych. Dotyczy to nie tylko mokrej (opadów), ale także suchej depozycji, czyli drobinek kwasów opadających z atmosfery wraz z pyłami. Ta depozycja ma wyłącznie charakter lokalny, czyli występuje w pobliżu źródła zanieczyszczenia.

Kwaśne deszcze wyrządzają największe szkody na obiektach architektonicznych, zwłaszcza zabytkowych. Materiały, których głównym składnikiem jest kalcyt (marmur, piaskowiec i wapień), rozpuszczają się w kontakcie z nawet słabo stężonym kwasem siarkowym i azotowym. W rezultacie na wielu pomnikach, pałacach i innych zabytkowych budowlach można zaobserwować wyraźne ubytki. Co istotne, nie wszystkie skutki oddziaływania kwaśnych deszczy są widoczne od razu po wystąpieniu opadów. Odczyn kwasowy wpływa na zmianę właściwości kamieni i niektóre uszkodzenia mogą wystąpić dopiero po wielu latach.

Kwaśne deszcze w Polsce

Zmiany w produkcji energetycznej i przemysłowej doprowadziły do ograniczenia występowania kwaśnych deszczy, nie oznacza to jednak, że problem został całkowicie zażegnany. Północne i środkowe obszary Europy (w tym także Polska) wciąż są w dużym stopniu zagrożone występowaniem tego zjawiska.

Jeszcze w 1988 roku nasz kraj zajmował niechlubne drugie miejsce w Europie pod względem całkowitej emisji dwutlenku siarki. Wówczas kwaśne opady nie należały do rzadkości, a ich skutki są widoczne do dziś na wielu obszarach. W samych Sudetach przez cały czas występują połacie bezlistnych lasów, które bardziej niż uprawy leśne przypominają cmentarzyska. To „pamiątka” po klęsce ekologicznej, ogłoszonej w w 1982 roku w województwie jeleniogórskim.

Burza śnieżna. Czym jest i jak powstaje to zjawisko. Zimowe burze zdarzają się rzadziej niż burze w lecie

Burza śnieżna to dość rzadkie i spektakularne zjawisko. Czym są burze śnieżne? Jak powstają i jak się przed nimi zabezpieczyć? Poniżej odpowiadamy na każde z tych pytań.

Dzięki stosowaniu urządzeń odsiarczających, emisja dwutlenku siarki w Polsce znacząco spadła, a co za tym idzie – kwaśne opady stały się zjawiskiem niemal niewystępującym w naszym kraju. Nie oznacza to jednak, że problem nie istnieje, bo w wielu miastach każdego roku zdarzają się przekroczenia europejskich norm.

Jak zapobiegać kwaśnym deszczom?

Walka z kwaśnymi opadami jest prowadzona u źródła. Podstawą jest ograniczenie emisji zanieczyszczeń, które doprowadzają do ich występowania. Działania, o których mowa, polegają przede wszystkim na wprowadzaniu coraz bardziej rygorystycznych norm powietrza, a co za tym idzie – ograniczeniu spalania paliw kopalnych w przemyśle i transporcie.

Nadrzędne znaczenie w tej kwestii ma coraz szersze wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii, ale minie jeszcze wiele lat, zanim OZE całkowicie wyprze źródła konwencjonalne. Póki co zamierzony rezultat w dużej mierze jest uzyskiwany poprzez odsiarczanie samych paliw, jak i spalin.

Nasz ekspert

Artur Białek

Dziennikarz i redaktor. Wcześniej związany z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o historii, kosmosie i przyrodzie, ale nie boi się żadnego tematu. Uwielbia podróżować, zwłaszcza rowerem na dystansach ultra. Zamiast wygodnego łóżka w hotelu, wybiera tarp i hamak. Prywatnie miłośnik literatury.