Hujan asam bagaimana ia terbentuk, komposisi, reaksi dan efek

Itu hujan asam Ini adalah presipitasi zat basah atau kering yang menghasilkan pH kurang dari 5,6. Curah hujan ini bisa basah (diencerkan dalam air hujan) atau kering (endapan partikel atau aerosol).

Istilah "hujan asam" pertama kali diusulkan oleh peneliti Inggris Robert Angus Smith pada tahun 1850, dalam revolusi industri penuh. Asam paling berlimpah yang terbentuk di atmosfer adalah nitrat dan sulfat dengan oksidasi polutan alami atau buatan.

Peta hujan asam. Sumber: Alfredsito94 [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)]

Polutan yang paling relevan adalah oksida: NO2, NO3, SO2, yang sumber alamnya adalah letusan gunung berapi, kebakaran hutan dan degradasi bakteri. Sumber buatan adalah produk emisi gas dari pembakaran bahan bakar fosil (aktivitas industri dan lalu lintas otomotif).

Hujan asam menyebabkan dampak negatif di lingkungan seperti pengasaman tanah dan air, yang mempengaruhi makhluk hidup, termasuk manusia. Demikian juga, tanah dan air terkontaminasi dengan logam berat, dan di dalam badan air itu terjadi eutrofikasi.

Pada tingkat vegetasi, kerusakan langsung terjadi pada daun dan dipengaruhi oleh pertumbuhan tanaman. Selain itu, pengasaman tanah melumpuhkan nutrisi dan mempengaruhi mikoriza (jamur tanah). Demikian pula, bangunan, mesin, monumen dan karya seni yang terpapar pelapukan teroksidasi atau terkikis oleh efek asam yang diendapkan.

Untuk memperbaiki efek hujan asam, Anda dapat mengambil beberapa langkah punral seperti melindungi monumen dan mengoreksi pengasaman tanah dan air. Namun, larutan latar belakang untuk hujan asam adalah mengurangi emisi ke atmosfer senyawa kimia prekursor pembentukan asam.

[TOC]

Bagaimana hujan asam terbentuk?

Kabut asam oleh emisi SO2 dari kilang PDVSA di Curacao. Sumber: HDEK [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Agen kimia prekursor

Fenomena hujan asam dimulai dengan emisi ke atmosfer senyawa kimia prekursor pembentukan asam. Senyawa ini dapat dikeluarkan oleh sumber atau alami atau buatan.

Di antara sumber -sumber alami adalah letusan gunung berapi, kebakaran vegetasi dan emisi samudera. Sebagai sumber buatan menindaklanjuti emisi industri, kendaraan bermotor pembakaran atau pembakaran limbah.

Sumber -sumber ini memancarkan berbagai senyawa yang dapat menghasilkan asam di atmosfer. Namun, yang paling penting adalah nitrogen oksida dan sulfur oksida.

Nitrogen oksida dikenal sebagai NOX, dan termasuk nitrogen dioksida (NO2) dan nitro oksida (NO). Untuk bagiannya, sulfur oksida adalah SO2 atau sulfur dioksida.

Proses pasukan dan asam diproduksi

Fenomena hujan asam terjadi di troposfer (area atmosfer yang berubah dari permukaan bumi ke ketinggian 16 km).

Di troposfer, arus udara dapat membawa senyawa ini di bagian mana pun dari planet ini, menjadikannya masalah global. Dalam proses itu, nitrogen dan sulfur oksida berinteraksi dengan senyawa lain masing -masing untuk membentuk asam nitrat dan asam sulfat.

Dukungan Reaksi

Reaksi kimia dapat dilakukan baik pada partikel tersuspensi padat atau dalam penurunan suspensi.

Asam nitrat terutama terbentuk dalam fase gas, karena kelarutan airnya yang rendah. Untuk bagiannya, asam sulfat lebih larut dalam air, menjadi konstituen utama hujan asam.

Asam sendawa

Untuk pembentukan asam nitrat (HNO3) nitrogen oksida bereaksi dengan air, dengan radikal seperti OH (pada tingkat yang lebih rendah dengan HO2 dan CH3O2), atau dengan ozon troposfer (O3).

Asam sulfat

Dalam kasus produksi asam sulfat (H2SO4), radikal OH, HO2, CH3O2, air dan ozon juga berpartisipasi. Selain itu, dapat dibentuk dengan bereaksi dengan hidrogen peroksida (H2O2) dan berbagai oksida logam.

Dapat melayani Anda: kehutanan: karakteristik, jenis, contoh

Asam karbonat

H2CO3 dibentuk berkat reaksi fotokimia karbon dioksida dengan air atmosfer.

Asam hidroklorik

HCL hanya mewakili 2% dari hujan asam, dan prekursornya adalah metil klorida (CLCH3). Senyawa ini berasal dari lautan dan dioksidasi oleh radikal OH untuk membentuk asam klorida.

Pengendapan

Setelah senyawa asam (asam nitrat atau asam sulfat telah terbentuk, dan pada tingkat yang lebih rendah asam klorida), ini akan mengendap.

Curah hujan dapat disebabkan oleh partikel suspensi di mana reaksi fase gas telah terjadi. Cara lain adalah bahwa di tengah hujan air kental endapan di mana asam terbentuk.

Komposisi

Keasaman alami hujan mendekati pH 5,6, meskipun di beberapa nilai area yang tidak terkontaminasi 5 telah ditunjukkan. Nilai pH rendah ini telah dikaitkan dengan adanya asam alami.

Dianggap bahwa tergantung pada tingkat pH, hujan dapat diklasifikasikan ke dalam:

a) sedikit asam (pH antara 4,7 dan 5,6)
b) asam sedang (pH antara 4.3 dan 4.7)
c) sangat asam (pH kurang dari atau sama dengan 4.3).

Jika hujan memiliki konsentrasi> 1,3 mg/L nitrat dan> 3 mg/L dalam kasus sulfat, polusi dianggap tinggi.

Hujan asam disusun dalam lebih dari dua pertiga kasus karena adanya asam sulfat, diikuti dengan kelimpahan dengan asam nitrat. Komponen lain yang dapat berkontribusi pada keasaman hujan adalah asam klorida dan asam karbonat.

Reaksi kimia hujan asam

Formasi Asam Sulfat (H2SO4)

Produksi asam sulfat dapat terjadi dalam fase gas atau fase cair.

Fase gas

Hanya 3 hingga 4% dari SO2 yang dioksidasi dalam fase sulfat untuk menghasilkan asam sulfat. Ada banyak rute untuk pembentukan asam sulfat dari prekursor gas, di sini menunjukkan reaksi SO2 dengan ozon troposferik.

Reaksi terjadi dalam dua tahap:

1.- Sulfur dioksida bereaksi dengan ozon troposfer yang menghasilkan sulfur trioksida dan melepaskan oksigen.

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- Kemudian sulfur trioksida teroksidasi dengan uap air dan menghasilkan asam sulfat.

SO3 + H2O = H2SO4

Fase cair

Di tetes air yang akan membentuk hujan, asam sulfat dapat terjadi dengan berbagai cara:

1.- SO2 larut dalam air menghasilkan asam sulfur, dan ini dioksidasi oleh hidrogen peroksida:

SO2+H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- Mekanisme fotokatalitik: Dalam hal ini partikel logam oksida (besi, seng, titanium) diaktifkan berkat aksi sinar matahari (aktivasi fotokimia) dan mengoksidasi asam sulfat menghasilkan SO2.

Formasi asam nitrat (HNO3)

O3 Ozono O3 menghasilkan transformasi dari NO2 ke HNO3 menjadi proses tiga tahap:

1.- NO2 + O3 = NO3 + O2
2.- NO3 + NO2 = N2O5
3.- N2o5 + h2o = 2hno3

Efek pada lingkungan

Efek hujan asam di hutan Pegunungan Jizera di Republik Ceko. Sumber: Lovecz [domain publik]

Pengasaman tanah dan efeknya pada vegetasi

Efek hujan asam pada tanah bervariasi tergantung pada komposisi yang sama. Misalnya, tanah berkapur, basaltik, dan beku memiliki kapasitas yang lebih besar untuk menetralkan keasaman.

Untuk bagian mereka, tanah kaya kuarsa sebagai bahan lembam, tidak dapat mengatur kandungan asam. Dengan demikian, di tanah di mana hujan asam meningkatkan keasaman, ion logam yang beracun bagi tanaman dan hewan dilepaskan dan ditarik.

Dapat melayani Anda: organisasi yang melindungi lingkungan

Kasus yang relevan adalah pembubaran aluminosilikat, yang melepaskan ion aluminium yang sangat berbahaya untuk vegetasi.

Secara umum, keasaman tanah mengurangi ketersediaan nutrisi untuk tanaman. Selain itu, ia mempromosikan pelepasan dan pencucian kalsium, yang menyebabkan kekurangan pada tanaman.

Efek pada akuifer dan kesehatan manusia

Dalam kebanyakan kasus, hujan asam tidak memiliki penampilan atau rasa yang berbeda dengan hujan normal, atau menghasilkan sensasi kulit. Efeknya pada kesehatan manusia tidak langsung, dan jarang menyebabkan kerusakan kulit karena keasaman yang ekstrem.

Salah satu masalah hujan asam adalah bahwa dengan mengurangi nilai pH di bawah 5, logam berat dilepaskan dan ditarik. Polutan seperti aluminium dan kadmium ini dapat pergi ke akuifer bawah tanah.

Jika air dari akuifer yang terkontaminasi ini ditularkan ke sumur yang digunakan untuk konsumsi manusia, itu dapat menyebabkan kerusakan kesehatan yang serius.

Kerusakan konstruksi, monumen dan bahan

Gargola rusak akibat hujan asam. Sumber: Nino Barbieri [CC BY-SA 3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/]]

Batu tipe berkapur

Konstruksi, monumen, dan patung yang dibuat dengan batu kapur atau marmer sangat dipengaruhi oleh hujan asam. Ini cukup serius, karena banyak bangunan bersejarah dan karya seni dibangun dengan bahan -bahan ini.

Dalam kasus batu kapur, hujan asam menyebabkan pembubaran batu kapur dan menghasilkan rekristalisasi kalsit. Rekristalisasi ini menghasilkan nada keputihan di permukaan.

Dalam kasus spesifik hujan dengan asam sulfat, fenomena sulfasi terjadi. Melalui proses ini, permukaan batuan ditransformasikan menjadi plester dan CO2 dilepaskan.

Marmer, meskipun lebih tahan, juga dipengaruhi oleh hujan asam. Dalam hal ini, pengelupasan kulit terjadi, sehingga lapisan permukaan yang sama terpisah.

Bahan non -korosif lainnya

Di beberapa bangunan kerusakan struktural lebih rendah, tetapi juga dengan efek negatif. Misalnya, deposit asam kering mengotori dinding, sehingga biaya perawatan meningkat.

Logam

Hujan asam menyebabkan korosi logam karena fenomena oksidasi. Ini menyebabkan kerugian ekonomi yang sangat besar, karena struktur, peralatan, mesin dan kendaraan dengan bagian logam sangat terpengaruh.

Tumbuhan dan Hewan

Ikan mati untuk hujan asam. Sumber: Layanan Ikan dan Satwa Liar Amerika Serikat. [Area publik]

Hujan asam memodifikasi keseimbangan alami ekosistem akuatik dan terestrial.

Tumbuhan dan hewan dalam badan air lentik

Badan air luntic lebih rentan terhadap pengasaman, karena mereka adalah ekosistem tertutup. Selain itu, akumulasi asam dalam air membawa konsekuensi negatif pada kehidupan yang menampung.

Konsekuensi lain dari pengasaman adalah presipitasi nitrat melalui hujan, yang menyebabkan eutrofikasi pada badan air. Nutrisi berlebih mengurangi oksigen yang tersedia dan secara negatif mempengaruhi kelangsungan hidup hewan air.

Efek negatif tidak langsung lainnya adalah hambatan ke badan air ion logam berat dari lingkungan terestrial. Ion -ion ini dilepaskan di tanah dengan aksi ion hidronium saat keasaman meningkat.

Ketersediaan vegetasi dan nutrisi

Masalah paling parah yang disebabkan oleh pengasaman tanah adalah imobilitas nutrisi esensial dan peningkatan logam beracun.

Misalnya, aluminium dan magnesium dilepaskan dari partikel tanah saat digantikan oleh hidrogen. Aluminium mempengaruhi struktur dan fungsi akar dan mengurangi penyerapan kalsium esensial untuk tanaman.

Dapat melayani Anda: ternak: karakteristik, makanan, penyakit

Di sisi lain, pengasaman tanah menyebabkan kerusakan pada mikoriza (jamur yang terkait dengan akar), yang penting dalam dinamika hutan.

Kerusakan langsung pada tumbuhan dan hewan

Asam sulfat menyebabkan kerusakan langsung pada daun dengan mendegradasi klorofil dan menghasilkan klorosis (daun kuning). Pada beberapa spesies pertumbuhan dan produksi biji yang layak berkurang.

Amfibi (katak dan kodok) sangat rentan terhadap efek keasaman air. Beberapa kerusakan adalah lesi langsung dan penurunan pertahanan terhadap patogen (terutama jamur kulit).

Solusi

Mengurangi emisi

Solusi latar belakang untuk hujan asam adalah mengurangi emisi ke lingkungan bahan kimia asam. Yang paling penting dari ini adalah sulfur dan nitrogen oksida.

Namun, ini memiliki beberapa kesulitan, karena itu menyiratkan mempengaruhi kepentingan ekonomi dan pembangunan perusahaan dan negara. Sebagai contoh, salah satu sumber utama sulfur dioksida adalah pembakaran batubara yang mewakili lebih dari 70% energi di Cina.

Ada beberapa alternatif teknologi yang dapat membantu mengurangi emisi. Misalnya, dalam industri ini, "lapisan terfluidisasi" SO yang menggabungkan penyerap (batu kapur atau dolomit) yang mempertahankan SO2. Dalam kasus kendaraan bermotor dan secara umum, mesin pembakaran, konverter katalitik juga membantu mengurangi emisi SO2.

Di sisi lain, beberapa negara telah menerapkan program spesifik untuk mengurangi hujan asam. Misalnya, Amerika Serikat mengembangkan Program Evaluasi Pengendapan Asam Nasional (NAPAP). Di antara salah satu tindakan yang dimaksud dengan NAPAP, adalah untuk mengimplementasikan penggunaan bahan bakar sulfur rendah.

Ukuran lain yang mungkin adalah penggantian taman otomotif dengan mobil listrik untuk mengurangi hujan asam dan pemanasan global. Namun, meskipun ada teknologi untuk mencapai hal ini, tekanan industri otomotif dan minyak telah menunda keputusan tentang hal itu. Faktor -faktor lain yang mempengaruhi adalah elemen budaya yang terkait dengan kecepatan yang bercita -cita tinggi untuk mencapai kendaraan.

Menerapkan langkah -langkah koreksi keasaman

Dalam beberapa kasus pH tanah dan air dapat ditingkatkan dengan menambahkan alkali, misalnya menggabungkan sejumlah besar kapur. Namun, praktik ini tidak layak dalam ekstensi tanah yang sangat besar.

Perlindungan Permukaan

Batu

Ada berbagai metode untuk melindungi atau setidaknya mengurangi kerusakan batu di bawah efek hujan asam. Salah satu metode ini adalah mencucinya dengan uap atau air panas.

Agen kimia seperti asam fluororat atau amonium bifluoride juga dapat digunakan. Setelah dicuci, batu dapat disegel dengan menerapkan produk khusus yang menyumbat pori -pori, seperti barium hidroksida.

Logam

Permukaan logam yang rentan terhadap korosi dapat melindungi diri mereka sendiri dengan menutupinya dengan logam non -korosif seperti seng.

Untuk ini, elektrodeposisi dapat diterapkan, atau merendam struktur logam yang akan dilindungi dalam logam pelindung dalam keadaan cair.

Referensi

1. Pedang L dan a. Sánchez (1995). Pengaruh hujan asam pada korosi logam. pp. 145-171. Dalam: Vicente M penjahit. (Coord.) Elektrokimia dan lingkungan di ambang batas abad ke -21. Universitas La Coruña. Publikasi servo. La Coruña, Spanyol.
2. García-Ruiz G (2018). Perlindungan struktur konstruksi di atmosfer korosif. Akhir Gelar Pekerjaan di bidang Teknik dalam Teknologi Industri. Universitas Politeknik Cartagena. Sekolah Teknis Teknik Teknik Teknik. Cartagena, Spanyol. 75 hal.
3. Granados-Sánchez D, GF López-Ríos dan Ma Hernández-García (2010). Ekosistem Hujan dan Hutan Asam ... Seri Ilmu Pengetahuan Hutan dan Lingkungan Majalah Chapingo 16: 187-206.
4. Likens GE, CT Driscoll dan DC Buso (1996). Efek jangka panjang dari hujan asam: respons dan pemulihan ekosistem hutan. Sains, 272; 244-246.
   Likens GE dan FH Bumann (1974). Hujan asam: masalah iri regional regional. Sains, 184: 1176-1179.
5. Schindler DW (1988). Efek hujan asam pada ekosistem air tawar. Sains, 239: 149-157.
6. Vélez-Upegui JJ, MC Valencia-Giraldo, Londoño-Carvajal, CM González-Duque, JP Mariscal-Moreno (2010). Polusi Udara dan Hujan Asam. Diagnosis fenomena di kota Manizales. Fakultas Teknik dan Arsitektur. Universitas Nasional Kolombia. Kantor Pusat Manizales. Editorial Blanecolor Ltda. Edisi pertama. Manizales, Kolombia. 150 hal.