Was ist saurer Regen?
Saurer Regen bezieht sich auf eine Mischung aus abgeschiedenem Material, sowohl nass als auch trocken, aus der Atmosphäre, die mehr als normale Mengen an Salpetersäure und Schwefelsäure enthält. Einfach ausgedrückt bedeutet dies Regen, der aufgrund des Vorhandenseins bestimmter Schadstoffe in der Luft aufgrund von Autos und industriellen Prozessen sauer ist.
Es ist leicht zu definieren als Regen, Nebel, Schneeregen oder Schnee, der durch Schadstoffe in der Luft infolge fossiler Brennstoffe und industrieller Verbrennungen sauer gemacht wurde, die hauptsächlich Stickoxide (NOx) und Schwefeldioxid (SO2) emittieren. Der Säuregehalt wird auf der Grundlage des pH-Wertes der Wassertröpfchen bestimmt, indem ihm eine Zahl zwischen 0 und 14 zugewiesen wird, wobei 0 für extreme Säure und 14 für Superlative Basizität (das Gegenteil von Säure) steht.
Laut EPA ist
„Saurer Regen oder saure Ablagerung“ ein weit gefasster Begriff, der jede Form von Niederschlag mit sauren Komponenten wie Schwefel- oder Salpetersäure umfasst, die in nasser oder trockener Form aus der Atmosphäre auf den Boden fallen. Dies kann Regen, Schnee, Nebel, Hagel oder sogar sauren Staub umfassen.“
Zu sagen, dass Sulfate keinen sauren Regen verursachen, ist dasselbe wie zu sagen, dass Rauchen keinen Lungenkrebs verursacht.
~ Andrew L. Lewis, Jr.
Normales Regenwasser ist mit einem pH-Bereich von 5,3-6,0 leicht sauer, da Kohlendioxid und Wasser in der Luft zusammen unter Bildung von Kohlensäure reagieren, die eine schwache Säure ist. Wenn der pH-Wert des Regenwassers unter diesen Bereich fällt, wird es zu saurem Regen.
Wenn diese Gase unter anderem mit Wassermolekülen und Sauerstoff in der Atmosphäre reagieren, bilden sich milde saure chemische Verbindungen wie Schwefel- und Salpetersäure, die zu saurem Regen führen. Saurer Regen führt im Allgemeinen zur Verwitterung von Gebäuden, zur Korrosion von Metallen und zum Abblättern von Farben auf Oberflächen.Ausbrechende Vulkane enthalten einige Chemikalien, die sauren Regen verursachen können. Abgesehen davon sind die Verbrennung fossiler Brennstoffe, der Betrieb von Fabriken und Autos aufgrund menschlicher Aktivitäten einige andere Gründe für diese Aktivität.Derzeit sind große Mengen an Säureablagerungen im Südosten Kanadas, im Nordosten der Vereinigten Staaten und in den meisten Teilen Europas, einschließlich Teilen Schwedens, Norwegens und Deutschlands, zu beobachten. Darüber hinaus findet sich in Teilen Südasiens, Südafrikas, Sri Lankas und Südindiens eine gewisse Menge an Säureablagerungen.
Formen von saurem Regen
Es gibt zwei Formen, in denen saure Ablagerungen auftreten – nass und trocken. Beide werden im Folgenden diskutiert:
Nasse Ablagerung
Wenn der Wind die sauren Chemikalien in der Luft in die Bereiche bläst, in denen das Wetter nass ist, fallen die Säuren in Form von Regen, Schneeregen, Nebel, Schnee oder Nebel zu Boden. Es entfernt Säure aus der Atmosphäre und lagert sie auf der Erdoberfläche ab.
Wenn diese Säure durch den Boden fließt, beeinflusst sie eine große Anzahl von Pflanzen, Tieren und Wasserlebewesen. Das Wasser aus dem Abfluss fließt in Flüsse und Kanäle, die dann mit Meerwasser vermischt werden, wodurch marine Lebensräume beeinträchtigt werden.
Trockene Ablagerung
Wenn der Wind die sauren Chemikalien in der Luft in die Bereiche bläst, in denen das Wetter trocken ist, rutschen die sauren Schadstoffe in Staub oder Rauch und fallen als trockene Partikel zu Boden.
Diese haften am Boden und anderen Oberflächen wie Autos, Häusern, Bäumen und Gebäuden. Fast 50% der sauren Schadstoffe in der Atmosphäre fallen durch trockene Ablagerung zurück. Diese sauren Schadstoffe können durch Regenstürme von der Erdoberfläche weggespült werden.
Es wurde bereits in den 1800er Jahren während der industriellen Revolution entdeckt. Ein schottischer Chemiker, Robert Angus Smith, entdeckte dieses Phänomen erstmals 1852 als Zusammenhang zwischen saurem Regen und Luftverschmutzung in Manchester, England.
Aber es erlangte vor allem in den 1960er Jahren öffentliche Aufmerksamkeit. Der Begriff wurde 1972 geprägt, als die NY Times Berichte über die Auswirkungen des Klimawandels veröffentlichte, die aufgrund des Auftretens von saurem Regen im Hubbard Brook Experimental Forest in New Hampshire auftraten.
Ursachen für sauren Regen
Es ist bekannt, dass sowohl natürliche als auch vom Menschen verursachte Quellen eine Rolle bei der Bildung von saurem Regen spielen. Es wird jedoch hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht, die zu Emissionen von Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxiden (NOx) führen.
Natürliche Quellen
Der wichtigste natürliche Verursacher für sauren Regen sind vulkanische Emissionen. Vulkane emittieren säureproduzierende Gase, um höhere Mengen an saurem Regen oder andere Niederschläge wie Nebel und Schnee zu erzeugen, die die Vegetationsbedeckung und die Gesundheit der Bewohner in der Umgebung beeinträchtigen.
Verwesende Vegetation, Waldbrände und biologische Prozesse in der Umwelt erzeugen auch saure regenbildende Gase. Dimethylsulfid ist ein typisches Beispiel für einen wichtigen biologischen Beitrag zu schwefelhaltigen Elementen in die Atmosphäre. Lichteinschläge erzeugen auf natürliche Weise auch Stickoxide, die über elektrische Aktivität mit Wassermolekülen reagieren, um Salpetersäure zu produzieren, wodurch saurer Regen entsteht.
Vom Menschen verursachte Quellen
Menschliche Aktivitäten, die zu chemischen Gasemissionen wie Schwefel und Stickstoff führen, sind die Hauptursachen für sauren Regen. Die Aktivitäten umfassen Luftverschmutzungsquellen, die Schwefel- und Stickstoffgase emittieren, wie Fabriken, Energieerzeugungsanlagen und Automobile.
Insbesondere die Verwendung von Kohle zur Stromerzeugung trägt am stärksten zu gasförmigen Emissionen bei, die zu saurem Regen führen. Automobile und Fabriken setzen täglich hohe Mengen gasförmiger Emissionen in die Luft frei, insbesondere in hochindustrialisierten Gebieten und städtischen Regionen mit hohem Autoverkehr.
Diese Gase reagieren in der Atmosphäre mit Wasser, Sauerstoff und anderen Chemikalien unter Bildung verschiedener saurer Verbindungen wie Schwefelsäure, Ammoniumnitrat und Salpetersäure. Infolgedessen erfahren diese Gebiete außerordentlich hohe Mengen an saurem Regen.
Die vorhandenen Winde blasen diese sauren Verbindungen großflächig über Grenzen hinweg und sie fallen in Form von saurem Regen oder anderen Niederschlägen wieder zu Boden. Bei Erreichen der Erde fließt es über die Oberfläche, absorbiert im Boden und gelangt in Seen und Flüsse und vermischt sich schließlich mit Meerwasser.
Die Gase Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxide (NOx) sind in erster Linie Gase, die bei der Stromerzeugung durch Verbrennung von Kohle entstehen und für sauren Regen verantwortlich sind.
Auswirkungen von saurem Regen
Saurer Regen hat erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und die öffentliche Gesundheit der Welt.
Auswirkungen auf die aquatische Umwelt
Saurer Regen fällt entweder direkt auf Gewässer oder wird von Wäldern, Straßen und Feldern in Bäche, Flüsse und Seen geleitet. Im Laufe der Zeit sammeln sich Säuren im Wasser an und senken den Gesamt-pH-Wert des Wasserkörpers.
Die Wasserpflanzen und -tiere benötigen zum Überleben einen bestimmten pH-Wert von etwa 4,8. Wenn der pH-Wert darunter fällt, werden die Bedingungen für das Überleben von Wasserlebewesen feindselig.
Die Tendenz des sauren Regens, den pH-Wert und die Aluminiumkonzentration zu verändern, beeinflusst stark die pH-Konzentration im Oberflächenwasser und beeinflusst dadurch Fische sowie andere aquatische Lebensformen. Bei pH-Werten unter 5 können die meisten Fischeier nicht schlüpfen. Niedrigere pH-Werte können auch erwachsene Fische töten.Der Abfluss von saurem Regen aus Einzugsgebieten in Flüsse und Seen hat auch die Artenvielfalt verringert, da Flüsse und Seen saurer werden. Arten wie Fische, Pflanzen und Insekten in einigen Seen, Flüssen und Bächen wurden reduziert und einige sogar vollständig eliminiert, da überschüssiger saurer Regen in die Gewässer fließt.
Auswirkungen auf Wälder
Es macht Bäume anfällig für Krankheiten, extremes Wetter und Insekten, indem es ihre Blätter zerstört, die Rinde schädigt und ihr Wachstum hemmt. Waldschäden durch sauren Regen sind in Osteuropa am deutlichsten – insbesondere in Deutschland, Polen und der Schweiz.
Auswirkungen auf den Boden
Saurer Regen hat große Auswirkungen auf die Bodenchemie und -biologie. Dies bedeutet, dass Bodenmikroben und biologische Aktivität sowie chemische Zusammensetzungen des Bodens wie der pH-Wert des Bodens aufgrund der Auswirkungen von saurem Regen beschädigt oder umgekehrt werden.
Der Boden muss einen optimalen pH-Wert für die Kontinuität der biologischen Aktivität aufrechterhalten. Wenn saurer Regen in den Boden eindringt, bedeutet dies einen höheren pH-Wert des Bodens, der die biologischen und chemischen Aktivitäten des Bodens schädigt oder umkehrt. Daher werden empfindliche Bodenmikroorganismen abgetötet, die sich nicht an Änderungen des pH-Werts anpassen können.
Hohe Bodensäure denaturiert auch Enzyme für die Bodenmikroben. Gleichzeitig laugen Wasserstoffionen des sauren Regens lebenswichtige Mineralien und Nährstoffe wie Kalzium und Magnesium aus.
Vegetationsbedeckung und Plantagen
Die schädlichen Auswirkungen des sauren Regens auf den Boden und die hohen Trockenablagerungen haben die Wälder und die Vegetationsbedeckung in großer Höhe endlos geschädigt, da sie größtenteils von sauren Nebeln und Wolken umgeben sind. Außerdem haben die weit verbreiteten Auswirkungen des sauren Regens auf die ökologische Harmonie zu Wachstumsstörungen und sogar zum Tod einiger Wälder und Vegetationsbedeckungen geführt.
Auswirkungen auf Architektur und Gebäude
Saurer Regen auf Gebäude, insbesondere solche, die mit Kalkstein gebaut sind, reagiert mit den Mineralien und korrodiert sie weg. Dies macht das Gebäude schwach und anfällig für Fäulnis. Moderne Gebäude, Autos, Flugzeuge, Stahlbrücken und Rohre sind alle von saurem Regen betroffen. Unersetzliche Schäden können an den alten historischen Gebäuden verursacht werden.
Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit
In der Atmosphäre verschlechtern Schwefeldioxid und Stickoxidgase und ihre Feinstaubderivate wie Sulfate und Nitrate die Sicht und können Unfälle verursachen, die zu Verletzungen und Todesfällen führen. Die menschliche Gesundheit wird durch sauren Regen nicht direkt beeinträchtigt, da saures Regenwasser zu verdünnt ist, um ernsthafte Gesundheitsprobleme zu verursachen.
Die trockenen Ablagerungen, die auch als gasförmige Partikel in der Luft bezeichnet werden, in diesem Fall Stickoxide und Schwefeldioxid, können jedoch beim Einatmen schwerwiegende gesundheitliche Probleme verursachen. Erhöhte Säureablagerungen in trockener Form in der Luft können Lungen- und Herzprobleme wie Bronchitis und Asthma verursachen.
Andere Effekte
Saurer Regen führt zu Verwitterung von Gebäuden, Korrosion von Metallen und Abblättern von Farben auf Oberflächen. Gebäude und Strukturen aus Marmor und Kalkstein werden durch sauren Regen aufgrund der Reaktivität der Säuren im Regen und der Calciumverbindungen in den Strukturen besonders geschädigt.
Die Auswirkungen sind häufig auf Statuen, alten Grabsteinen, historischen Denkmälern und beschädigten Gebäuden zu sehen. Saurer Regen korrodiert auch Metalle wie Stahl, Bronze, Kupfer und Eisen.
Lösungen für sauren Regen
Reinigung von Auspuffrohren und Schornsteinen
Der größte Teil der elektrischen Energie, die den heutigen Energiebedarf deckt, stammt aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Öl, Erdgas und Kohle, die Stickoxide (NOx) und Schwefeldioxid (SO2) als Hauptverursacher von saurem Regen erzeugen. Die Verbrennung von Kohle ist weitgehend für die SO2-Emissionen verantwortlich, während die NOx-Emissionen hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammen.Das Waschen von Kohle, die Verwendung von Kohle mit niedrigem Schwefelgehalt und die Verwendung von Geräten, die als „Wäscher“ bekannt sind, können technische Lösungen für SO2-Emissionen bieten. „Scrubbing“, auch Rauchgasentschwefelung (FGD) genannt, arbeitet typischerweise, um SO2 chemisch aus den Gasen zu entfernen, die Schornsteine verlassen.
Es kann bis zu 95% der SO2-Gase eliminieren. Stromerzeugungsanlagen können auch auf Brennstoffe umsteigen, die viel weniger SO2 ausstoßen, wie Erdgas, anstatt Kohle zu verbrennen. Diese Methoden werden einfach Emissionsminderungsstrategien genannt.
In ähnlicher Weise werden die NOx-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Kraftstoffe durch den Einsatz von Katalysatoren gemildert. Katalysatoren sind am Abgasrohrsystem befestigt, um die NOx-Emission zu reduzieren. Die Verbesserung von Benzin, das sauberer verbrennt, ist auch eine Strategie zur Verringerung der Emission von NOx-Gasen.
Wiederherstellung beschädigter Umgebungen
Die Verwendung von Kalkstein oder Kalk, ein Prozess namens Kalkung, ist eine Praxis, die Menschen tun können, um die Schäden zu reparieren, die durch sauren Regen an Seen, Flüssen und Bächen verursacht werden. Die Zugabe von Kalk in saure Oberflächengewässer gleicht den Säuregehalt aus. Es ist ein Verfahren, das ausgiebig verwendet wurde, zum Beispiel in Schweden, um den pH-Wert des Wassers optimal zu halten.
Trotzdem ist das Kalken eine teure Methode und muss wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus bietet es nur eine kurzfristige Lösung auf Kosten der Lösung der umfassenderen Herausforderungen der SO2- und NOx-Emissionen und der Risiken für die menschliche Gesundheit. Dennoch trägt es zur Wiederherstellung und zum Überleben aquatischer Lebensformen bei, indem es chronisch angesäuerte Oberflächengewässer verbessert.
Alternative Energiequellen
Neben fossilen Brennstoffen gibt es eine Vielzahl alternativer Energiequellen, die elektrische Energie erzeugen können. Dazu gehören Windenergie, Geothermie, Solarenergie, Wasserkraft und Kernkraft.
Die Nutzung dieser Energiequellen kann effektive Stromalternativen anstelle der Verwendung fossiler Brennstoffe bieten. Brennstoffzellen, Erdgas und Batterien können auch die Verwendung fossiler Brennstoffe als sauberere Energiequellen ersetzen. Ab heute haben alle Energiequellen ökologische und wirtschaftliche Kosten sowie Vorteile. Die einzige Lösung ist die Nutzung nachhaltiger Energie, die die Zukunft schützen kann.
Individuelle, nationale/staatliche und internationale Aktionen
Millionen von Menschen tragen direkt und indirekt zu SO2- und NOx-Emissionen bei. Um diese Herausforderung zu bewältigen, müssen die Menschen besser über Energieeinsparung und Möglichkeiten zur Emissionsreduzierung informiert werden, z. B.: Ausschalten von Lichtern oder Elektrogeräten, wenn diese nicht verwendet werden; öffentliche Verkehrsmittel nutzen; energieeffiziente Elektrogeräte verwenden; und Verwendung von Hybridfahrzeugen oder solchen mit niedrigen NOx-Emissionen.
Saurer Regen und Wasser
National Geographic
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