ฝนกรด เกิดขึ้นได้อย่างไร

ฝนกรด

ฝนกรด หมายถึง น้ำฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6

 

 

 

ฝนกรด (Acid Rain) วัดได้จากการใช้เสกลที่เรียกว่า pH ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น น้ำบริสุทธิ์มี pH เท่ากับ 7 น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อยเพราะว่ามีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่  ส่วนฝนกรดจะมี pH ต่ำกว่า 5.6 ฝนกรดส่วนมากพบในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่ ทวีปยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น และจีน   ตะกอนกรดสามารถอยู่ในรูปของฝน หมอก  หิมะ และมีผลกระทบต่อพืช  สัตว์น้ำ และสิ่งก่อสร้างต่างๆ   ลมที่พัดแรงสามารถพัดพาอนุภาคกรดไปพื้นที่อื่นได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร

 

 

การกำเนิดของฝนกรด  นักวิทยาศาสตร์พบว่า สาเหตุของฝนกรดคือ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) และ ออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_x) ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์และโรงงานต่างๆ แล้วถูกปล่อยสู่บรรยากาศ และเกิดการทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆ ก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดซัลฟุริกและกรดไนตริกซึ่งมีแสงอาทิตย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ให้มากขึ้น เรียกว่า ขบวนการออกซิเดชัน

ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำฝน เกิดจากมลพิษ 2 ตัวหลัก คือ

1. ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ทำให้เกิดกรด ซัลฟุริก (H₂SO₄)

2. ออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_x) ทำให้เกิดกรด ไนตริก (HNO₃)

ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น จากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตกระแสไฟฟ้า,โรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ การเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดีเซล เบนซิน ส่วนที่เกิดจากธรรมชาติ เช่นการระเบิดของภูเขาไฟ การระเหยจากน้ำทะเล  การเน่าเปื่อยของพืชและแพลงตอน มีน้อยมาก

กลไกการเปลี่ยนจากก๊าซ SO₂ และ NO_x เป็นตะกอนกรด

เกิดได้ทั้งในสถานะก๊าซและของเหลว

1.ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂)

สถานะก๊าซ

เกิดทั้งหมด 2 ปฎิกิริยาด้วยกัน

1.1 โฟโต้ออกซิเดชั่นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โดย UV ซึ่งมีศักยภาพสูงในการกระตุ้นโมเลกุลและนำไปสู่ออกซิเดชัน

1.2 ปฎิกิริยาของซัลเฟอร์ไดออกไซด์กับออกซิเจนในบรรยากาศ ดังนี้

SO₂ + O₂ ---> 2SO₃

SO₃+H₂O ---> H₂SO₄

แต่พบว่าปฎิกิริยาทั้ง 2 ปฎิกิริยา ไม่มีความสำคัญมากนัก เนื่องจากเกิดได้ช้ามาก ปฎิกิริยาที่มีความสำคัญ คือ

HO + SO₂ (+M) ---> H₂SO₄

สถานะของเหลว

ในสถานะนี้ SO₂ จะมี 3 รูป

[S (IV)] ---> [SO₂ (aq)] + [HSO₃^-] + [SO₃ ^2-]

ซึ่งเกิดการแตกตัว โดย 2 กระบวนการนี้

SO₂ (aq) --> H⁺ + HSO₃ ^2-

HSO₃^- (aq)---> H⁺ + SO₃ ^2-

การเกิดออกซิเดชั่นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกิดโดยโมเลกุลของออกซิเจนกับตัวกระตุ้นจำพวกโลหะเช่น Fe³⁺ หรือ Mn²⁺ หรือทั้ง 2 อย่างรวมกัน  อย่างไรก็ตามการเกิดออกซิเดชั่นโดยโอโซนเป็นกระบวนการที่น่าสนใจเนื่องจากไม่ต้องมีตัวกระตุ้นและมีปริมาณในบรรยากาศมาก เช่น ปฎิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับตัวกลาง(Intermediate) และไอออนของกรด peroxymonosulfurous ดังสมการ

HSO₃^- + H₂O₂--->A^-  +  H₂O

A^-  + H⁺ ---> H₂SO₄

2. ออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_x)

สถานะก๊าซ

ตัวการหลักในการเกิดกรดไนตริก คือ อนุมูลของไฮโดรเจน

HO  + NO₂ [+M] ----> HONO₂ (+M)

จากนั้นจะเกิดออกซิเดชันโดยออกซิเจนในบรรยากาศอีกมาก แต่ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างเป็นตัวการหลักของการเกิดกรดไนตริก

สถานะของเหลว  มี 3 รูป

2N₂O(g) + H₂O (l) ---->2H⁺ + NO₃^- + NO^2-

NO (g) + H₂O (l) -----> 2H⁺ + 2NO₃^- + NO (g)

3N₂O(g) + H₂O (l) ----> 2H⁺  + 2NO₃^- + NO (g)

ปฎิกิริยาออกไซด์ของไนโตรเจน เหล่านี้เกิดที่ความกดบางระดับและมีเสถียรภาพต่ำ การเพิ่มขึ้นของปฎิกิริยาเกิดเมื่อมีตัวกระตุ้นจำพวกโลหะ

ผลกระทบของฝนกรด

พืช

ฝนกรดสามารถทำปฎิกิริยากับธาตุอาหารที่สำคัญของพืช เช่น Calcium, magnesium และ potassium ทำให้พืชไม่สามารถนำธาตุอาหารไปใช้ได้ และ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศยังไปปิดปากใบพืช ทำให้ความสามารถในการสังเคราะห์แสงลดลง

สัตว์

โดยเฉพาะสัตว์น้ำจะได้รับผลกระทบโดยตรง จากการศึกษาพบว่า ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำทำให้สัตว์น้ำไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ จากการศึกษาพบว่า จำนวนปลา Trout และ salmonในประเทศนอร์เวย์ได้ลดจำนวนลงเป็นจำนวนมากและในระยะยาวยังพบว่าปลาหยุดการผสมพันธุ์อีกด้วย นอกจากนี้สัตว์ที่อยู่ในลำดับขั้นที่สูงกว่าก็จะได้รับผลกระทบเช่นเดียวกัน

สิ่งก่อสร้าง

ฝนกรดสามารถละลาย Calcium carbonate ในหินเกิดการผุพัง เช่น ปิรามิดในประเทศอียิปต์ และ ทัชมาฮาลในประเทศอินเดีย

การควบคุมและป้องกัน    

สามารถทำได้โดยการลดตัวการที่จะทำให้เกิดฝนกรด โดยลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลให้น้อยลง จะสามารถทำให้ค่าความเป็นกรดในน้ำฝนลดลงได้   สำหรับพวกเราควรระมัดระวัง การดื่มน้ำฝนที่เป็นกรดและสารพิษอื่นๆ ซึ่งตกลงมาผ่านอากาศที่เป็นมลพิษในเมืองใหญ่เช่น  กรุงเทพฯ พบว่าน้ำฝนมีความเป็นกรดสูง คือ pH อยู่ระหว่าง 3.5-5.0 โดยเฉพาะช่วงที่ฝนตกใหม่ๆ น้ำฝนจะไม่สะอาด ส่วนในชนบทที่อากาศสะอาด เราจะสามารถดื่มน้ำฝนได้อย่างปลอดภัย

 ดาวน์โหลด