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 (NOx) ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์และโรงงานต่างๆ แล้วถูกปล่อยสู่บรรยากาศ และเกิดการทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆ ก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดซัลฟุริกและกรดไนตริกซึ่งมีแสงอาทิตย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ให้มากขึ้น เรียกว่า ขบวนการออกซิเดชัน

ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำฝน เกิดจากมลพิษ 2 ตัวหลัก คือ

1. ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ทำให้เกิดกรด ซัลฟุริก (H2SO4)

2. ออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) ทำให้เกิดกรด ไนตริก (HNO3)

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

กลไกการเปลี่ยนจากก๊าซ SO2 และ NOx 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 (NOx)

สถานะก๊าซ

ตัวการหลักในการเกิดกรดไนตริก คือ อนุมูลของไฮโดรเจน

HO  + NO2 [+M] ----> HONO2 (+M)

จากนั้นจะเกิดออกซิเดชันโดยออกซิเจนในบรรยากาศอีกมาก แต่ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างเป็นตัวการหลักของการเกิดกรดไนตริก

สถานะของเหลว  มี 3 รูป

2N2O(g) + H2O (l) ---->2H+ + NO3- + NO2-

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

 

web page hit counter