Hiện tượng mưa axit là gì?

1. Nguyên nhân gây mưa axit

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng mưa axit như sự phun trào của núi lửa hay các đám cháy… Nhưng nguyên nhân chính vẫn là con người.

Con người đốt nhiều than đá, dầu mỏ mà trong than đá dầu mỏ thường chứa một lượng lưu huỳnh, còn trong không khí lại chứa rất nhiều khí nitơ.

Nguyên nhân của hiện tượng mưa axit là sự gia tăng lượng oxit của lưu huỳnh và nitơ ở trong khí quyển do hoạt động của con người gây nên. Ôtô, nhà máy nhiệt điện và một số nhà máy khác khi đốt nhiên liệu đã xả khí SO2 vào khí quyển. Nhà máy luyện kim, nhà máy lọc dầu cũng xả khí SO2. Trong khí xả, ngoài SO2 còn có khí NO được không khí tạo nên ở nhiệt độ cao của phản ứng đốt nhiên liệu. Các loại nhiên liệu như than đá, dầu khí mà chúng ta đang dùng đều có chứa S và N. Khi cháy trong môi trường không khí có thành phần O2, chúng sẽ biến thành SO2 và NO2, rất dễ hòa tan trong nước. Trong quá trình mưa, dưới tác dụng của bức xạ môi trường, các oxid này sẽ phản ứng với hơi nước trong khí quyển để hình thành các axit như H2SO4, axit Sunfur, axit Nitric. Chúng lại rơi xuống mặt đất cùng với các hạt mưa hay lưu lại trong khí quyển cùng mây trên trời. Chính các axit này đã làm cho nước mưa có tính axit

2. Quá trình tạo nên mưa axit

Trong thành phần các chất đốt tự nhiên như than đá và dầu mỏ có chứa một lượng lớn lưu huỳnh, còn trong không khí lại chứa nhiều nitơ. Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như:lưu huỳnh đioxit (SO₂) và nitơ đioxit (NO₂). Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thành các axit sunfuric (H₂SO₄) và axit nitric(HNO₃). Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axit. Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì,... làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vật nuôi và con người.
Quá trình này diễn ra theo các phản ứng hoá học sau đây:

• Lưu huỳnh:
• S + O₂ → SO₂;
  • Quá trình đốt cháy lưu huỳnh trong khí oxi sẽ sinh ra lưu huỳnh điôxít.
• SO₂ + OH· → HOSO₂·;
  • Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxit.
• HOSO₂· + O₂ → HO₂· + SO₃;
  • Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO₂· và O₂ sẽ cho ra hợp chất gốc HO₂· và SO₃ (lưu huỳnh triôxít).
• SO₃(k) + H₂O(l) → H₂SO₄(l);
  • Lưu huỳnh triôxít SO₃ sẽ phản ứng với nước và tạo ra axít sulfuric H₂SO₄. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.
• Nitơ:
• N₂ + O₂ → 2NO;
• 2NO + O₂ → 2NO₂;
• 3NO₂(k) + H₂O(l) → 2HNO₃(l) + NO(k);
  • Axít nitric HNO₃ chính là thành phần của mưa axít.

3. Lắng đọng axit

• Lắng đọng ướt

Lắng đọng ướt axit xảy ra dưới bất kỳ hình thức mưa nào (mưa, tuyết,...). Loại bỏ axit trong khí quyển và cung cấp nó cho bề mặt trái đất. Điều này có thể là kết quả của sự lắng đọng của axit được sản xuất trong những giọt mưa hoặc do kết tủa loại bỏ các axit hoặc trong đám mây hoặc dưới các đám mây.

• Lắng đọng khô

Lắng đọng axit cũng xảy ra thông qua sự lắng đọng khô trong trường hợp không có mưa. Điều này có thể chiếm khoảng 20 đến 60% của tổng số axit lắng đọng.[15] Điều này xảy ra khi các hạt và các loại khí dính vào mặt đất, thực vật hoặc các bề mặt khác.

4. Tác hại

Phát hiện tại Đức năm 1984 cho thấy, hơn một nửa các cánh rừng của miền Tây nước này đã và đang ở vào thời kỳ bị phá hủy với những mức độ khác nhau và sản lượng gỗ bị hủy ước tính khoảng 800 triệu đôla. Hay như ở Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu cây (chiếm 14% diện tích rừng), trong khi đó ở Hà Lan diện tích rừng bị phá hủy lên đến 40%. Sở dĩ mưa axit "giết hại" các khu rừng, vì chúng rửa trôi toàn bộ chất dinh dưỡng và những vi sinh vật có lợi, làm yếu đi sức đề kháng của cây cối, khiến cây dễ bị mắc bệnh do nhiễm kí sinh trùng. Lá cây gặp mưa axit bị "cháy" lấm chấm, mầm chết khô… Thông là loài cây đặc biệt nhạy cảm với mưa axit

Không những thế, mưa axit còn ảnh hưởng xấu tới ao, hồ. Lượng mưa axit đổ vào ao, hồ làm độ pH ở đây bị giảm, các sinh vật sống trong đó bị suy yếu hoặc chết hoàn toàn. Hậu quả, hồ, ao trở thành các thuỷ vực chết. Cơn mưa axit đầu tiên được phát hiện tại Na - Uy vào những năm 50 thế kỉ 20 bởi hiện tượng nhiều loài cá trong các hồ của Na - Uy bị thoái hóa, cũng trong năm đó Thụy Điển phát hiện 4.000 hồ không có cá; 9.000 hồ bị mất một phần lớn các loài cá đang sinh sống, 20.000 hồ khác bị biến đổi môi trường nước.

Mưa axit không chỉ gây ra những ảnh hưởng trước mắt, mà còn để lại hậu quả lâu dài. Với lượng khí mà nước Mỹ thải vào bầu khí quyển trong năm 1977 là 31 triệu tấn oxit sulfur và 22 triệu tấn oxit nitơ, thì đôi khi, kể cả tuyết cũng có axit. Những bông tuyết thậm chí còn có thể bị nhuốm đen, khi những bông tuyết tan, nguồn nước sinh ra từ đó có nồng độ axit cao gấp 10 lần, so với mưa axit thông thường. Nước này ngấm xuống đất làm tăng độ chua của đất, làm suy thoái đất và gây ảnh hưởng xấu tới nguồn ngầm. Các nhà khoa học ước tính, tại Na - Uy có đến 56.000 tấn oxit sulfur theo mưa thấm vào lòng đất /năm, tại Anh các cơn mưa axit diễn ra ở vùng Perth (Scotland), khiến nồng độ axit cao gấp 500 lần so với axit có trong tự nhiên.[16]

Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngấm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg)... làm suy thoái đất, cây cối kém phát triển. Lá cây gặp mưa axit sẽ bị "cháy" lấm chấm, mầm sẽ chết khô, làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp. Mưa axit có thể làm hỏng các tòa nhà, di tích lịch sử, và những bức tượng, đặc biệt là những người làm bằng đá, như đá vôi và đá cẩm thạch, có chứa một lượng lớn canxi cacbonat. Axit trong mưa phản ứng với các hợp chất canxi trong đá để tạo ra thạch cao.

Những ảnh hưởng của điều này thường thấy trên bia mộ cũ, nơi mưa axit có thể làm những chữ khắc không đọc được. Mưa axit cũng làm tăng ăn mòn tỷ lệ các kim loại, đặc biệt là sắt, thép,và đồng.[17] Mưa axit làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt bằng đá của các công trình.

Mưa axit gây hư hại các công trình, song cũng đem lại lợi ích đáng kể. Các nhà khoa học vừa phát hiện thấy những cơn mưa chứa axit sunphuaric làm giảm phát thải methane từ những đầm lầy (đầm lầy là nơi sản ra lượng lớn khí methane), nhờ đó hạn chế hiện tượng Trái Đất nóng lên.

Hầu hết tất cả, mưa axit ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Nó có thể làm hại chúng ta thông qua không khí và ô nhiễm đất. Mưa axit dẫn đến sự hình thành các hợp chất độc hại bằng cách phản ứng với các hợp chất hóa học tự nhiên. Một khi các hợp chất độc hại được hình thành, họ có thể thấm vào nước uống, và cũng thâm nhập vào chuỗi thực phẩm. Thực phẩm bị ô nhiễm này có thể gây tổn hại các dây thần kinh ở trẻ em, hoặc dẫn đến tổn thương não nghiêm trọng, thậm chí tử vong. Các nhà khoa học nghi ngờ rằng nhôm, một trong những kim loại bị ảnh hưởng bởi mưa axit, có liên quan đến bệnh Alzheimer. Lượng khí thải của nitơ oxit và các vấn đề nguyên nhân sulfur dioxide như kích thích cổ họng, mũi và mắt, đau đầu, hen suyễn và ho khan