Happosade: määritelmä, syyt ja vaikutukset
Happosade: mitä se on (pH<5,6), syyt ja vaikutukset ekosysteemeihin, kasveille, eläimille ja ihmisiin — selkeä opas aiheeseen ja torjuntaan.
Yksi nykyajan suurista huolenaiheista on happosade, jolla voi olla tuhoisa vaikutus kaikkiin maapallolla eläviin organismeihin. Happosade on sade, joka on luonteeltaan epätavallisen hapanta ja erittäin syövyttävää. Se on sadetta, jossa on paljon vetyioneja (alhainen pH). Se voidaan määritellä "sadevedeksi, jonka pH on alle 5,6".
Määritelmä ja kemiallinen tausta
Luonnollinen sadevesi on lievästi hapan, koska vedessä hiilidioksidi muodostaa hiilihappoa, mikä laskee pH:ta noin 5,6:een. Happosateessa sen sijaan pH on tätä alhaisempi, koska ilmakehään joutuneet epäpuhtaudet reagoivat veden kanssa muodostaen vahvempia happoja, kuten rikkihappoa ja typpihappoa. Tyypillisimpiä reaktioita ovat rikin oksidien (esim. SO2) hapettuminen rikkihapoksi (H2SO4) ja typen oksidien (NOx) muuntuminen typpihapoksi (HNO3).
Syyt
Happosateen perussyyt ovat ilmakehään vapautuvat happamuutta edistävät yhdisteet. Se syntyy, kun ilmakehään vapautuu kaasumaisia ammonium-, hiili-, typpi- ja rikkiyhdisteitä. Suurimmat ihmisen aiheuttamat lähteet ovat fossiilisten polttoaineiden poltto (sähkön- ja lämmöntuotanto, teollisuus), liikenne (NOx) ja maatalous (ammoniakki NH3), mutta myös luonnolliset lähteet kuten tulivuoret ja metsien biokemialliset päästöt voivat vaikuttaa.
Ilmakehässä nämä kaasut kulkeutuvat tuulen mukana pitkiäkin matkoja, jolloin paikasta toiseen siirtyvä saaste voi aiheuttaa happosateita kaukana päästölähteestä.
Ilmakehäreaktiot ja historia
Saastuneet kaasut reagoivat ilmakehän ainesosien, hapen, hydroxyyli-radikaalien (OH) ja auringonvalon avulla. Pilvissä ja sumussa happamuuden muodostuminen kiihtyy, kun hapettavat aineet liukenevat vesipisaroihin ja muuttuvat happamiksi suoloiksi ja hapoiksi. Tämän seurauksena sade, lumi, sumu ja pienhiukkaset voivat sisältää rikkihappoa ja typpihappoa.
Yhteyden teollisuuden päästöjen ja happosateen välillä havaitsi ensimmäisenä kemisti Robert Angus Smith Manchesterissa vuonna 1852, ja hän käytti termiä "happosade" vuonna 1872. Tämän jälkeen ilmiöstä tuli merkittävä ympäristöongelma etenkin 1900-luvun puolivälistä lähtien teollistuneissa maissa.
Tyypit: märkänä ja kuivana tapahtuva laskeuma
- Märkälaskeuma: happamat aineet kulkeutuvat sade-, lumi- ja sumuvesinä maahan.
- Kuivalaskeuma: kaasumaiset yhdisteet ja hengittävä hiukkasaine laskeutuvat pölynä tai kondensoituina pinnalle ja voivat myöhemmin huuhtoutua sateessa.
Vaikutukset
Happosateella on laaja kirjo ympäristö- ja yhteiskunnallisia vaikutuksia:
- Kasveihin: lehtivauriot, heikentynyt kasvu, ravinteiden puute ja metsien heikkeneminen. Hapan sade voi myös poistaa maasta tärkeimpiä ravinteita kuten kalsiumia ja magnesiumia.
- Eläimiin: makean veden happamoituminen voi johtaa kalakantojen hupenemiseen ja ravinteiden muutoksiin vesiekosysteemeissä.
- Ihmiin: vaikutukset ovat pääasiassa epäsuoria: happamoituminen voi vapauttaa maaperästä ja vedestä raskasmetalleja (kuten alumiinia), jotka voivat kulkeutua juomaveteen; lisäksi ilmapäästöt, jotka aiheuttavat happosadetta, muodostavat myös pienhiukkasia, joilla on terveysvaikutuksia.
- Maaperän happamoituminen heikentää kasvualustan kykyä sitoa ravinteita ja voi vapauttaa haitallisia metalleja.
- Rakennuksiin ja kulttuuriperintöön kohdistuvat vauriot: happamat sateet syövyttävät erityisesti kalkkikiveä ja betonia sekä maaleja ja metalleja.
Herkkä maantiede ja luonnollinen puskurikyky
Maaperän ja kallioperän koostumus vaikuttaa siihen, miten paljon happosade vahingoittaa alueita. Kalkkipitoiset (karbonaattiset) kallioperät ja maaperät puskuroivat happamuutta paremmin kuin esimerkiksi graniitti-alueet. Vesistöjen herkkyys riippuu niiden alkutilan puskurointikyvystä ja vesistöjen koosta.
Ehkäisy ja korjaavat toimet
Happosateen torjunta perustuu päästölähteiden vähentämiseen ja luonnon vaurioiden korjaamiseen:
- Päästöjen vähentäminen teollisuudessa ja energiantuotannossa: rikkidioksidin (SO2) poistaminen savukaasuista (flue-gas desulfurization), typen oksidien (NOx) vähentäminen katalysaattoreilla ja polttoaineen laadun parantaminen.
- Liikenteen päästöjen vähentäminen: ajoneuvojen pakokaasujen puhdistustekniikat ja siirtyminen vähäpäästöisempiin polttoaineisiin.
- Maatalouden ammoniakkipäästöjen hallinta: lannan käsittely, sijoituslannoitus ja muita käytäntöjä, jotka vähentävät NH3-päästöjä.
- Kansainväliset sopimukset ja seuranta: Euroopassa pitkäkestoisen ilmanlaadun tutkimuksen ja päästörajoitusten tuloksena happosateen haitat ovat monin paikoin vähentyneet (esim. CLRTAP ja Gothenburg-protokolla).
- Korjaavat toimet ympäristölle: happamoituneiden järvien ja maaperien kalkitus (liming) sekä metsien ja vesistöjen seuranta ja hoito.
Mittaaminen ja nykytilanne
Happosateen seurannassa mitataan sademäärien pH:ta, sadetapahtumien kemiallista koostumusta ja kokonaislaskeumaa. Monissa maissa on pitkäaikaisia mittausohjelmia, joiden avulla voidaan arvioida päästövähennystoimien vaikutuksia. Useilla alueilla Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa tilanne on parantunut merkittävästi päästöjen vähenemisen myötä, mutta ongelma ei ole kaikkialla ratkaistu ja paikalliset päästöt sekä ilmastonmuutoksen vaikutukset voivat muuttaa tilannetta edelleen.
Yhteenvetona: happosade on ympäristöongelma, joka syntyy ilmakehän pilaantumisen kemiallisten reaktioiden seurauksena. Sen torjuminen vaatii päästöjen vähentämistä, kansainvälistä yhteistyötä ja paikallisia korjaavia toimenpiteitä.
Aiheuttaa
Happosateet johtuvat happojen sekoittumisesta ilmaan. Suurin happolähde on rikkidioksidi. Myös hiilidioksidi ja erilaiset typen oksidit muodostavat happoa ilmakehässä. Nämä kemikaalit ovat sekä luonnollisia että keinotekoisia.
On olemassa erilaisia luonnollisia syitä, kuten tulivuorista peräisin olevat kaasut. Nykyään kuitenkin uskotaan, että ihmisten aiheuttama ilman saastuminen aiheuttaa suurimman osan happosateista. Ihmiset alkoivat tuottaa enemmän happamia kaasuja, kun he alkoivat rakentaa tehtaita ja voimalaitoksia. Näissä rakennuksissa sekä taloissa ja ajoneuvoissa poltetaan hiiltä tai öljyä, joka sisältää rikkiä. Tällöin ilmaan vapautuu kaasuja, jotka aiheuttavat happosadetta. Hallitukset ovat 1970-luvulta lähtien yrittäneet vähentää maapallon ilmakehään vapautuvan rikin määrää, ja tähän mennessä niillä on ollut hyviä tuloksia. Tehtaiden ja voimalaitosten savun puhdistaminen on kuitenkin kallista. Vuonna 2001 Iso-Britannia tuotti edelleen noin viisi miljoonaa tonnia näitä kaasuja vuosittain, ja Kiina tuotti 18 miljoonaa tonnia. Yhdysvallat tuotti tuolloin yli 20 miljoonaa tonnia, mutta tuotanto väheni 8,1 miljoonaan tonniin vuonna 2010.
Happosateet tuhoavat puita. Happosateet tappavat myös kaloja.
Hapan sade voi aiheutua myös luonnollisesti. Happamia voivat olla esimerkiksi salaman tuottamat typpiyhdisteet, ja tulivuorenpurkaukset voivat vapauttaa ilmakehään rikkidioksidia.
Happosateilla on tuhoisa vaikutus metsiin, makeaan veteen ja maaperään. Se tappaa hyönteisiä ja vesieliöitä, vahingoittaa rakennuksia ja vaikuttaa ihmisten terveyteen. Happojen syövyttävän luonteen vuoksi se vahingoittaa sekä elottomia että eläviä organismeja.
Vaikutukset
Happosateilla on tuhoisa vaikutus metsiin, makeaan veteen ja maaperään. Se tappaa hyönteisiä ja vesieliöitä, vahingoittaa rakennuksia ja vaikuttaa ihmisten terveyteen. Happojen syövyttävän luonteen vuoksi se vahingoittaa sekä elottomia että eläviä organismeja.
Happosateet myrkyttävät jokia ja järviä. Kalat ja muut eläimet eivät voi elää happamassa vedessä. Se on myös huono asia rakennuksille, sillä happo vahingoittaa kalsiumkarbonaattikiveä. Happo liuottaa sitä. Happosade on vahingoittanut monia rakennuksia ja muistomerkkejä.
Seuraukset
Happosateessa laskeutuu vesihappoja, happamia kaasuja ja happamia suoloja.
Happolaskeuma koostuu kahdesta osasta: märästä ja kuivasta.
✓ Märkä laskeuma tarkoittaa hapanta sadetta, sumua ja lunta.
✓ Kuivalla laskeumalla tarkoitetaan happamia kaasuja ja hiukkasia.
✓ Puolet ilmakehän happamuudesta laskeutuu takaisin maahan kuivilaskeuman kautta.
Happosade on alueellinen ilman pilaantumisen ongelma. Pahiten se vaikuttaa Kanadaan ja Yhdysvaltojen luoteisosiin. Torontossa helmikuussa 1979 mitatun sateen keskimääräinen pH oli 3,5. Vuonna 1989 Los Angelesin sumun pH oli jopa 2,2. Tähän mennessä happamimman sateen ennätys on kuitenkin Yhdysvalloissa Wheelingissä Länsi-Virginiassa, jossa pH oli niinkin alhainen kuin 1,4.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on happosade?
V: Happosade on sade, joka on luonteeltaan epätavallisen hapanta ja erittäin syövyttävää. Se on sadetta, jossa on paljon vetyioneja (alhainen pH).
K: Mikä on happaman sateen pH-arvo?
V: Happaman sateen pH-arvo on alle 5,6.
K: Miten happosade voi vaikuttaa maapallolla eläviin eliöihin?
V: Happosateella voi olla haitallisia vaikutuksia kasveihin, eläimiin ja ihmisiin.
K: Mikä aiheuttaa happamia sateita?
V: Happosade syntyy, kun ilmakehään vapautuu kaasumaisia ammonium-, hiili-, typpi- ja rikkiyhdisteitä.
K: Miten happosateesta vastuussa olevat yhdisteet vapautuvat ilmakehään?
V: Happosateen aiheuttavia yhdisteitä vapautuu ilmakehään ihmisen toiminnasta, kuten fossiilisten polttoaineiden poltosta ja teollisuusprosesseista.
K: Kuka keksi termin "happosade"?
V: Robert Angus Smith keksi termin "happosade" vuonna 1872.
K: Mikä oli Robert Angus Smithin vuonna 1852 havaitsema happosateen ja ilmakehän saastumisen välinen suhde?
V: Robert Angus Smith osoitti vuonna 1852 Manchesterissa happosateen ja ilmansaasteiden välisen yhteyden. Hän havaitsi, että kaasumaiset epäpuhtaudet, jotka reagoivat ilmakehän veden kanssa, aiheuttivat happosadetta.
Etsiä