Mưa axit là một hiện tượng khá phổ biến hiện nay và gây ra nhiều tác hại đối với môi trường cũng như đời sống của con người. Hãy cùng IAS Links tìm hiểu nguyên nhân gây ra hiện tượng này, cũng như những ảnh hưởng của nó và biện pháp khắc phục hiệu quả trong bài viết dưới đây.
Mưa axit là gì?
Mưa axit hay còn được gọi là sự lắng đọng axit là lượng mưa có độ pH từ 5,2 trở xuống chủ yếu được tạo ra từ sự phát thải lưu huỳnh đioxit và oxit nitơ (NOx: sự kết hợp của NO và NO2) từ hoạt động của con người. Quá trình sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt) được coi là tác nhân chủ yếu gây mưa axit. Các nguồn chính của SO2 và NOx trong khí quyển, hay nói cách khác nguyên nhân gây mưa axit là:
- 2/3 lượng SO2 và 1/4 lượng NOx trong khí quyển được sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra điện.
- Các phương tiện và thiết bị nặng.
- Sản xuất, lọc dầu và các ngành công nghiệp khác.
Quá trình hình thành mưa axit
Cơ chế hình thành mưa axit là cơ chế hình thành là SO2 và NOx. Trong khí quyển những hợp chất hóa học này trải qua nhiều phản ứng hoa học khác nhau, kết hợp với nước tạo thành các hạt axit sulfuric (H2SO4) và axit nitơric (HNO3). Khi trời đổ mưa hoặc tuyết rơi, các hạt axit tan trong nước mưa, lắng đọng trong tuyết làm độ pH giảm, gây mưa axit.
Quá trình này diễn ra qua các phản ứng hoá học sau đây:
Lưu huỳnh:
Các phản ứng hóa học xảy ra bao gồm:
S + O2 → SO2
SO2 + OH· → HOSO2
HOSO2· + O2 → HO2· + SO3
SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)
Nitơ:
Các phản ứng hóa học xảy ra bao gồm:
N2 + O2 → 2NO
2NO + O2 → 2NO2
3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k)
Tác hại của mưa axit
Ảnh hưởng của mưa axit đến sông hồ
Tác hại của mưa axit lần đầu tiên được ghi nhận và những năm 1960, 1970 tại các nước ở Tây Âu và Đông Bắc Mỹ. Tác động đến các sinh vật sinh sống dưới nước như tôm, cá, ngao.
Lượng axit lắng đọng ngày càng tăng ở các khu vực nhạy cảm khiến cho sông suối và các hồ nước trở nên chua hơn nhiều so với những thập kỷ trước. Ngoài ra, quá trình axit hóa có thể giải phóng nhôm liên kết với đất, ở dạng hòa tan có thể gây độc cho cả đời sống thực vật và động vật . Các sinh vật khác cũng bị ảnh hưởng tiêu cực, do đó các vùng nước bị axit hóa làm mất đi tính đa dạng của động và thực vật nói chung.
Tính axit cao, đặc biệt là từ sự lắng đọng lưu huỳnh , có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi thủy ngân nguyên tố thành dạng nguy hiểm nhất của nó là metyl thủy ngân, một chất độc thần kinh. Sự chuyển đổi này thường xảy ra nhất ở các vùng đất ngập nước và đất bão hòa nước, nơi môi trường oxy thấp tạo điều kiện lý tưởng cho vi khuẩn hình thành metyl thủy ngân . Methyl thủy ngân tập trung trong các sinh vật khi nó di chuyển lên chuỗi thức ăn, một hiện tượng được gọi là sự tích lũy sinh học. Nồng độ nhỏ của metyl thủy ngân có trong thực vật phù du và động vật phù du tích tụ trong các tế bào mỡ của động vật tiêu thụ chúng. Vì động vật ở các bậc cao hơn của chuỗi thức ăn luôn phải tiêu thụ một số lượng lớn các sinh vật từ các loài thấp hơn, nên nồng độ metyl thủy ngân ở các loài săn mồi hàng đầu, thường bao gồm cả con người, tăng lên mức chúng có thể trở nên có hại. Sự tích tụ sinh học của metyl thủy ngân trong mô của cá là lý do hàng đầu khiến các cố vấn y tế của chính phủ khuyến nghị giảm tiêu thụ cá từ các vùng xảy ra hiện tượng mưa axit thường xuyên.
Ngoài ra, axit sunfuric và nitric tích tụ trong một lớp băng tuyết có thể thoát ra ngoài nhanh chóng trong quá trình tuyết tan dẫn đến một dòng nước nóng chảy có tính axit. Những dòng chảy này có tính axit cao hơn nhiều so với những đợt tuyết rơi hay mưa axit đơn thuần.
Ảnh hưởng của mưa axit đến các vùng rừng núi
Trong những năm 70 và 80, các khu vực có rừng ở Trung Âu, nam Scandinavia và đông Bắc Mỹ đã có những dấu hiệu đáng báo động về tình trạng rừng chết dần. Điều này bị tác động bởi nhiều yếu tố, bao gồm cả mưa axit.
Sự lắng đọng axit ảnh hưởng đến sự thay đổi hóa học của đất và sự suy giảm của một số loài cây một cách trực tiếp và cả gián tiếp. Đất có độ đệm kém đặc biệt dễ bị axit hóa vì chúng thiếu một lượng đáng kể các ion mang điện tích dương, có tác dụng trung hòa độ chua.
Quá trình axit hóa đất cũng có thể xảy ra khi lượng amoniac (NH3) và amoni (NH4+) lắng đọng cao. Sự lắng đọng amoniac và amoni dẫn đến việc sản xuất H+ khi các hóa chất này được vi khuẩn chuyển hóa thành nitrat (NO3– ) trong một quá trình gọi là nitrat hóa:
NH 3 + O 2 → NO 2 – + 3H + + 2e –
NO 2 – + H 2 O → NO 3 – + 2H + + 2e –
Bên cạnh việc làm thay đổi tiêu cực hóa học của đất , sự lắng đọng axit đã được chứng minh là ảnh hưởng trực tiếp đến một số loài cây như cây vân sam đỏ, cây dương, cây bạch dương và cây tần bi.
Thiệt hại thường lớn nhất ở các khu vực miền núi, vì những khu vực này thường nhận được nhiều axit lắng đọng hơn các khu vực thấp hơn và môi trường mùa đông khắc nghiệt hơn. Các vùng núi còn chịu ảnh hưởng bởi tính axit cao từ mây, sương mù cùng với các ứng suất môi trường khác.
Một số nhà khoa học cho rằng sự lắng đọng axit có thể ảnh hưởng đến địa chất của một số khu vực.
Ảnh hưởng đến cấu trúc do con người tạo ra
Mưa axit cũng ảnh hưởng đến các cấu trúc do con người tạo ra. Những tác động đáng chú ý nhất xảy ra trên đá cẩm thạch và đá vôi, là những vật liệu xây dựng phổ biến trong nhiều công trình lịch sử, đài kỷ niệm và bia mộ. Sulfur dioxide, một tiền chất của mưa axit, có thể phản ứng trực tiếp với đá vôi khi có nước để tạo thành thạch cao, cuối cùng sẽ bong ra hoặc bị nước hòa tan. Ngoài ra, mưa axit có thể làm tan đá vôi và đá cẩm thạch khi tiếp xúc trực tiếp.
Mưa axit được phát hiện đầu tiên tại đâu
Mưa axit là khái niệm được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1852 bởi nhà hóa học người Scotland Robert Angus Smith trong cuộc điều tra các chất hóa học có trong nước mưa gần các thành phố công nghiệp ở Anh và Scotland.
Hiện tượng này trở thành một phần quan trọng trong cuốn sách Air and Rain: The Beginnings of a Chemical Climatology (1872) của ông. Tuy nhiên, phải đến cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970, mưa axit mới được công nhận là một vấn đề môi trường ảnh hưởng đến các khu vực rộng lớn ở Tây Âu và Đông Bắc Mỹ.
Mưa axit cũng xảy ra ở châu Á và một số khu vực của châu Phi, Nam Mỹ và Úc . Đây là một vấn đề môi trường toàn cầu, nó thường bị lu mờ bởi biến đổi khí hậu. Mặc dù vấn đề mưa axit đã được giảm thiểu đáng kể ở một số khu vực, nhưng nó vẫn là một vấn đề môi trường quan trọng đối với các khu vực nông nghiệp công nghiệp và công nghiệp lớn trên toàn thế giới.
Biện pháp khắc phục mưa axit
Theo Cục Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ, có một số giải pháp để ngăn chặn tình trạng mưa axit. Một trong những biện pháp quan trọng là điều cắt giảm khí thải từ các phương tiện và công trình. Bên cạnh đó, cần hạn chế việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch và tập trung vào các nguồn năng lượng xanh như năng lượng mặt trời và năng lượng gió.
Mỗi cá nhân có thể góp phần giảm lượng mưa axit bằng cách hạn chế sử dụng các phương tiện đi lại, sử dụng phương tiện công cộng, đi xe đạp, tiết kiệm điện…
