Mưa axit là gì? Nguy hiểm xảy ra khi gặp hiện tượng này

0
636

Mưa axit là gì? Những nguyên nhân và những ảnh hưởng nào khi có mưa axit, đặc điểm và tính chất của nó ra sao. Nó có những tác động gì khi hiện tượng trong tự nhiên này xảy ra. Và ở những khu vực nào thường xuyên xuất hiện hiện tượng mưa axit này.

1. Mưa axit là gì?

1.1 Mưa axit là gì?

Mưa axit là một cách diễn đạt phổ biến cho thuật ngữ khoa học hơn là lắng đọng axit. Nó dùng để chỉ nhiều cách mà axit có thể di chuyển từ khí quyển đến bề mặt Trái đất. Sự lắng đọng axit bao gồm mưa axit cũng như các dạng lắng đọng ướt có tính axit khác. Chẳng hạn như tuyết, mưa đá, mưa đá và sương mù (hoặc nước mây). 

Sự lắng đọng axit cũng bao gồm sự lắng đọng khô của các hạt và khí có tính axit. Do đó, sự lắng đọng axit có khả năng ảnh hưởng đến cảnh quan và các sinh vật sống bên trong chúng, ngay cả khi không xảy ra mưa axit.

Mưa axit là gì
Mưa axit là gì?

1.2 Nguyên nhân gây ra mưa axit là gì?

Mưa axit là kết quả khi lưu huỳnh đioxit (SO2) và oxit nitơ (NOX) được thải vào khí quyển và được vận chuyển bởi gió và các dòng không khí. SO2 và NOX phản ứng với nước, oxy và các hóa chất khác để tạo thành axit sunfuric và nitric. Sau đó chúng trộn với nước và các vật liệu khác trước khi rơi xuống đất.

Trong khi một phần nhỏ SO2 và NOX gây ra mưa axit là từ các nguồn tự nhiên như núi lửa, phần lớn trong số đó đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Các nguồn chính của SO2 và NOX trong khí quyển là:

  • Đốt nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện. 2/3 lượng SO2 và 1/4 lượng NOX trong khí quyển đến từ các máy phát điện.
  • Phương tiện và thiết bị nặng.
  • Sản xuất, lọc dầu và các ngành công nghiệp khác.

Gió có thể thổi khí SO2 và NOX qua khoảng cách xa và xuyên biên giới. Khiến mưa axit trở thành một vấn đề đối với tất cả mọi người và không chỉ những người sống gần các nguồn này.

1.3 Các hình thức lắng đọng axit

Lắng đọng ướt

Sự lắng đọng ẩm ướt là những gì chúng ta thường nghĩ về mưa axit. Các axit sunfuric và nitric hình thành trong khí quyển rơi xuống đất trộn với mưa, tuyết, sương mù hoặc mưa đá.

Lắng đọng khô

Các hạt và khí có tính axit cũng có thể lắng đọng từ khí quyển khi không có độ ẩm dưới dạng lắng đọng khô. Các hạt và khí có tính axit có thể lắng đọng trên bề mặt (vùng nước, thảm thực vật, tòa nhà) một cách nhanh chóng.

Hay có thể phản ứng trong quá trình vận chuyển trong khí quyển để tạo thành các hạt lớn hơn có thể gây hại cho sức khỏe con người. Khi các axit tích tụ bị rửa trôi khỏi bề mặt bởi trận mưa tiếp theo. Nước có tính axit này sẽ chảy qua mặt đất và có thể gây hại cho thực vật và động vật hoang dã, chẳng hạn như côn trùng và cá.

Lượng axit trong khí quyển lắng xuống trái đất thông qua quá trình lắng đọng khô phụ thuộc vào lượng mưa mà một khu vực nhận được. Ví dụ, ở các khu vực sa mạc, tỷ lệ lắng đọng khô và ướt cao hơn so với khu vực nhận được lượng mưa vài inch mỗi năm.

Xem thêm:

1.4 Đo mưa axit

Độ axit và độ kiềm được đo bằng thang pH trong đó 7,0 là trung tính. Độ pH của chất càng thấp (nhỏ hơn 7), chất đó càng có tính axit; pH của chất càng cao (lớn hơn 7) thì chất đó càng có tính kiềm. Mưa bình thường có độ pH khoảng 5,6; nó có tính axit nhẹ vì khí cacbonic (CO2) hòa tan vào nó tạo thành axit cacbonic yếu. Mưa axit thường có độ pH từ 4,2 đến 4,4.

mưa axit
Thang đo mưa axit

Không giống như lắng đọng ướt (mưa axit), lắng đọng khô rất khó đo và tốn kém. Ước tính độ lắng đọng khô đối với các chất ô nhiễm nitơ và lưu huỳnh được cung cấp bởi Mạng lưới Xu hướng và Tình trạng Không khí Sạch (CASTNET). Nồng độ trong không khí được CASTNET đo tại hơn 90 địa điểm.

Khi lắng đọng axit được rửa trôi vào hồ và suối, nó có thể khiến một số biến thành axit. Mạng lưới Giám sát dài hạn (LTM) đo lường và giám sát hóa học nước mặt tại hơn 280 địa điểm để cung cấp thông tin có giá trị về sức khỏe hệ sinh thái thủy sinh và cách các thủy vực phản ứng với những thay đổi về lượng khí thải gây axit và lắng đọng axit.

2. Ảnh hưởng sinh thái của mưa axit là gì?

2.1. Mưa axit ảnh hưởng đến sông hồ

Các khu vực có mưa axit

Các tác động của mưa axit lần đầu tiên được ghi nhận ở một số khu vực của Tây Âu và Đông Bắc Mỹ vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970. Phát hiện được mưa axit này là khi có những thay đổi trong hóa học của sông và hồ, thường ở những vị trí xa xôi. Chúng có liên quan đến sự suy giảm sức khỏe của các sinh vật sống dưới nước. Chẳng hạn như quần thể cá cư trú, tôm càng và ngao. 

Lượng axit lắng đọng ngày càng tăng tại các khu vực nhạy cảm. Khiến hàng chục nghìn hồ và suối ở châu Âu và Bắc Mỹ trở nên có tính axit cao hơn nhiều so với những thập kỷ trước. Các khu vực nhạy cảm với axit là những khu vực dễ bị axit hóa. Bởi vì đất của khu vực có khả năng đệm thấp hoặc khả năng trung hòa axit thấp (ANC).

Tại vùng núi Adirondack của bang New York, nghiên cứu đã chỉ ra rằng số lượng loài cá giảm từ 5 loài trong các hồ. Với độ pH từ 6,0 đến 7,0 xuống chỉ còn một loài trong các hồ có độ pH từ 4,0 đến 4,5. Các sinh vật khác cũng bị ảnh hưởng tiêu cực. Do đó các vùng nước bị axit hóa làm mất tính đa dạng của động thực vật nói chung. Những tác động này có thể xuất hiện trong suốt chuỗi thức ăn.

Quá trình gây hại của mưa axit 

Tính axit cao, đặc biệt là do lắng đọng lưu huỳnh. Có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi thủy ngân nguyên tố thành dạng nguy hiểm nhất của nó: 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 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 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 bậc thấp hơn. Nên nồng độ metyl thủy ngân ở các loài săn mồi hàng đầu, 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 nước ngọt và nước biển.

Ngoài ra, quá trình axit hóa thủy sản có thể diễn ra theo từng đợt, đặc biệt là ở những vùng khí hậu lạnh hơn. Axit sunfuric và nitric tích tụ trong một lớp băng tuyết có thể thoát ra ngoài nhanh chóng. Trong quá trình tuyết tan ban đầu và dẫn đến một dòng nước nóng chảy có tính axit. 

2.2 Mưa axit ảnh hưởng đến các vùng rừng núi

Các khu vực rừng có mưa axit

Vào những năm 70 và 80, các khu vực có rừng ở trung tâm Châu Âu, nam Scandinavia và đông Bắc Mỹ. Đều đã có những dấu hiệu đáng báo động về tình trạng rừng chết dần và chết cây. Một cuộc khảo sát năm 1993 tại 27 quốc gia châu Âu cho thấy 23% thiệt hại hoặc tỷ lệ tử vong do ô nhiễm không khí trong số 100.000 cây được khảo sát. 

Có khả năng sự chết đi là kết quả của nhiều yếu tố, bao gồm mưa axit. Ví du: axit hóa đất và mất khả năng đệm, huy động nhôm độc hại, tác động trực tiếp của axit lên lá. Chúng tiếp xúc với ozon ở tầng đất, có thể bón thừa từ sự lắng đọng của các hợp chất nitơ (như nitrat, amoni và các hợp chất amoniac).

Mưa axit là gì
Mưa axit ảnh hưởng đến các vùng rừng núi

Một khi cây ở trong tình trạng suy yếu, sẽ có nhiều khả năng không chống chọi được với các tác nhân gây áp lực môi trường khác. Chẳng hạn như: hạn hán, côn trùng phá hoại và nhiễm mầm bệnh. Các khu vực rừng chết dần thường liên quan đến các khu vực có khả năng đệm thấp. Nơi cũng xảy ra thiệt hại đối với hệ sinh thái thủy sinh do mưa axit.

Nguyên nhân gây ảnh hưởng đến rừng núi

Mưa axit có liên quan đến sự thay đổi thành phần hóa học của đất và sự suy giảm của một số loài cây. Có thể thông qua cả phương tiện trực tiếp và gián tiếp. Đất có độ đệm kém, đặc biệt dễ bị axit hóa. Bởi vì chúng thiếu một lượng đáng kể các cation bazơ (các ion mang điện tích dương), giúp trung hòa độ chua. 

Canxi, magiê, natri và kali, là các cation bazơ chiếm phần lớn khả năng trung hòa axit của đất. Có nguồn gốc từ quá trình phong hóa đá và từ quá trình lắng đọng khô và ướt. Một số cation cơ bản này (chẳng hạn như canxi và magiê) cũng là chất dinh dưỡng thực vật thứ cấp cần thiết cho sự phát triển thích hợp của cây.

Việc cung cấp các cation bazơ này giảm đi khi chúng trung hòa các axit có trong quá trình lắng đọng ướt và khô và bị rửa trôi khỏi đất. Do đó, cảnh quan trước đây giàu cation bazơ có thể trở nên nhạy cảm với axit khi quá trình hình thành đất diễn ra chậm. Và các cation bazơ không được thay thế thông qua quá trình phong hóa hoặc lắng đọng.

Mưa axit ảnh hưởng trực tiếp đến các loại cây

Bên cạnh việc làm thay đổi tiêu cực hóa học đất. Mưa axit đã được chứng minh là ảnh hưởng trực tiếp đến một số loài cây. Cây vân sam đỏ (Picea rubens) được tìm thấy ở độ cao hơn ở miền đông Hoa Kỳ. Bị hại do axit rửa trôi canxi từ màng tế bào trong kim của chúng. Làm cho kim dễ bị hư hại do đóng băng trong mùa đông. 

Mưa axit là gì
Cây bị hại do axit rửa trôi

Mưa axit gây 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 khu vực miền núi chịu ảnh hưởng của mây mù và nước có tính axit cao cùng với các áp lực môi trường khác. 

Ngoài ra, vân sam đỏ có thể bị hư hại do nồng độ nhôm độc hại trong đất tăng lên. Những quá trình này có thể làm giảm khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của rễ cây. Các quần thể cây phong đường (Acer saccharum) cũng đang giảm ở vùng đông bắc Hoa Kỳ và các vùng phía đông Canada. 

Nồng độ nhôm trong đất cao và nồng độ canxi trong đất thấp do sự lắng đọng axit có liên quan đến sự suy giảm này. Những cây khác trong vùng này bị ảnh hưởng tiêu cực bởi sự lắng đọng axit bao gồm cây dương (Populus), cây bạch dương (Betula) và cây tần bì (Fraxinus).

2.3. Mưa axit ảnh hưởng đến cấu trúc do con người tạo ra

Mưa axit là gì
Mưa axit làm hư cấu trúc công trình lịch sử

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. Chúng là những vật liệu xây dựng phổ biến được tìm thấy trong nhiều công trình kiến ​​trúc 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 hòa tan đá vôi và đá cẩm thạch khi tiếp xúc trực tiếp.

Trên đây là một số thông tin cơ bản về mưa axit mà bạn có thể hiểu dễ dàng nhất, Câu hỏi mưa axit là gì? cũng đã được giải đáp. Hiểu được nguyên nhân và các ảnh hưởng của chúng trong môi trường sống của chúng ta. Ngoài ra, bạn có thể tìm hiểu sâu hơn về mưa axit qua các nghiên cứu và bài báo khoa học có trên trực tuyến.