Acid rain ฝนกรด

Acid Rain ฝนกรด

รู้จักฝนกรด

ฝนกรด หมายถึง น้ำฝนที่มีค่า PH ต่ำกว่า 5.6

ฝนกรด (อังกฤษ: Acid rain) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติอันเกิดเนื่องมาจากมลภาวะทางอากาศ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดมาจากการกระบวนการผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมทั่วไปของมนุษย์ โดยฝนกรดก่อให้เกิดปัญหาต่าง ๆ ต่อสภาพแวดล้อมมากมาย

การกำเนิดฝนกรด

นักวิทยาศาสตร์พบว่า สาเหตุของฝนกรดคือ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์(SO₂)และออกไซด์ของไนโตรเจน(NO_x)ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์และโรงงานต่างๆ แล้วถูกปล่อยสู่บรรยากาศ และเกิดการทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆ ก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดซัลฟุริกและกรดไนตริกซึ่งมีแสงอาทิตย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ให้มากขึ้น เรียกว่า ขบวนการออกซิเดชัน

ฝนกรด (Acid Rain) วัดได้จากการใช้เสกลที่เรียกว่า pH ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น

- น้ำบริสุทธิ์มี PH เท่ากับ 7

- น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อยเพราะว่ามีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ ส่วนฝนกรดจะมี PH ต่ำกว่า 5.6

ฝนกรดส่วนมากพบในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่

- ทวีปยุโรป

- อเมริกาเหนือ

- ญี่ปุ่น

- จีน

- เอเชียตะวันออกเฉียงใต้

ผลกระทบจากฝนกรด

ฝนกรดจะทำปฏิกิริยาเคมีกับวัตถุใด ๆ ที่มันสัมผัส กรดคือสารเคมีใด ๆ ที่ทำปฏิกิริยากับสารอื่น ๆ โดยจะจ่ายอะตอมไฮโดรเจน (hydrogen: H) ออกไป ความเป็นกรดของสารใด ๆ เกิดจากการที่มีอะตอมไฮโดรเจนอิสระมากมายเกิดขึ้นจากการละลายสารนั้น ๆ ในน้ำ การวัดค่าสารที่เป็นกรดเราใช้มาตรา pH เป็นหน่วยในการวัด โดยจะมีค่าเป็นไปได้ตั้งแต่ 0 ถึง 14 การที่สารใด ๆ นั้นจะเป็นกรดได้ นั้นหมายถึงสารนั้น ๆ จะต้องมีค่า pH ตั้งแต่ 1 ถึง 6 โดยค่ายิ่งน้อยเท่าไหร่ หมายถึงยิ่งเป็นกรดแก่มากเท่านั้น ในทางกลับกัน สารที่มีค่า pH ตั้งแต่ 8 ถึง 14 เราจะเรียกว่าเบส (bases หรือ alkalis) โดยสารเหล่านี้จะทำการรับอะตอมไฮโดรเจนแทน น้ำบริสุทธิ์มีค่า pH เป็น 7 กล่าวคือไม่ได้เป็นกรด และเป็นเบส เราเรียกสารแบบนี้ว่า สารที่เป็นกลาง โดยทั่วไปแล้วถ้าฝน หิมะ หรือหมอกที่มีค่า pH น้อยกว่า 5.6 เราจะถือว่าฝน หิมะ หรือหมอกเหล่านี้เป็นพิษ เมื่อใดก็ตามที่กรดรวมตัวกับเบส เบสจะทำให้ความเป็นกรดลดน้อยลงมาได้ ซึ่งฝนในบรรยากาศปกติจะมีฤทธิ์เป็นกรดอ่อน ๆ อยุ่แล้ว มักจะทำปฏิกิริยากับเบสอื่น ๆ ในธรรมชาติทำให้เกิดสมดุลขึ้น แต่เมื่อใดก็ตามที่ปริมาณกรดในบรรยากาศเพิ่มขึ้น จึงทำให้สมดุลตรงนี้เสียหายไป จึงทำให้เกิดความเสียหายต่าง ๆ กับสภาพแวดล้อมมากมาย ตั้งแต่ดิน น้ำ สัตว์ต่าง ๆ รวมไปถึงสิ่งก่อสร้างของมนุษย์เอง

ผลกระทบที่มีต่อดิน

ฝนกรดจะทำการละลายและพัดพาปุ๋ยและสารอาหารที่จำเป็นในการเจริญเติบโตของต้นไม้ไป นอกจากนี้แล้วอาจจะยังละลายสารพิษอื่น ๆ ที่มีอยู่ทั่วไปในดิน เช่นอะลูมิเนียม (Aluminum: Al) และปรอท (mercury: Hg) โดยพัดพาสารเหล่านี้ลงไปในแหล่งน้ำ ก่อให้เกิดอันตรายกับระบบนิเวศน์ในน้ำต่อไป

ผลกระทบที่มีต่อต้นไม้

นอกจากต้นไม้จะได้รับผลกระทบจากการที่สารอาหารในดินถูกชะล้างไปแล้ว ฝนกรดเหล่านี้ยังเป็นอันตรายต่อใบของพืชด้วย โดยการกัดกร่อนใบ ทำให้เกิดรูโหว่ ทำให้พืชขาดความสามารถในการผลิตอาหารจากการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis: ความสามารถในการสร้างอาหารของพืชโดยใช้น้ำ ออกซิเจน และแสงเป็นวัตถุดิบ) นอกจากนี้แล้วเชื้อโรคต่าง ๆ อาจทำอันตรายกับพืชได้โดยเข้าผ่านทางแผลที่ใบ ทำให้ต้นไม้อ่อนแอต่อสภาวะอื่นๆ อีกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นความร้อน ความเย็น หรือความแห้งแล้ง และสามารถทำให้ต้นไม้ยืนต้นตายจากรากขึ้นไปถึงใบ เพราะแร่ธาตุในดิน เช่น แคลเซียม ฟอสฟอรัส เป็นต้น โดนชะล้างจากฝนกรด ทำให้ต้นไม้ไม่มีแร่ธาตุจะใช้

ผลกระทบต่อการเกษตร

สำหรับปัญหากับพืชผลทางการเกษตรถือได้ว่าน้อยกว่าที่พืชในป่าทั่วไปได้รับ เพราะโดยทั่วไปปุ๋ยที่ใช้ในการเกษตรมีความสามารถในการรองรับกรดได้มากกว่าปกติเล็กน้อยอยู่แล้ว อย่างไรก็ตามเกษตรกรควรตรวจตราสภาพของดินอย่างสม่ำเสมอ หากบางพื้นที่ประสบปัญหาสภาพดินเป็นกรด สามารถเติมปูนขาวลงไปในดินเพื่อให้เกิดสมดุลได้โดยไม่มีผลข้างเคียงใด ๆ

ผลกระทบต่อแหล่งน้ำ

เมื่อฝนกรดตกลงมาและถูกดูดซึมลงสู่แหล่งน้ำต่าง ๆ ได้โดยง่าย น้ำบริสุทธิ์ในธรรมชาติทั่วไป มักเป็นกรดอ่อน ๆ หรือเบสอ่อน ๆ โดยค่า pH จะอยู่ที่ประมาณ 6 – 8 อย่างไรก็ตามฝนกรดอาจทำให้ค่า pH ในแหล่งน้ำบางแหล่งลดลงต่ำกว่านั้น ก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำนั้น ๆ รวมไปถึงความสามารถในการละลายออกซิเจนในน้ำที่ลดน้อยลง เมื่อน้ำไม่สามารถละลายออกซิเจนไว้ได้ สิ่งมีชีวิตใต้น้ำก็ไม่สามารถหายใจได้ตามปกติจึงต้องล้มตายไป ก่อให้เกิดผลกระทบโดยตรงกับระบบนิเวศน์ โดยสิ่งมีชีวิตทั่วไปจะเริ่มล้มตายเมื่อค่า pH เริ่มลดลงต่ำกว่า 6.0 ไข่ปลาจะไม่สามารถฟักออกเป็นตัวได้เมื่อค่า pH ลดลงถึง 5.0 และเมื่อใดก็ตามที่ค่า pH ของน้ำลดลงต่ำกว่า 4.5 แหล่งน้ำนั้นจะไม่สามารถค้ำจุนสิ่งมีชีวิตใด ๆ ได้อีก

สัตว์บกเองก็ใช่ว่าจะไม่ได้รับผลกระทบจากแหล่งน้ำที่เป็นกรด หอยทากที่อาศัยอยู่ใกล้แหล่งน้ำที่เป็นกรดจะเกิดปัญหากับเปลือกหอยของมัน ทำให้เปลือกไม่แข็งแรง และเมื่อนกกินหอยทากเหล่านี้เข้าไป ส่งผลให้นกขาดสารแคลเซียม ก่อให้เกิดปัญหาเปลือกไข่บางในนกบางชนิดอีกด้วย

ผลกระทบที่มีต่อสิ่งปลูกสร้างของมนุษย์

ฝนกรดอาจทำความเสียหายอย่างรุนแรงกับสิ่งปลูกสร้างต่าง ๆ ของมนุษย์ โดยสิ่งที่เห็นได้ชัดที่สุดคือปูนที่ถูกฝนกรดละลายออกมา ทำให้เกิดความเสียหายที่ยากจะซ่อมแซมได้ในบางกรณี ซึ่งสิ่งนี้กำลังเป็นปัญหาใหญ่ในการปกป้องสิ่งปลูกสร้างเก่า ๆ และสถานที่สำคัญของประวัติศาสตร์ของมนุษย์ชาติ เช่น วิหารพาร์เธนอน (Parthenon) เป็นต้น

ผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์

แหล่งน้ำที่เป็นกรดไม่ก่อให้เกิดปัญหากับมนุษย์เท่าไรนัก ไม่มีปัญหาอะไรถ้าเราจะว่ายน้ำในทะเลสาบที่เป็นกรด แต่อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่สำคัญไม่ได้อยู่ที่ความเป็นกรดของน้ำ หากแต่เป็นเพราะสารพิษที่ละลายมาจากดินลงสู่แหล่งน้ำต่างหาก ในสวีเดน มีทะเลสาบมากกว่าหนึ่งหมื่นแห่งที่ได้รับผลกระทบจากฝนกรด ทำให้มีสารปรอทละลายอยู่เป็นจำนวนมาก ประชาชนบริเวณแถบนั้นได้รับการเตือนโดยทางการไม่ให้รับประทานปลาที่จับมาจากแหล่งน้ำเหล่านั้น

สำหรับในอากาศ กรดเหล่านี้อาจรวมตัวกับสารเคมีอื่น ๆ ก่อให้เกิดหมอกควันที่เป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจและทำให้หายใจได้ลำบาก โดยเฉพาะกับคนที่มีโรคหอบหืด หรือโรคทางเดินหายใจอื่น ๆ อยู่แล้ว อาการอาจกำเริบรุนแรงจนถึงแก่ชีวิตได

ฝนกรดและสภาวะโลกร้อน

เป็นที่น่าแปลกใจที่ฝนกรดกลับมีประโยชน์ให้กับสิ่งแวดล้อมในจุดนี้ สารซัลเฟตที่ละลายอยู่ในบรรยากาศสามารถที่จะสะท้อนแสงอาทิตย์ออกไปจากโลกได้ ทำให้ความร้อนของโลกนั้นเพิ่มขึ้นช้าลง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามลภาวะฝนกรดสามารถช่วยชะลอจุดวิกฤตของสภาวะโลกร้อนออกไปได้หลายสิบปีเลยทีเดียว

การควบคุมการเกิดฝนกรด
การควบคุมฝนกรด ก็คือ การควบคุมกำเนิดสารประกอบของซัลเฟอร์และไนโตรเจนนั่นเองซึ่งอาจมีวิธีการหลายวิธี เช่น
1. การเลือกใช้เชื้อเพลิงที่มีการปนเปื้อนของซัลเฟอร์น้อย
2. ปรับปรุงการสันดาปเพื่อควบคุมการเกิดสารประกอบออกไซด์ไนโตรเจนด้วยการลดอุณหภูมิให้ต่ำลงกว่า 1500 องศาเซลเซียส
3. ควบคุมปริมาณออกซิเจนที่ใช้ในการสันดาป
4. การติดตั้งอุปกรณ์เพื่อกำจัดมลพิษก่อนระบายออกสู่บรรยากาศ ซึ่งจะต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงและเพิ่มความยุ่งยากในการบำรุงรักษาอีกไม่น้อยการสร้างปล่องควันสูงลิบลิ่วไม่สามารถแก้ปัญหามลพิษทางอากาศได้ แต่เป็นการผลักภาระปัญหาจากสถานที่ใกล้เคียงไปยังแหล่งที่อยู่ห่างไกลมากกว่าเท่านั้น

วิธีการลดการปล่อยสารพิษ

1. การประหยัดและการใช้พลังงานให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด เพื่อลดปริมาณความต้องการพลังงานลง

2. การผลิตพลังงานโดยไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ใช้พลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานน้ำ เป็นต้น
3. การติดตั้งระบบกำจัดก๊าซออกไซด์ของซัลเฟอร์ (Desulfurization) และระบบกำจัด ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน (Denitrification) ออกจากก๊าซเสีย
4. เลือกใช้อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องจักรกลต่างๆ ที่มีประสิทธิภาพใ นการใช้พลังงานสูง
5. หมั่นดูแลและบำรุงรักษาเครื่องยนต์และเครื่องจักรต่างๆ ให้มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์อยู่ตลอดเวลา
6. ลดการทำให้เกิดขยะและของเสียต่างๆ เพื่อลดการใช้พลังงานในการกำจัดของเสีย

ปฏิกิริยาเคมีของการเกิดฝนกรด