ฝนกรด (acid rain)

6963

ความเป็นกรด-ด่าง หรือ ค่า pH มีค่าตั้งแต่ 1-14 โดยวัดจากปริมาณไฮโดรเจนไอออน (H+) ที่มีอยู่ในสารละลาย โดยมี pH 7 เป็นค่ากลาง หากมี pH ต่ำกว่า 7 แสดงว่าสารละลายเป็นกรด แต่หากมีค่ามากกว่า 7 แสดงว่าสารละลายเป็นด่าง

advertisement

น้ำบริสุทธิ์ที่ปราศจากสารปนเปื้อนจะมีค่า pH เท่ากับ 7 ส่วนน้ำฝนโดยตามธรรมชาติจะมีค่า pH ใกล้เคียง และต่ำกว่า 7 เล็กน้อย คือ ที่ pH 5.6 เนื่องจากมีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายกับน้ำฝนทำให้เกิดกรดคาร์บอนิก แต่หากมีสารอื่นปนเปื้อน และลายกับน้ำฝนมาก โดยเฉพาะสารที่มีศักยภาพเพิ่มความเป็นกรด เช่น กรดซัลฟูริก และกรดไนตริก เป็นต้น จนทำให้มีความเป็นกรดมาก pH จะต่ำลงมากกว่า 5.6 ดังนั้น ฝนกรด จึงหมายถึง น้ำฝนที่มีสภาพความเป็นกรดตำกว่า 5.6 (pH น้อยกว่า 5.6)

แหล่งกำเนิดสารก่อฝนกรด
1. จากธรรมชาติ
การปลดปล่อยสารก่อความเป็นกรดจากแหล่งธรรมชาติ ได้แก่ ไฟป่า ภูเขาไฟ และการย่อยสลายของซากพืช ซากสัตว์ทั้งบนบก ในน้ำ และในทะเล เป็นต้น สารที่ปลดปล่อย ได้แก่ ได้แก่ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)

2. จากมนุษย์
การปลดปล่อยสารก่อความเป็นกรดที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ ถือเป็นแหล่งที่ทำให้เกิดฝนกรดเป็นหลัก ได้แก่ โรงงานอุตสาหกรรม  การเผาไหม้ของเครื่องยนต์ในรถยนต์ การหุงหาอาหารในครัวเรือน การเผาขยะ การเผาวัสดุทางการเกษตร อุตสาหกรรม เป็นต้น สารที่ปลดปล่อย ได้แก่ ได้แก่ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (NO) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

rain-acid

สารก่อฝนกรด และกลไลการเกิดกรด
1. สารประกอบออกไซด์ของซัลเฟอร์ (SOx)
กลุ่มของสารประกอบออกไซด์ซัลเฟอร์ เป็นก๊าซไม่มีสี ไม่สามารถติดไฟ และระเบิดได้ แต่ทำให้เกิดรสเปรี้ยวหรือความเป็นกรดได้ และมีกลิ่นฉุน พบได้มากในบรรยากาศในรูปต่างๆ ได้แก่ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)

ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) สามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันของออกซิเจนหรือโอโซน โดยมีฝุ่นเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และสามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3) และกรดกำมะถันได้โดยมีแสงเป็นตัวกระตุ้น

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เมื่อสัมผัสกับโลหะที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น เหล็ก แมงกานีส และโซเดียม จะเกิดเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3) และกรดกำมะถันได้

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) เมื่อสัมผัสกับน้ำหรือควบแน่นรวมกับไอน้ำจะเกิดเป็นกรดกำมะถันได้

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) สามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3) เมื่อรวบกับออกซิเจน ดังสมการ

SO2 + O2 → SO3

• ก๊าซซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3) ทำปฏิกิริยากับน้ำได้กรดซัลฟูริก ดังสมการ

SO3 + H2O → H2SO4

• ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้กรดซัลฟูริก ดังสมการ

H2S + 2O2 → H2SO4

2. สารประกอบออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx)
ออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) ที่ปลดปล่อยส่วนมากจะมาจากการเผาไหม้ก๊าซ และน้ำมันเชื้อเพลิง และบางส่วนเกิดจากฟ้าแลบ ฟ้าผ่า และการระเบิดของภูเขาไฟ ซึ่งอยู่ในรูปก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) และก๊าซไนตรัสออกไซด์ (NO) เป็นส่วนใหญ่

ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (NO) เมื่อทำปฏิกิริยากับโอโซน (O3) จะเกิดเป็นก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) และสามารทำปฏิกิริยาย้อนกลับได้ โดยมีแสงทำให้เกิดการแตกตัวกลับเป็นก๊าซไนตรัสออกไซด์ (NO) ดังสมการ

NO + O3 ⇌ NO2

นอกจากนั้น ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ยังสามารถเิกิดได้จากปฏิกิริยาออกซิไดซ์ของก๊าซแอมโมเนียที่ได้จากการย่อยสลายซากพืช ซากสัตว์ออกสู่บรรยากาศ

ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) เมื่อสัมผัสหรือควบแน่นรวมกับไอน้ำจะทำให้เกิดกรดไนตริก ดังสมการ

• 2NO2 + H2O → HNO3 (กรดไนตริก) + HNO2

3. สารประกอบคาร์บอน (C-)
เป็นสารที่ปลดปล่อยออกจากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นหลัก และบางส่วนเกิดจากกระบวนการทางธรรมชาติ ซึ่งอยู่ในรูปที่ทำให้เกิดความเป็นกรดในน้ำฝนได้ ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ก๊าซมีเทน (CH4) และไอระเหยของสารประกอบอัลเคน อัลคีน อัลดีไฮด์  และกรดอินทรีย์ เป็นต้น

ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เมื่อรวมตัวกับน้ำจะทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ดังสมการ

CO + H₂O ⇌ CO₂ +H₂

สารประกอบคาร์บอนเหล่านี้ เมื่อรวมตัวกับน้ำหรือไอน้ำจะทำให้เกิดกรดคาร์บอนิก ดังสมการ

• CO2 + H2O → H2CO3 (กรดคาร์บอนิก)

4. ก๊าซคลอรีน (Cl-)
ก๊าซคลอรีนส่วนมากเกิดจากภาคอุตสาหกรรมเป็นหลักที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงแข็ง และกิจกรรมการใช้สารประกอบคลอรีนในกระบวนการผลิตแล้วปลดปล่อยออกสู่บรรยากาศ ซึ่งก๊่าซคลอรีนสามรถละลายในน้ำฝน และไอน้ำได้เร็ว และทำให้เกิดสภาพความเป็นกรดได้

รูปแบบกรดจากบรรยากาศ
1. การเกิดกรดแบบแห้ง (dry deposition)
เป็นการตกตะกอนสะสมของอนุภาคสารก่อกรดที่สะสมในบรรยากาศในสภาพเป็นไอหรือเป็นก๊าซ เช่น ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ เป็นต้น แล้วตกลงสู่แหล่งรับด้วยกลไกลตามธรรมชาติ ได้แก่
– การดูดซับจากกับพืช ดิน น้ำ หรือผิววัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น ไม้ อาคาร ถนน เป็นต้น
– การชนสัมผัสกับพืช ดิน น้ำ หรือผิววัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้น
– การตกด้วยแรงโน้มถ่วง

2. การเกิดกรดแบบเปียก (wet deposition)
เป็นการตกสัมผัสที่มีน้ำหรือไอน้ำเป็นตัวทำละลาย และเปลี่ยนรูปก๊าซก่อกรดให้กลายเป็นกรด เช่น น้ำฝน และหิมะ ซึ่งส่วนมากจะพบความเป็นกรดในรูปของกรดซัลฟูริก และกรดไนตริก จากการเปลี่ยนรูปของออกไซด์ของซัลเฟอร์ และไนโตรเจนเป็นหลัก

advertisement