Kyselé deště

Rozbalit box

Obsah boxu

Kyselé deště jsou srážky s neobvykle nízkou hodnotou pH, což znamená, že mají zvýšený obsah vodíkových iontů. Zatímco běžný déšť má přirozeně mírně kyselé pH okolo 5,6 (díky rozpuštěnému oxidu uhličitému, který tvoří slabou kyselinu uhličitou), kyselé deště vykazují pH typicky v rozmezí 4–5, a v silně znečištěných oblastech může klesnout až na 2,4, což je srovnatelné s kyselostí octa. Tento jev je jedním z mnoha faktorů, které negativně ovlivňují životní prostředí a lidské zdraví, přičemž jeho rozsah je převážně způsoben antropogenní činností.

⏳ Historie a objevy

Vztah mezi znečištěným ovzduším a kyselým deštěm poprvé objevil Robert Angus Smith v roce 1852 v Manchesteru v Anglii, významném průmyslovém městě. Termín "kyselý déšť" (acid rain) začal používat od roku 1872, přičemž si všiml, že v oblastech s extrémně kyselými srážkami již neroste vegetace. Ačkoli byl jev kyselého deště zaznamenán již v roce 1825, systematické studium kyselých srážek začalo až v 50. letech 20. století. Důkazy o zvyšování kyselosti atmosféry byly nalezeny i v ledovcovém ledu, který ukazuje pokles pH z 6 na 4 až 4,5 od dob průmyslové revoluce. V 60. letech 20. století, v důsledku prudkého rozvoje průmyslu po druhé světové válce, se kyselý déšť stal globálním ekologickým problémem. Ve střední Evropě v 60. až 80. letech padly desetitisíce hektarů lesa za oběť emisím síry a dusíku, půda byla poškozena a mnohé řeky a jezera zůstaly bez života.

🔬 Příčiny a chemie

Hlavními příčinami kyselých dešťů jsou emise oxidu siřičitého (SO₂) a oxidů dusíku (NOₓ). Tyto látky se dostávají do atmosféry jak z přírodních, tak z antropogenních zdrojů.

• Antropogenní zdroje:
  • Spalování fosilních paliv: Elektrárny spalující uhlí (zejména hnědé uhlí s vysokým obsahem síry), ropné rafinérie a další průmyslová odvětví (chemický, petrochemický, celulózový a papírenský průmysl) jsou významnými zdroji SO₂ a NOₓ. Vysoké teploty při spalování fosilních paliv vedou k reakci molekulárního kyslíku s molekulárním dusíkem, což vytváří oxidy dusíku.
  • Doprava: Automobilový průmysl a další formy dopravy jsou dnes hlavním zdrojem emisí oxidů dusíku.
  • Průmysl a spalování odpadů: Znečištění vzniká také spalováním jiných materiálů, včetně například plastů.
• Přírodní zdroje:
  • Sopečné erupce uvolňují oxid siřičitý.
  • Výboje blesků a lesní požáry mohou produkovat oxidy dusíku.

V atmosféře reagují tyto znečišťující látky s vodní párou a kyslíkem za vzniku silných kyselin, především kyseliny sírové a kyseliny dusičné.

• Reakce oxidu siřičitého:
  • SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (kyselina siřičitá)
  • SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (kyselina sírová)
• Reakce oxidů dusíku:
  • NO₂ + H₂O → HNO₃ (kyselina dusičná)

Tyto kyseliny poté snižují pH srážkové vody a dopadají na zemský povrch jako mokrá depozice (kyselý déšť, sníh, mlha) nebo suchá depozice (plyny a částice, které se usazují na površích). Suchá depozice síry, kdy se SO₂ a síranový aerosol zachycují na vegetaci a oxidují na H₂SO₄, tvoří v některých oblastech významnou část celkové depozice.

🌍 Dopady na životní prostředí

Kyselé deště mají široké a negativní dopady na různé složky životního prostředí:

• Lesy a vegetace: Stromy jsou kyselými dešti poškozovány mnoha způsoby. Dochází k narušení voskovitého povrchu na listech a jehličí, což zvyšuje jejich náchylnost k mrazu, houbám a hmyzu. Také se zpomaluje růst kořenů, což vede k nedostatečné výživě stromu. Kyselá voda vsakující se do půdy rozpouští klíčové živiny, jako jsou hořčík a vápník, které jsou nezbytné pro zdravý vývoj rostlin. Zároveň dochází k vyplavování toxických iontů, například hliníku (Al³⁺), který komplikuje příjem vody a může být pro rostliny toxický. Nejvíce jsou ohroženy stromy ve vyšších polohách (např. smrky a jedle), které jsou vystaveny kyselým mrakům a mlze. V České republice byly v minulosti rozsáhle poškozeny lesy v Krušných, Jizerských a Krkonoších.
• Vodní ekosystémy: Kyselý déšť má velmi negativní dopad na vodní ekosystémy. Zvýšená kyselost a množství hliníku ve vodě může být smrtelné pro řadu vodních živočichů, včetně ryb a fytoplankton. V pH nižším než 4,5 prakticky žádná ryba nepřežije. Kyselina ve vodě narušuje produkci enzymů, které umožňují larvám pstruha uniknout z jejich vajíček.
• Půda: Kyselé deště mění složení půdy tím, že ji zbavují důležitých živin, jako je vápník a hořčík. Zároveň uvolňují toxické ionty, které jsou v půdě vázané. Horské půdy, které mají malou mocnost a přirozeně nízké množství bazických kationtů, jsou nejméně odolné a jejich okyselení se projevuje nejdříve. Obnova kyselosti lesních půd na úroveň z poloviny 20. století bude trvat desítky let.
• Infrastruktura a kulturní památky: Kyselé deště způsobují loupání barev, korozi ocelových konstrukcí (např. mostů) a zvětrávání kamenných budov a soch, jelikož reagují s vápníkem.

🌳 Dopady na ekosystémy a lidské zdraví

Kromě přímého poškození vegetace a vodních toků mají kyselé deště i širší dopady na ekosystémy a lidské zdraví:

• Okyselení oceánů: I když se primárně hovoří o deštích, okyselení se týká i oceánů, kam se kyselé látky dostávají prostřednictvím vodních toků.
• Lidské zdraví: Oxid siřičitý a oxidy dusíku, které kyselé deště způsobují, mají samy o sobě nežádoucí vliv na lidské zdraví. Kyselé deště mohou také nepříznivě ovlivnit pitnou vodu tím, že rozpouštějí těžké toxické kovy z půdy a hornin, které se pak dostávají do potravního řetězce. Korozí vodovodního potrubí se do pitné vody může uvolňovat například měď, která ve vyšších koncentracích poškozuje játra a ledviny.

⚙️ Opatření a řešení

Od 70. let 20. století se mnoho vlád, zejména v Evropě a Severní Americe, snaží omezit vypouštění oxidu siřičitého a oxidů dusíku do ovzduší prostřednictvím regulací znečištění ovzduší.

• Odsíření elektráren: V České republice došlo především v 90. letech 20. století k výraznému snížení emisí síry z tepelných elektráren díky masivnímu odsíření. To vedlo k citelnému zlepšení kvality ovzduší, zejména v Podkrušnohoří.
• Snížení spotřeby fosilních paliv: Omezování spotřeby energie a využívání šetrnějších způsobů dopravy (chůze, kolo, veřejná doprava) přispívá ke snížení emisí.
• Přechod na ekologičtější zdroje energie: Nahrazování uhelných elektráren jinými zdroji, jako jsou větrné nebo sluneční elektrárny.
• Technologická opatření v průmyslu: Kontrola emisí z průmyslových zdrojů a investice do technologií na ochranu životního prostředí, jako jsou mikrobiální úprava a nové filtrační materiály.
• Mezinárodní dohody: Mnoho průmyslových států uzavřelo Úmluvu o snížení emisí, stanovující hraniční hodnoty pro odpadní plyny.

📊 Současný stav a statistiky

V posledních dekádách došlo k výraznému poklesu koncentrací oxidu siřičitého (SO₂) v Evropě, díky čemuž dnes nejsou negativní dopady kyselých dešťů tak výrazné jako v minulosti. Například v České republice se emise síry podařilo dramaticky snížit až na deset procent stavu ze začátku 90. let. Nicméně, koncentrace oxidů dusíku (NOₓ) se zvýšily, jejich hlavním zdrojem je dnes doprava. Tyto oxidy dusíku se v atmosféře oxidují na kyselinu dusičnou, která působí stejně jako kyselina sírová. Celková úroveň emisí síry a dusíku je sice významně menší než v minulosti, ale problém kyselých dešťů stále přetrvává. Obnova přírody poškozené kyselými dešti nepostupuje tak rychle, jak se očekávalo, a to i kvůli dalším faktorům, jako jsou změna klimatu, emise přízemního ozónu a emise dusíku.

🤝 Mezinárodní spolupráce

Mezinárodní spolupráce hraje klíčovou roli v řešení problému kyselých dešťů. Pravidelně se konají mezinárodní konference, jako například "Acid Rain 2005", která se uskutečnila v Praze. Tyto konference sdružují vědce a odborníky z celého světa, aby diskutovali o zdrojích, mechanismech, účincích a budoucích vyhlídkách kyselých dešťů, a to i v kontextu se změnou klimatu, využitím půdy, biologickou rozmanitostí, eutrofizace vod a lidským zdravím. Díky mezinárodním dohodám a regulacím se situace v mnoha zemích zlepšila, avšak vysokému stupni zátěže emisemi začaly být vystavovány nové regiony, zvláště v Asii.

💡 Pro laiky

Představte si déšť, který je tak trochu jako slabý citronový džus nebo hodně zředěný ocet. Normální déšť je mírně kyselý, protože v něm je rozpuštěný oxid uhličitý, což je stejný plyn, který dělá bublinky v limonádě. Ale kyselý déšť je mnohem kyselejší! Proč se to děje? Hlavně proto, že my lidé spalujeme hodně uhlí a ropy (třeba v elektrárnách na výrobu elektřiny nebo v autech). Při tom se do vzduchu dostávají plyny jako oxid siřičitý a oxidy dusíku. Tyto plyny se pak ve vzduchu smíchají s vodou a kyslíkem a vytvoří z nich silnější kyseliny. Když pak prší, padá na zem tato "kyselá voda". A co to dělá?

• Pro stromy je to jako kyselá sprcha: Poškozuje jim listy, takže jsou slabší a snadněji onemocní nebo zmrznou. Také jim bere důležité živiny z půdy a naopak do půdy uvolňuje škodlivé látky.
• Pro ryby v jezerech je to špatné: Kyselá voda v jezerech a řekách může být pro ryby a další vodní živočichy smrtelná.
• Pro budovy a sochy je to jako pomalé rozpouštění: Kyselé deště pomalu ničí kamenné stavby a sochy, takže se loupe barva z aut nebo korodují mosty.

Dobrá zpráva je, že se snažíme s tím bojovat. Elektrárny se odsiřují, jezdíme více na kolech nebo veřejnou dopravou, a hledáme čistší způsoby, jak získávat energii. Díky tomu je v České republice situace lepší než před lety, ale stále je potřeba na tom pracovat, hlavně kvůli emisím z dopravy.