Rūgštusis lietus

Rūgštusis lietus – lietus, kurio lašuose padidėjęs sieros bei azoto rūgščių kiekis; paprastai rūgščiu laikomas lietus, kurio pH mažesnis nei 5,5.

Rūgštusis lietus susidaro tada, kai sieros ir azoto oksidai, kuriuos į orą išskiria jėgainės, transporto priemonės arba natūralūs gamtos procesai, kaip kad ugnikalnių išsiveržimai, reaguoja su ore esančia drėgme. Šios dujos patenka į vandens apytakos ratą ir gali būti toli nuneštos vėjo, o tada iškristi rūgštaus lietaus arba sniego pavidalu. Toks lietus apnuodija arba pražudo ežerų, upių ir miškų gyvūnus, sunaikina aplinkinius augalus. 90 % rūgščiojo lietaus sukelia žmonių vykdoma veikla. Šią problemą galima išspręsti sumažinus automobilių ir elektrinių išskiriamų dujų kiekį.

Vakarų šalyse rūgštusis lietus sulaukė didelio tarptautinio dėmesio antroje XX a. pusėje, buvo inicijuotas Tolimųjų tarpvalstybinių oro teršalų pernašų konvencijos pasirašymas, šalys sugriežtino taršos reikalavimus. Tai lėmė, kad Europoje rūgštųjį lietų sukeliančių medžiagų patekimas į atmosferą pasiekė piką XX a. devintajame dešimtmetyje, o paskui ėmė sparčiai mažėti.

Rūgščiojo lietaus susidarymas

Rūgštusis lietus susidaro, kai sieros dioksidas (SO₂) ir azoto oksidai (N₂O, NO, N₂O₃, NO₂) patenka į atmosferą, ir susimaišę su vandeniu chemiškai pakinta – virsta rūgštimi. Tas pats vyksta į atmosferą patekus HCl. Iš šio vandens susidaro debesys. Užterštas vanduo patenka į žemę su lietumi ar sniegu. Toks lietus didina dirvos rūgštingumą ir gali sutrikdyti ežerų ar upelių cheminį balansą. Iš esmės rūgštusis lietus yra bet kokie krituliai su labai mažu pH (t. y. dideliu rūgštingumu). Anglies dioksidas (CO₂) išsiskaido ir susidariusi silpna angliarūgštė (H₂CO₃) vandens pH sumažina iki 5,6 arba daugiau (įprastinis lietaus vandens pH – 6). Kita vertus, dėl natūralių rūgšties šaltinių rūgščiojo lietaus pH gali nukristi ir iki 4,5.

Lietaus vandenyje, atsižvelgiant į savaime ore esančias medžiagas, turėtų būti maždaug 5–6,5 pH. Esama lietaus vandens, pavyzdžiui, Vokietijoje, kurio pH vidutiniškai maždaug nuo 4,0 iki 4,6. Tai maždaug dešimt dvidešimt kartų viršija rūgšties kiekį, palyginti su natūraliomis rūgšties proporcijomis. Vandens kritulių analizė leidžia nustatyti, kad šis rūgštingumo padidėjimas susijęs su sieros ir azoto rūgščių kiekiu. Šios rūgštys susidaro atmosferoje kaip sieros oksido ir azoto oksidų teršalų produktai. Europoje rūgštūs krituliai (nuo jų ežeruose išnyko žuvys) dažnai buvo stebimi Skandinavijos šalyse, D. Britanijoje, Vokietijoje.

Istorija ir tendencijos

Rūgščiojo lietaus debesys prisisotina S02 iš rafinavimo fabrikų, kaip, pvz., čia Kiurasao

Rūgščiojo lietaus pažeistas miškas Čekijoje

Rūgštusis lietus pirmą kartą buvo pastebėtas Anglijoje, Mančesteryje, viename didžiausių pramoninės revoliucijos centrų. 1852 m. Robertas Angusas Smitas nustatė sąsajas tarp rūgščiųjų lietų ir atmosferos užterštumo. Tas pats Smitas 1872 m. pirmasis panaudojo rūgščiojo lietaus terminą. Nors rūgštusis lietus pastebėtas dar XIX a., mokslininkai šį reiškinį pradėjo tyrinėti tik XX a. 7-ajame dešimtmetyje.

Rūgščiojo lietaus pokyčius galima nustatyti pagal ledo sluoksnius ledynuose. Juose sušalusio vandens pH kito nuo 6 (pramoninės revoliucijos pradžioje) iki 4,5 ar net 4. Taip pat stebimi organizmai, vadinami titnagdumbliais, kurie gyvena kūdrose ar tvenkiniuose. Žuvę organizmai formuoja nuosėdas vandens telkinio dugne. Šiems dumbliams reikalingas tam tikras pH, taigi jų gausumas įvairiuose sluoksniuose rodo pH pokytį.

Nuo pramoninio perversmo pradžios sieros ir azoto oksidų emisija tik padidėjo. Pramoniniuose rajonuose aptinkamas pH gerokai mažesnis už 2,4 (acto rūgštingumas). Būtent stambūs pramoniniai rajonai, kaip ir transportas, yra pagrindiniai rūgščiojo lietaus sukėlėjai. Rūgščiojo lietaus problema didėja ne tik dėl žmonių skaičiaus ir pramonės augimo. Aukštųjų kaminų naudojimas siekiant sumažinti vietinį teršimą sukelia regioninius atmosferos trikdžius. Dažnai rūgštusis lietus iškrinta toli nuo susidarymo vietos. Daug tokio lietaus kliūva kalnams (tiesiog dėl didesnio kritulių kiekio). Šio efekto pavyzdys gali būti Skandinavijos regionas, kuriame rūgštusis lietus daug didesnis, nei šių šalių atmosferos tarša.

Rūgštusis lietus yra svarbi problema Kinijoje, Rytų Europoje, Rusijoje ir vietovėse pavėjui nuo jų. Rūgštusis lietus iš elektrinių Jungtinių Amerikos Valstijų viduryje ar vakaruose padaro žalos miškams šalies rytuose, Niujorke. Visose šiose vietose sieros turinti akmens anglis naudojama namų šildymui ir elektros gamybai.

Poveikis aplinkai

Rūgštusis lietus – viena svarbiausių aplinkos teršimo problemų. Jis skatina pastatų koroziją. Statybinių medžiagų (klinties, smiltainio, marmuro, granito) sudėtyje esantys kalcio junginiai reaguoja su sieros rūgštimi, susidarant gipsui, kuris nudyla nuo objektų. Dėl pagreitėjusios korozijos teko restauruoti ir istorinius monumentus, pavyzdžiui, Laisvės statulą.

Žiemos mėnesiais, kai didžiausia sieros dioksido koncentracija, sniego paviršiuje gali susikaupti rūgštūs sieros junginiai, ir tirpstant sniegui stipriai ir netikėtai padidėja vandens telkinių rūgštingumas. Dėl to gali išnykti mailius (taip įvyko Švedijoje).

Padidėjęs rūgšties kiekis padarė didelę žalą jautrioms ekosistemoms – aukštumų miškams ir vandens organizmams. Kai kuriais atvejais jis pakeitė visas biologines bendrijas, pavyzdžiui, tam tikruose ežeruose ar upeliuose išnaikino kurią nors žuvų rūšį. Dažnai poveikis sukelia organizmų įvairovės ekosistemoje sumažėjimą. Tai – dažnas reiškinys JAV rytuose, kur lietus ypač rūgštingas, o dirva dažnai nesugeba rūgščių neutralizuoti. Daugiau nei pusė miškų Vokietijoje buvo pažeisti rūgščiojo lietaus.

Rūgštusis lietus pagreitina ir kai kurių uolienų, pavyzdžiui, kreidos, dūlėjimą. Uolienoje esantis kalcio karbonatas (CaCO₃) sureaguoja ir susidaro kalcio dihidrokarbonato (Ca(HCO₃)₂) tirpalas. Vėliau šis tirpalas gali migruoti. Tokiu būdu suintensyvėja karsto reiškiniai, atsiranda olos, smegduobės ir kitos karsto formos.

Poveikis ežerams

Rūgštusis lietus ir žemas pH smarkiai veikia žuvų populiacijas ežeruose. Žemiau 4,5 pH neišgyvena dauguma žuvų, o 6 arba aukštesniame pH žuvų populiacijos būna didelės ir sveikos. Rūgštis vandenyje slopina fermentų gamybą, kurie būtini žuvų lervoms. Ji taip pat padidina aliuminio koncentraciją ežeruose. Dėl aliuminio kai kurių žuvų žiaunos apsineša gleivėmis, ir žuvims sunku kvėpuoti. Taip pat slopinamas fitoplanktono augimas, dėl ko kenčia juo mintantys gyvūnai.

Poveikis dirvožemiui

Rūgštusis lietus gali smarkiai paveikti ir dirvožemį. Kai kurios tropikuose gyvenančių mikrobų rūšys gali greitai įsisavinti rūgštį, bet kiti mikroorganizmai žemame pH lygyje neišgyvena. Šių mikrobų fermentai yra denatūruojami (pakeičiama jų struktūra), ir jie nebegali tinkamai veikti.

Miško dirvožemiuose gyvena daug grybų, bet dėl rūgščiojo lietaus dirvoje ima dominuoti bakterijos. Medžiai azoto gauna iš grybų simbiotiniais ryšiais per šaknis. Bet šiems nykstant medžiai gali negauti pakankamai azoto.

Dirvoje išjudinami toksiškų metalų, kaip antai kadmio, švino, jonai – jie gali patekti į paviršinius bei požeminius vandenis, o vertingi mineralai yra išplaunami arba (kaip fosfatai) prijungiami prie aliuminio ar geležies junginių.

Kita žala

Medžius rūgštis gali veikti įvairiai. Vaškinis lapų paviršius yra pažeidžiamas ir prarandamos maistinės medžiagos; medžiai tampa jautresni šalčiui, grybams ir vabzdžiams; susilpnėja fotosintezės vykdymas. Sulėtėja šaknų augimas, ir medis gauna dar mažiau maisto medžiagų.

Kai kurių mokslininkų nuomone, rūgštusis lietus gali sukelti neigiamą poveikį ir žmogaus organizmui, nors tai dar neįrodyta. Manoma, kad toks lietus pažeidžia plaučius ir kvėpavimo sistemą. Vienu metu Švedijoje vandentiekio vanduo buvo toks užterštas variu, kad jį geriant plaukai įgaudavo žalią atspalvį.

Toksiniai jonai yra didžiausias lietaus pavojus žmonėms. Kai kuriuos diarėjos protrūkius sukelia varis iš dirvožemio, o aliuminiu užterštas vanduo gali sukelti Alzhaimerio sindromą.

Rūgštieji krituliai Lietuvoje

Lietaus pH Lietuvoje siekia 4,5, tuo tarpu natūralaus lietaus pH turėtų būti apie 6,0; krituliai, kurių pH mažesnis už 5,6 vadinami rūgščiais krituliais. Pagal kritulių rūgštingumo tyrimus nustatyta, kad Lietuvos kaip ir daugelio Europos valstybių, krituliams būdinga rūgštinė reakcija. Daugiametės vidutinės kritulių pH vertės Vakarų Lietuvoje (Preiloje) -4,26, Rytų Lietuvoje (Molėtų rajone) -4,63 ir Pietų Lietuvoje (Žuvinte) -4,53. Kritulių rūgštingumas mažėja kryptimi iš vakarų į rytus. Atmosferos kritulių cheminės sudėties tyrimai rodo, kad lietaus rūgštingumo didėjimas koreliuoja su nitratų koncentracijos augimu mažėjant sulfatų koncentracijai. Tai siejama su sieros dioksido emisijos į atmosferą mažėjimu Vakarų Europoje ir Skandinavijos šalyse.

Problemą sprendžiančios tarptautinės konvencijos, organizacijos

Europoje ir Šiaurės Amerikoje rūgščiojo lietaus klausimas buvo iškeltas dar aštuntajame XX a. dešimtmetyje ir siekiant jį išspręsti 1979 m. 34 valstybės pasirašė Tolimųjų atmosferos teršalų pernašų konvenciją.

1993 m. Japonijos aplinkos agentūra su Tarptautinės prekybos ir pramonės ministerija, Meteorologijos tarnyba ir kitomis tiek mokslinėmis, tiek biurokratinėmis institucijomis inicijavo Rūgšties pasiskirstymo Rytų Azijoje stebėjimo tinklo įkūrimą ir pakvietė prie jo prisijungti Kiniją bei dar aštuonias Rytų Azijos šalis. Šiuo metu organizacijai priklauso 13 valstybių.