VII.3. Impactul produșilor de ardere asupra mediului și asupra organismului uman.
Termocentralele transformă căldura degajată prin arderea unui combustibil (cărbune, gaze naturale) în energie electrică. Prin încălzirea apei dintr-un cazan se produce abur sub presiune care pune în mișcare roata turbinei. În cadrul generatorului mișcarea unei bobine într-un câmp magnetic produce curent electric.
La arderea cărbunilor o parte dintre elementele componente ale acestora (sulf, azot) eliberează în mediul înconjurător compuși care afectează mediul înconjurător. În mod similar gazele de eșapament de la autoturisme, camioane și autobuze eliberează dioxidul de sulf și oxidul de azot în aer.
- Sulful prin ardere (reacția cu oxigenul) se transformă în dioxid de sulf, care reacționează cu apa din atmosferă formând acid sulfuros:
S + O2 = SO2 ↑
SO2 + H2O = H2SO3
- Azotul din cărbuni se transformă în dioxid de azot, care reacționează cu apă formând acid azotic:
N + O2 = NO2 ↑
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
VII.3.1. Ploaia acidă.
Definiție
Ploile acide sunt precipitațiile care au un pH mai mic decât 5,6, având un caracter acid pronunțat.
Ploaia nepoluată este slab acidă cu un pH mai mic de 7, dar nu mai mic de 5,6.
Experiment
3. Ce este ploaia acidă ?
Materiale necesare: pahar Erlenmeyer prevăzut cu dop și tub, pahar Erlenmeyer cu apă, hârtie de pH, o țesătură, calcar, frunză, acid azotic concentrat, granulă de cupru.
Atenţie
Acest experiment se efectuează numai de către profesori!
Atenție când lucrezi cu surse de foc!
Descrierea experimentului (Partea 1):
Pune acidul azotic și granula de cupru în paharul Erlenmeyer și astupă repede cu dopul prevăzut cu tub.
Așază tubul în paharul cu apă astfel încât dioxidul de azot rezultat în urma reacției dintre HNO3 și Cu să intre în apă.
După terminarea reacției pune în paharul cu apă în care ai barbotat NO2 hârtia de pH, frunza și bucata de țesătură.
Ce observi ?
Observaţie (Partea 1)
Hârtia de pH arată un pH = 5.
Concluzia experimentului (Partea 1):
Dioxidul de azot cu apă și oxigenul din aer formează acid azotic.
4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
Ploaia cu dioxidul de azot din aer formează un acid, având un caracter acid pronunțat.
Descrierea experimentului (Partea 2):
Lasă frunza, calcarul și țesătura mai multe zile în apa cu acidul azotic format.
Ce observi ?
Observaţie (Partea 2)
Frunza s-a pătat, țesătura s-a decolorat, iar calcarul a devenit sfărâmicios.
Concluzia experimentului (Partea 2):
Ploaia acidă este o precipitație cu caracter acid(amestec de acid azotic cu acid sulfuros), având un pH mai mic decât 5,6 și care se formează prin reacția apei de ploaie cu oxizii de azot și de sulf din aerul poluat.
EFECTELE PLOILOR ACIDE
1) EFECTUL ASUPRA ATMOSFEREI
Constituenții poluării acide există ca particule în aer și contribuie la formarea ceții (smogului), afectând vizibilitatea. Aceasta face deplasarea dificilă, în special pentru piloți. Ceața acidă împiedică de asemenea cursul luminii solare de la soare la pământ și înapoi. În zona arctică, aceasta afectează creșterea lichenilor, care la rândul ei, afectează renii și alte animale care se hrănesc cu licheni.
2) EFECTUL ASUPRA ARHITECTURII
Ploile acide sunt un pericol constant şi la adresa clădirilor şi monumentelor istorice ridicate de om. În special statuile sau edificiile din marmură sau calcar, roci care conţin cantităţi mari de carbonat de calciu, sunt afectate de aciditatea crescută a precipitaţiilor. Acizii din picăturile de ploaie reacţionează în timp cu compuşii de calciu din aceste roci, ceea ce duce la apariţia unui strat de ghips (sulfat de calciu, care este sfărâmicios). Nici metalele nu sunt cruţate: ploile acide distrug straturile protectoare de vopsea şi corodează metalul. În special fierul, oţelurile, cuprul şi bronzul sunt vulnerabile la acţiunea picăturile acide.
3) EFECTUL ASUPRA MATERIALELOR
Ploaia acidă distruge și materialele precum țesăturile. De exemplu, steagurile arborate sunt “mâncate” de chimicalele acide din precipitații. Cărțile si obiectele de artă, vechi de sute de ani, sunt de asemenea afectate. Sistemele de ventilație ale librăriilor și muzeelor, în care sunt ținute acestea, nu previn intrarea particulelor acide în clădiri și astfel ele intră, circulă și deteriorează materialele.
4) EFECTUL ASUPRA OAMENILOR
Unele dintre cele mai serioase efecte ale ploii acide asupra oamenilor sunt problemele respiratorii. Emisiile de dioxid de sulf și dioxid de azot dau naștere unor probleme medicale precum tusea, astmul, dureri de cap, iritații ale ochilor, nasului și gâtului.
5) EFECTUL ASUPRA COPACILOR ȘI SOLURILOR
Unul dintre cele mai serioase impacturi ale precipitațiilor acide este cel asupra pădurilor și solurilor. Pagube majore se produc atunci când acidul sulfuric cade pe pământ sub formă de ploaie. Substanțele nutritive aflate în soluri sunt îndepărtate. Aluminiul, de asemenea prezent în sol, este eliberat și acest element toxic poate fi absorbit de rădăcinile copacilor. Astfel copacii sunt sortiți morții, fiind privați de nutritivi vitali, precum calciul și magneziul.
6) EFECTUL ASUPRA LACURILOR ȘI ECOSISTEMELOR ACVATICE
Ploaia acidă care cade pe pământ, spală substanțele nutritive din sol și poartă metalele toxice eliberate din sol spre lacuri.
O altă cale prin care acizii ajung în lacuri se petrece primăvara, prin topirea zăpezilor, când acizii și chimicalele pătrund în sol, fiind purtate spre râuri și lacuri. Aceasta cauzează o schimbare drastică a pH-ului lacurilor. Multe dintre aceste specii își depun ouăle în apă. La un nivel al pH-ului de 5, majoritatea ouălor de pește nu vor supraviețui, iar la un nivel mai scăzut de pH, peștii adulți pot muri. Peștii, fiind membrii primari ai lanțului trofic, reprezintă hrana pentru multe specii de animale, printre care se numără și omul.
VII.3.2. Efectul de seră.
Dintre gazele rezultate în procesele de ardere a combustibililor, dioxidul de carbon contribuie cel mai mult la producerea efectului de seră, dar și freonii, metanul, etanul, oxizii de azot, oxizii de sulf, ozonul etc.
Aceste gaze din atmosfera Pământului se comportă ca pereții unei sere - captează și rețin căldura soarelui reflectată de Pământ, astfel încât aceasta nu mai este eliberată înapoi spațiu.
Definiție
Efectul de seră este procesul de încălzire a planetei din cauza razelor reflectate de gazele de seră din atmosferă înapoi spre suprafața Pământului.
Cauza principală a efectului de seră constă în acea cantitate enormă de dioxid de carbon și altor substanțe cu efect de seră ce se acumulează în stratul aerian formând o „plapumă”. Ele dau posibilitate razelor ultraviolete și infraroșii de la Soare să treacă foarte ușor, ajungând la suprafața solului. Odată pătrunsă în interior, căldura transmisă prin radiație, rămâne, în mare parte, în interiorul atmosferei din cauza fenomenului de reflexie.
Experiment
4. Efectul de seră
Materiale necesare: 2 borcane (pahare), termometru, folie de plastic, calorifer.
Descrierea experimentului:
Măsoară temperatura apei de la robinetul de apă rece.
Pune aceeași cantitate de apă în fiecare borcan.
Acoperă unul dintre borcane cu o folie de plastic și așază-le pe un calorifer. Dacă este Soare, așază cele două borcane în bătaia razelor solare.
Măsoară temperatura apei din cele două borcane după aproximativ o oră.
Cum sunt temperaturile apei din cele două borcane ?
Observaţie
Temperatura apei din borcanul acoperit cu folie este mai mare decât cea a apei din borcanul neacoperit.
Concluzia experimentului:
Folia de plastic acționează asemănător cu folia care acoperă o seră. În același mod gazele cu efect de seră păstrează o parte din căldura provenită de la soare. Borcanul cu apă joacă rolul Pământului care reflectă radiația infraroșie primită de la Soare. Folia de plastic joacă rolul gazelor de seră care întorc (reflectă) radiația reflectată de Pământ, ducând la încălzirea globală a Pământului.
Din cauza efectului de seră se așteaptă ca, temperatura globală să crească, fapt care are multe consecințe dezastroase:
- schimbarea tiparul climatic,
- afectarea producției agricole,
- modificare distribuției animalelor și plantelor,
- topirea ghețarilor și creșterea nivelul mării.
Astfel în 2016 a avut loc Acordul de la Paris, o înțelegere între 73 de țări care are ca scop păstrarea creșterii temperaturii globale sub două grade Celsius și scăderea emisiilor de dioxid de carbon provenite din arderea de combustibili fosili.
Măsuri de prevenire a formării ploilor acide și a combaterii efectului de seră:
Tot mai multe termocentrale pe cărbuni folosesc tehnologii de desulfurizare, pentru a "curăţa" gazele emise de sulf. O astfel de staţie de desulfurizare poate elimina circa 95% din conţinutul de sulf al gazelor emise în atmosferă.
Folosirea mașinilor ecologice, a bicicletelor și trotinetelor electrice.
Îmbunătățirea calității carburanților.
Folosirea transportului în comun.
Reducerea consumului de energie prin achiziționarea de aparate electrocasnice care consumă puțină energie electrică (clasa A) și oprirea aparatelor și becurilor când nu avem nevoie de ele.