Gymnázium J. V. Jirsíka, České Budějovice KYSELÉ DEŠTĚ. Seminární práce. Rok zpracování: leden, 2014 Třída: 3.A

Podobné dokumenty
Seminární práce. Autor: Jan Novák Rok zpracování: 2011 Předmět: základy ekologie

Kyselý déšť. Kryštof Kolár

PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ OVZDUŠÍ

NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Environmentální problémy. Znečišťování ovzduší a vod

CHEMICKÉ SLOŽENÍ ATMOSFÉRY (OVZDUŠÍ):

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

FAKTORY VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ STAVEB

Vzduch II. znečištění vzduchu

Koloběh látek v přírodě - koloběh dusíku

Hodnocení účinků látek znečišťujících ovzduší na ekosystémy dle metodologie EHK OSN

autoři a obrázky: Mgr. Hana a Radovan Sloupovi

Chemie životního prostředí III Atmosféra (04) Síra v atmosféře

Modul 02 Přírodovědné předměty

Pracovní list č. 3 téma: Povětrnostní a klimatičtí činitelé část 2

Oxidy dusíku (NOx/NO2)

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

EMISE CO 2. Princip přípravy: CaCO HCl ¾ CO 2 + CaCl 2 + H 2 O. Možnost detekce (důkaz):

Znečištění ovzduší Mgr. Veronika Kuncová, 2013

Do této skupiny patří dusík, fosfor, arsen, antimon a bismut. Společnou vlastností těchto prvků je pět valenčních elektronů v orbitalech ns a np:

Jaro 2010 Kateřina Slavíčková

Je tříatomová molekula kyslíku. Jeho vliv se liší podle toho, v jaké výšce se vyskytuje. Přízemní ozon je škodlivý, má účinky jako jedovatá látka,

VÝZNAMNÉ SMOGOVÉ SITUACE A JEJICH ZÁVISLOST NA METEOROLOGICKÝCH PODMÍNKÁCH V ČR

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E-PRTR

Zákon 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů

NEGATIVNÍ PŮSOBENÍ PROVOZU AUTOMOBILOVÝCH PSM NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

05 Biogeochemické cykly

Kvalita ovzduší a emisní inventury v roce 2007

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

5. Nekovy sı ra. 1) Obecná charakteristika nekovů. 2) Síra a její vlastnosti

ení kvality ovzduší oblasti Česka a Polska Kvalita ovzduší Ing. Rafał Chłond Ostrava 29. června 2010

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

ZLEPŠOVÁNÍ KVALITY OVZDUŠÍ A SNIŽOVÁNÍ EMISÍ

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 OKRESNÍ KOLO. Kategorie D. Teoretická část Řešení

O V Z D U Š Í část kapitoly coby vzor :-)

CZ.1.07/1.5.00/ Opravárenství a diagnostika. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Vzduch Ochrana ovzduší

Dusík a fosfor. Dusík

Odhady růstu spotřeby energie v historii. Historické období Časové zařazení Denní spotřeba/osoba kj (množství v potravě)

Měření znečištění ovzduší na Lysé hoře a v Beskydech

PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ PŮDA

Koncepční nástroje a jejich role Ing. Vladislav Bízek, CSc.

"...s určitými riziky ve vztahu k životnímu prostředí jsou spojeny všechny systémy a druhy lidské činnosti, ať už si toho jsme vědomi, či nikoli...

Zplyňování biomasy. Sesuvný generátor. Autotermní zplyňování Autotermní a alotermní zplyňování

) se ve vodě ihned rozpouští za tvorby amonných solí (iontová, disociovaná forma NH 4+ ). Vzájemný poměr obou forem závisí na ph a teplotě.

7) Uveď příklad chemické reakce, při níž se sloučí dva prvky za vzniku sloučeniny. (3) hoření vodíku s kyslíkem a vzniká voda

Směšovací poměr a emise

CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály III/ 2- Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Znečištění ovzduší. Bratislava, 19. února 2014 MUDr. Miroslav Šuta. a lidské zdraví. Centrum pro životní prostředí a zdraví

Měření znečištění ovzduší na Lysé hoře a v Beskydech

SSOS_ZE_2.01 Atmosréra

ČEZ ENERGETICKÉ PRODUKTY, S.R.O.

Aditiva TechenomicsNanoLub snižující emise výfukových plynů

CHEMIE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ I. (06) Biogeochemické cykly

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

Paliva. nejběžnějším zdrojem tepla musí splňovat tyto podmínky: co nejmenší náklady na těžbu a výrobu snadno uskutečnitelné spalování

Potenciál biopaliv ke snižování zátěže životního prostředí ze silniční dopravy

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

SSOS_ZE_2.10 Degradace půdy, prezentace

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

EKOLOGICKÉ ASPEKTY PALIV ČZU/FAPPZ

ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA

Kvalita ovzduší v Jihomoravském kraji. Mgr. Robert Skeřil, Ph.D. Český hydrometeorologický ústav,

Oxidy síry. Základní charakteristika. oxid sírový, oxid siřičitý (anhydrid kyseliny siřičité), číslo CAS (oxid siřičitý - SO 2 ) další názvy

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Prvek Značka Z - protonové číslo Elektronegativita Dusík N 7 3,0 Fosfor P 15 2,2 Arsen As 33 2,1 Antimon Sb 51 2,0 Bismut Bi 83 2,0

KATALOG OPATŘENÍ 1. POPIS PROBLÉMU 2. PRÁVNÍ ZÁKLAD. (omezování dopadů acidifikace) DATUM ZPRACOVÁNÍ Prosinec 2005 ID_OPATŘENÍ 21

Výfukové plyny pístových spalovacích motorů

Modelování znečištění ovzduší. Nina Benešová

Znečištěné ovzduší a lidské zdraví

2100 REZZO Registru emisí zdrojů znečišťování ovzduší REZZO

HLAVNÍ PROBLÉMY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

SOUVISLOSTI MEZI OMEZOVÁNÍM EMISÍ, ZMĚNAMI V KONSTRUKCI AUTOMOBILOVÝCH MOTORŮ A ZMĚNAMI VE SLOŽENÍ AUTOMOBILOVÝCH MOTOROVÝCH OLEJŮ

Předmět: CHEMIE Ročník: 8. ŠVP Základní škola Brno, Hroznová 1. Výstupy předmětu

ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ VÝPOČTY

Drobné prachové částice, polétavý prach

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

POKYNY MOTOROVÁ PALIVA

Chemické procesy v ochraně životního prostředí

Znečištění ovzduší a zdraví

Mezinárodní smlouvy a evropské právní předpisy Ing. Vladislav Bízek, CSc.

Situační zpráva ke Strategii udržitelného rozvoje České republiky

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL

Doprava, znečištěné ovzduší a lidské zdraví

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2012/2013

FOSILNÍ PALIVA A JADERNÁ ENERGIE

Vyšší odborná škola a Střední škola Varnsdorf, příspěvková organizace. Šablona 11 VY 32 INOVACE

BENZIN A MOTOROVÁ NAFTA

Voda jako životní prostředí ph a CO 2

DUM VY_52_INOVACE_12CH27

Výukový materiál OVZDUŠÍ pro 2. stupeň základních škol ENVItech Bohemia s.r.o.

Doc. RNDr. Petr Anděl, CSc. EKOLOGIE PRO UČITELE

Novela nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Kurt Dědič, odbor ochrany ovzduší MŽP

Vzduch z hlediska ekologie

Do baňky s několika mililitry 15% kyseliny chlorovodíkové vložíme hořící třísku. Pozorujeme, že tříska v baňce hoří. Hořící třísku z baňky vyndáme a

POKYNY FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ RYCHLOST REAKCÍ

ZEMNÍ PLYN. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Ročník VIII. Chemie. Období Učivo téma Metody a formy práce- kurzívou. Kompetence Očekávané výstupy. Průřezová témata. Mezipřed.

Transkript:

Gymnázium J. V. Jirsíka, České Budějovice KYSELÉ DEŠTĚ Seminární práce Autor: Jan Novák Rok zpracování: leden, 2014 Třída: 3.A Předmět: Biologie

Anotace: Prohlášení: Prohlašuji, že jsem seminární práci vypracoval sám, pouze s užitím zdrojů, uvedených v závěru práce. Datum: Podpis:...

Obsah: 1 Úvod... 3 2 Obecná charakteristika... 4 3 Zdroje a vznik... 5 3.1 Přírodní zdroje... 6 3.2 Antropogenní zdroje... 6 3.2.1 Znečišťování dopravou... 6 3.2.2 Znečišťování průmyslovými zdroji... 6 3.3 Chemické látky způsobující kyselé deště... 7 3.3.1 Emise oxidu siřičitého (SO2)... 7 3.3.2 Emise oxidů dusíku (NOx)... 8 3.3.3 Další látky... 9 3.4 Vznik... 9 4 Dopady kyselých dešťů... 10 4.1 Lesy... 10 4.2 Půda... 11 4.3 Vody... 11 4.4 Lidské stavby... 12 4.5 Člověk... 12 5 Rozšíření kyselých dešťů ve Světě... 13 6 Česká republika... 14 7 Technologie redukující vznik kyselých dešťů... 15 7.1 Odstraňování oxidů dusíku... 15 7.1.1 Trojcestný katalyzátor... 15 7.1.2 Denox... 16 7.2 Odsiřování... 17 8 Historie a mezinárodní smlouvy... 19 Mezinárodní smlouvy... 19 9 Závěr... 20 Použité zdroje:... 21 Seznam příloh... 22

1 Úvod Kyselé deště jsou jedním z ekologických problémů světa od průmyslové revoluce. Kyselý déšť je charakterizován jako typ srážek, který má ph menší než 5,6 a je v podstatě důsledek samočištění atmosféry od oxidů dusíku a oxidu siřičitého. Antropogenní činností člověka se tento proces pouze výrazně umocnil. Cílem práce je zjištění, zda jsou kyselé deště primárně způsobené antropogenní činností člověka, jak moc byly rozšířené v minulosti a jak moc jsou rozšířené dnes, zda existují způsoby jak jim zabránit a nakolik devastují přírodu i objekty vytvořené člověkem. 3

2 Obecná charakteristika Normální déšť má ph mírně pod hranicí 6, což je způsobeno oxidem uhličitým, který tvoří s vodou slabou kyselinu uhličitou. V České republice má v průměru kyselý déšť ph 4, ale maxima jsou ještě daleko menší. Ve Skandinávii byla v dešťové vodě a sněhu výjimečně naměřena i hodnota ph 2,3 a v mlze v Los Angeles dokonce ph 2. Kyselé deště spolu s kyselou mlhou, rosou, nebo sněžením spadají pod takzvanou mokrou depozici. Dále také existuje suchá depozice, která je popsána jako přímé pohlcování kyselých plynných látek a aerosolových částic zemským povrchem a vegetací. Do této suché depozice patří například prach, popel, nebo kouř. 4

3 Zdroje a vznik Kyselý déšť je způsoben oxidem siřičitým pocházejícími ze sopečné činnosti a spalování fosilních paliv, nebo také oxidy dusíku pocházejícími například ze spalovacích motorů automobilů. Jakmile se rozptýlí do atmosféry, začnou reagovat s vodou za tvorby sirných a dusíkatých kyselin, které padají na zem ve formě deště. Může také vznikat malé množství kyseliny chlorovodíkové. V současné době se přírodní zdroje kyselých dešťů a antropogenní zdroje kyselých dešťů podílejí v globálním měřítku na okyselení prostředí přibližně stejným dílem. K nerovnosti dochází převážně v hodně industrializujících oblastech, kde okyselování prostředí je způsobeno z 90 % činností člověka. Jak je tedy možné, že v dnešní době trpí kyselými dešti také například Skotsko, Skandinávie, či Kanada? Je to dáno tím, že se od minulého století objevoval nad městy dým z továren v podobě smogu, který například způsobil v Londýně v roce 1952 smrt 4000 osob, většinou v důsledku plicních onemocnění. V odpověď na smogové situace se objevily snahy vzduch vyčistit. Byly stavěny vyšší tovární komíny, které odvedly odpadní plyny do vyšších vrstev atmosféry, a elektrárny byly budovány dál od měst. Touto politikou se sice ulevilo městům, ale problém se pouze přesunul jinam a to díky cirkulaci vzduchu. Obr. č. 1: Vznik kyselých dešťů 5

3.1 Přírodní zdroje Hlavními přirozenými zdroji kyselinotvorných plynů jsou sloučeniny uvolňující se ze sopek a biologické procesy, odehrávající se jak na souši, tak i v bažinách a oceánech. Hlavním biologickým zdrojem síru obsahujících sloučenin je dimethyl sulfid. 3.2 Antropogenní zdroje Dalším zdrojem je ale lidská činnost jako průmysl, výroba elektřiny, automobilová doprava a farmářství (znatelně čpavek). Plyny mohou být v atmosféře přenášeny stovky kilometrů než spadnou na zem. 3.2.1 Znečišťování dopravou Po celém světě dnes roste počet motorových vozidel a to hlavně v rozvojových zemích. I když jsou vyvíjeny stále úspornější motory, motorová vozidla dnes patří k největším emitentům (Emitent: Technické zařízení nebo spalovna produkující emise.) oxidů dusíku, uhlovodíků a oxidu uhelnatého. Pro spálení 1 l pohonné hmoty je potřeba asi 10 000 l vzduchu, který jako silně zamořený opouští výfuk. Proto se při pravidelném a povinném kontrolním měření emisí z výfukových plynů seřizují volnoběžné otáčky motoru, zapalování a obsah oxidu uhelnatého, uhlovodíků a oxidů dusíku. 3.2.2 Znečišťování průmyslovými zdroji Těžký průmysl a výroba elektrické energie jsou dva hlavní emitenti oxidu siřičitého. To je dáno spalováním fosilních paliv, především pak uhlí. Díky těmto dvěma odvětvím taky došlo k tomu, že se ochrana životního prostředí stala mezinárodním úkolem (viz. výše). Nově industrializované země však nemají prostředky na odsiřovací zařízení a ani nechtějí omezit svoji produkci emisí jinak, proto v těchto oblastech dochází k stále většímu znečišťování ovzduší. 6

3.3 Chemické látky způsobující kyselé deště 3.3.1 Emise oxidu siřičitého (SO2) Oxid siřičitý je doprovodný produkt při spalování fosilních paliv, především uhlí a minerálních olejů. Přirozeným zdrojem SO2 na Zemi je sopečná činnost a oxidace sulfanu (H2S), vznikajícího při mikrobiálním rozkladu odumřelé biomasy v půdách a sedimentech. Podílí se rozhodující měrou na vzniku kyselých dešťů a vede přímo či nepřímo k poškozování rostlin a stavebních materiálů, zejména oceli, vápence, betonu atd. U lidí způsobuje potíže dýchacího ústrojí. Exhalace SO2 vydrží v atmosféře průměrně 6-10 dní a mohou být, za příznivých podmínek, přemístěny až na vzdálenost 1000 km. Celosvětová antropogenní emise síry vrcholila v 80. letech 20. století, kdy dosáhla 80 miliónů t za rok (z toho bývalé Československo produkovalo 1,5 miliónů t SO2 za rok) a odehrávala se na pouhých 5% zemského povrchu. Z celosvětového hlediska byla tato antropogenní produkce SO2 zhruba vyrovnaná s přírodními emisemi, v Evropě však představovaly emise SO2 ze spalovacích procesů desetinásobek tohoto přirozeného pozadí a byly okolo 60 mil. tun ročně. (Pro představu vývoj emisí SO 2 v SRN v období 1966-1986) 4 3,5 Emise SO 2 v mil. t.r -1 v SRN 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 Doprava Domácnosti Průmysl Elektrárny Celkově Obr. č. 2: Emise SO2 7

3.3.2 Emise oxidů dusíku (NOx) Oxidy dusíku vznikají v různém poměru ze vzdušného dusíku a kyslíku při vysokých teplotách, které panují při spalovacích a explozivních procesech. Celkové emise oxidů dusíku i přes veškerá ekologická opatření bohužel ve světě stále rostou. Příčinou je především silný nárůst motorové dopravy. Citelného snížení emisí lze dosáhnout zabudováním řízených třícestných katalyzátorů. (V Západním světě to je povinnost při výrobě vozidel.) Vlivem oxidů dusíku může u člověka dojít k dráždění očí a dýchacích cest. Z hlediska množství připadá zatím stále ještě větší podíl emisí dusíku na přirozené zdroje (na rozdíl od emisí síry). Jsou to velmi reaktivní plyny a doba zdržení v atmosféře je velmi krátká (pouze 1 den). Největší podíl na antropogenních emisích má energetika a průmysl (cca 71%), doprava (cca 22%), vytápění (cca 7%) a umělá dusíkatá hnojiva a hnůj. Mimo jiné jsou oxidy dusíku obsaženy i v cigaretovém kouři a v kouři dýmek. Nebezpečí oxidů dusíku spočívá v jejich reaktivnosti v atmosféře - rozkládají se za spoluúčasti ultrafialového záření a podílejí se tím společně s oxidy síry na vzniku kyselých dešťů. Zároveň jsou schopny reakce s dalšími látkami (aldehydy, ketony) a dávají tím příčinu pro vznik tzv. fotochemického smogu (přízemního ozónu). (Pro představu vývoj emisí NO x v SRN v období 1966-1986) 3,5 3 Emise NO x v mil. t.r -1 v SRN 2,5 2 1,5 1 0,5 Průmysl Domácnosti Elektrárny Doprava Celkově 0 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 Obr. č. 3: Emise NOx 8

3.3.3 Další látky S atmosférickou depozicí na zemský povrch nedopadá jen kyselina sírová a dusičná, ale především jejich soli. Nejdůležitější z nich je síran a dusičnan amonný. Obě tyto soli vznikají reakcí kyselin s plynným amoniakem (NH3). 3.4 Vznik Oxid siřičitý, který se do ovzduší dostává při spalovacích procesech, se v troposféře oxiduje na oxid sírový, který se ihned hydratuje na kyselinu sírovou v kapičkách atmosférické vody. Vzniklá kyselina sírová může přejít jako součást mokré depozice zpět na zemský povrch, nebo dále reagovat například s amoniakem nebo jinými látkami zásadité povahy, které se vyskytují v ovzduší ve stopových množstvích. Vznikají přitom pevné částice síranů, které nakonec rovněž přejdou se srážkami na zemský povrch. Velká část oxidu siřičitého je však přímo bez chemické přeměny pohlcována srážkovou vodou anebo přechází bezprostředně z ovzduší do povrchových vod a absorpčním procesem může vstupovat při dýchání do organismů. S + O2 SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O H2SO4 H2SO4 + NH4 + (NH4)2SO4 Podobně jako oxid siřičitý reagují také oxidy dusnatý a dusičitý. V atmosféře se oxidují na kyselinu dusičnou. Ta se buď rozpouští ve vodních kapkách mraků, nebo dále reaguje např. s amoniakem. NO2 + OH HNO3 HNO3 + NH4 + NH4NO3 9

4 Dopady kyselých dešťů Dopady kyselých dešťů můžeme pozorovat jak v přírodě samotné, tak i ve městech. Důležité je si uvědomit, že díky kyselým dešťům nedojde ke zničení jedné oblasti ekosystému, ale že to má za následek řetězovou reakci devastování všeho živého. Například, když odumře les, umírají také celá životní společenstva na něm závislá. Pojďme se však podívat na jednotlivé oblasti devastace životního prostředí kyselými dešti: 4.1 Lesy Nejvíce znatelný dopad kyselých dešťů na životní prostředí lze pozorovat na poškození stromů. Nejhůře postižené jsou jehličnaté porosty a to především pak smrky, které u nás převažují. Existuje několik mechanismů poškozování těchto porostů kyselými dešti: 1. Přímý mechanismus: tento mechanismus je tzv. rychlý mechanismus. Je založen na přímém kontaktu vysoce koncentrovaného oxidu siřičitého s asimilačními orgány stromů, což má za následek poškození chlorofylu a tím pádem k odumírání jehličí. K tomuto jevu dochází především v oblastech bezprostředního okolí velkých zdrojů SO2 (Krušné hory). Imisní (imise: nepříznivé působení emisí na živou přírodu) epizoda může být velice krátká. Při vhodném počasí stačí k akutnímu poškození, vedoucímu k odumření stromu, desítky minut. 2. Půdní mechanismus: půdy jsou vyčerpány (mají málo vápníku a hořčíku), jsou příliš kyselé a půdní voda obsahuje vysoké koncentrace toxických kovů mobilizovaných kyselým deštěm, zejména hliníku. Strom hyne následkem nedostatku živin a postupné otravy hliníkem z půdního roztoku. Nerozhoduje jen absolutní koncentrace hliníku, ale poměr mezi vápníkem a hliníkem. Čím je poměr nižší (méně vápníku vůči hliníku), tím hůř. 3. Disproporční mechanismus ve výživě stromů: kyselé deště jsou dobrým hnojivem, protože obsahují množství dusíku ze zemědělství (amoniak) a ze spalovacích procesů (NOx). Naopak v půdě se nedostává hořčíku, který je nezbytnou součástí chlorofylu. Strom má nadbytek dusíku, ale málo hořčíku. Rychle přirůstá, hořčík do nových jehlic si musí půjčovat ze starších, ty žloutnou a opadávají. Je zajímavé, že smrky v imisních oblastech, pokud přežívají, mají mnohem větší přírůstky dřeva než v oblastech 10

nepostižených. Dřevo je ale řidší, méně pevné, a smrky jsou daleko náchylnější ke zlomům. Obr. č.4: Poškození lesů 4.2 Půda Další významnou složkou devastace ekosystému kyselými dešti je půdní acidifikace. Ta způsobuje to, že půdy jsou na dlouhou dobu tak okyselené, že na nich nerostou, vyjma těch nejodolnějších, žádné rostliny. Tento jev je způsoben kromě samotné kyselé depozice také přirozenými vlastnostmi půd, zejména množství bazických kationtů (Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + ) v iontově-výměnném komplexu půd. Jejich hlavním zdrojem v půdách je zvětrávání podložních hornin a jejich celkové množství určuje odolnost vůči kyselé depozici. Čím více je v půdách bazických kationtů, tím jsou půdy odolnější, protože mohou déle neutralizovat kyselý vstup z atmosféry. Nejméně odolné jsou horské půdy, které mají malou mocnost a přirozeně nízké množství bazických kationtů. To je, spolu s drsným klimatem a vysokou kyselou depozicí, důvod, proč se devastující vliv kyselých dešťů nejdříve objevuje v horských oblastech. Dalším důležitým faktorem, ovlivňujícím půdní acidifikaci, je kvalita opadu, tedy vedle velikosti depozice další funkce druhové skladby porostu. 4.3 Vody V neposlední řadě také dochází k poměrně rozsáhlému znečišťování povrchových vod. Existuje přímý vztah mezi nižšími hodnotami PH a ztrátou ryb v rybnících: v ph nižším než 4,5 prakticky žádná ryba nepřežije, zatímco v ph 6 nebo vyšším žijí zdravé ryby. Kyselina ve vodě přerušuje produkci enzymů, které umožňují pstruhovým larvám uniknout z jejich vajec. 11

Také mobilizuje toxické kovy jako hliník v jezerech. Hliník způsobuje nadbytek slizu, který obaluje rybí žábry a tím zamezuje řádnému dýchání. Růst fytoplanktonu je potlačován vysokou kyselostí vod a zvířata, která se jím živí, trpí hladem. Tím dochází ke vzniku tzv. mrtvých jezer. Do mnoha jezer se dostává přirozená kyselost (například z rašeliny) a při malých srážkách se v něm může kyselina koncentrovat. Kyselé jezero s nově leklou rybou není proto nutně důkaz o hrozném znečišťování ovzduší. 4.4 Lidské stavby Kyselé deště také způsobují ničení lidských výtvorů jako soch, omítek, nástěnných maleb. Je to zapříčiněno tím, že kyselina sírová v dešti reaguje s vápníkem za vytvoření sádrovce, který se posléze odlupuje. Obr. č. 5: Stavby 4.5 Člověk Kromě poleptání kůže v případě extrémně kyselých dešťů dochází také k uvolňování toxických iontů, které tvoří velkou hrozbu lidem. Mobilizovaná měď způsobuje průjmy u malých dětí a dodávky vody zamořené hliníkem způsobují Alzheimrovu nemoc. 12

5 Rozšíření kyselých dešťů ve Světě V současnosti je kyselou atmosférickou depozicí postižena zejména západní, střední a severní Evropa, severovýchod Severní Ameriky a jižní Čína. Na 90 % síry v ovzduší těchto oblastí je antropogenního původu. Problém však narůstá i v dalších oblastech, např. v jihovýchodní Asii, jižní Africe a na severu Jižní Ameriky, v nově se industrializujících rozvojových zemí, které nemají prostředky na zavádění technických opatření proti emisím okyselujících látek. Obr. č. 6: Rozšíření kyselých dešťů ve světě 13

6 Česká republika Česká republika patří mezi nejvíce znečištěné státy. Patří nám neslavné 1. místo ve spadu síry na 1 m 2 v Evropě. Největší podíl na tom mají tepelné elektrárny. Nejvíce zasažené oblasti jsou pohraniční horské oblasti a dále oblasti Prahy, Ostravy a dalších velkých měst. První zpráva o tom, že lesy v Krušných horách mohou být poškozovány kyselými dešti, pocházela už z druhé poloviny čtyřicátých let minulého století, ale komunistický režim na to nebral zřetel, proto došlo k ústupu atmosférické depozice až v 90. letech. V dnešní době již výrazně poklesla koncentrace SO2 v atmosféře, ale okyselené půdy jsou stále velký problém. 14

7 Technologie redukující vznik kyselých dešťů Jediným účinným opatřením proti škodlivým účinkům kyselé atmosférické depozice je omezování emisí SO2 a NOx u zdrojů těchto látek. Znamená to důsledné zavedení vhodných moderních technologií, alespoň u velkokapacitních zdrojů. 7.1 Odstraňování oxidů dusíku 7.1.1 Trojcestný katalyzátor Řízeným trojcestným katalyzátorem je možné snížit obsah tří hlavních složek výfukových plynů (CO, NOx, uhlovodíků) o více než 90 %. Předpokladem pro dosažení této účinnosti je co nejpřesnější nastavení bohatosti palivové směsi benzín-vzduch na optimální hodnotu. Parametr, který nás o tomto nastavení informuje, se nazývá koeficient přebytku vzduchu λ a za optimálních podmínek má hodnotu 1. Regulace poměru palivo-vzduch je řízena lambdasondou, která je umístěna před katalyzátorem výfukových plynů a měří obsah zbytkového kyslíku ve výfukových plynech. Sonda pracuje na principu kyslíkové koncentrační komory a dává signál k okamžité regulaci bohatosti palivové směsi. Obsahuje dvě elektrody, vzduchovou a výfukovou, které měří koncentrační rozdíl kyslíku na straně vzduchu a výfuku. Keramika sondy je z oxidu zirkoničitého a yttritého, které nepropouštějí plyny, ale vytvářejí pevný elektrolyt. Krystalová struktura uvedených oxidů je kyslíkově deficitní, tzn., že některé strukturní polohy nejsou obsazeny, takže anionty O 2- si mohou vyměňovat místa, čímž dochází k vedení proudu. V oblasti λ = 1 má napětí na sondě velmi strmý průběh. Lambdasonda pak v závislosti na obsahu zbytkového kyslíku ve výfukových plynech reguluje přes řídicí jednotku bohatost směsi benzín-vzduch v úzkém intervalu 0,99 < λ < 1,01. V katalyzátoru výfukových plynů působí platina jako oxidační a rhodium jako redukční katalyzátor. Pro přeměnu škodlivin se lambda-sondou střídavě vytváří oxidační (λ > 1) a redukční (λ < 1) prostředí. Pří λ > 1 se oxid uhelnatý a uhlovodíky oxidují, při λ < 1 vzniká vyšší podíl oxidu uhelnatého, který zredukuje oxidy dusíku. Existují však látky, které ničí katalyzátor. Především působením sloučenin olovy v benzínu ztrácí rychle ušlechtilé kovy svou katalytickou účinnost, stejně jako lambda-sonda pozbývá své funkce. 15

Obr. č. 7: Trojcestný katalyzátor Chemické reakce v katalyzátoru výfukových plynů 7.1.2 Denox Konverze uhlovodíků: C7H16 + 11 O2 7 CO2 + 8 H2O C2H6 + 4 H2O 2 CO2 + 7 H2 Konverze oxidu uhelnatého: 2 CO + O2 2 CO2 CO + H2O CO2 + H2 Konverze oxidů dusíku: 2 NO + 2 CO N2 + 2 CO2 16 NO + C5H12 8 N2 + 6 H2O + 5 CO2 2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O Některé vedlejší reakce 2 SO2 + O2 2 SO3 SO2 + 3 H2 H2S + 2 H2O 2 NO + 5 H2 2 NH3 + 2 H2O 4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O 2 H2 + O2 2 H2O Emise NOx se dají výrazně snížit nízkoteplotním spalováním, hlavně fluidním způsobem. V ČR je emisní limit pro oxidy dusíku 650 mg.m -3. Ve vyspělých zemích západní Evropy se 16

v elektrárnách spalujících fosilní paliva pohybují emisní hodnoty pro NOx pod 200 mg.m -3. Nízkých hodnot lze dosáhnou pouze v zařízeních na snížení obsahu oxidů dusíku (DENOX). Oxidy dusíku reagují selektivně na katalyzátoru (oxidy Ti, Fe, ) s přidávaným amoniakem při asi 350 C na dusík a vodu. Emise oxidů dusíku je tak možné snížit o 80 %. Obr. č. 8: DENOX 4 NO + 4 NH3 + O2 4 N2 + 6 H2O NO + NO2 + 2 NH3 2 N2 + 3 H2O 2 NO2 + 4 NH3 + O2 3 N2 + 6 H2O 6 NO2 + 8 NH3 7 N2 + 12 H2O 7.2 Odsiřování Veškerá fosilní paliva vzhledem ke svému organickému původu obsahují sloučeniny síry. Na rozdíl od topných olejů a zemního plynu, se uhlí dá odsířit jen velmi obtížně. Účinné přímé odsiřování v topeništi je možné při fluidním spalování. Do spalovacího prostoru se silným proudem vzduchu vhání uhelný prach a mletý vápenec. Ve vířivé vrstvě uhlí a vápence dojde ke spálení uhlí, oxid siřičitý reaguje s uhličitanem vápenatým a kyslíkem na sádru, která se 17

odtahuje společně s popelem. V roce 1994 bylo v ČR uvedeno do provozu první odsiřovací zařízení v tepelné elektrárně Počerady. Dnes již jsou tyto zařízení dána povinně vyhláškou MŽP. Odsíření spalných plynů vypíráním vápenným mlékem má tyto tři fáze: a) 2 SO2 + 2 Ca(OH)2 2 CaSO3. H2O + H2O b) 2 CaSO3. H2O + O2 + H2O 2 CaSO4. 2 H2O c) CaSO4. 2 H2O CaSO4 + 2 H2O Elektrárny v průmyslově vyspělých zemích spalující fosilní paliva mají také zařízení na odsiřování kouřových plynů. V absorpčních věžích kouřové plyny procházejí rozprašovanou vodnou suspenzí mletého vápence. Vznikající siřičitan vápenatý se ve spodní části věže oxiduje vháněným vzduchem na sádru, která se suší a tabletuje. 18

8 Historie a mezinárodní smlouvy Vznik velkého množství kyselých dešťů je spjato s průmyslovou revolucí. Proto také byl tento jev poprvé pozorován v Manchesteru, Anglii, který byl během průmyslové revoluce důležitým městem. V roce 1852 Robert Angus Smith našel vztah mezi kyselým deštěm a znečištěným ovzduším. Termín kyselý déšť byl jím užívaný už roku 1872. Také objevil, že kyselý déšť vede k ničení přírody. Ačkoliv byl kyselý déšť jako jev objeven již v roce 1852, vědci se o tento problém zajímat až okolo roku 1970. Mezinárodní smlouvy 1979 CLRTAP: úmluva o dálkovém znečišťování ovzduší přesahujícím hranice států 1985 1. SO2: protokol o snížení emisí síry nebo jejich toků přesahujících hranice států nejméně o 30 % 1988 NOx: protokol o snižování emisí oxidů dusíku nebo jejich toků přes hranice států 1994 2. SO2: protokol o dalším snížení emisí síry 1999 Göteborg: protokol k omezení acidifikace, eutrofizace (přehnojení) a přízemního ozonu Tyto smlouvy zapříčinily pokles vypouštěných emisí v EU o 27 % a v USA dokonce o 37 %, a to i přes to, že Velká Británie, Polsko a USA některé smlouvy vůbec neratifikovaly. 19

9 Závěr Bylo zjištěno, že k mírným kyselým dešťům docházelo už od nepaměti, ale člověk svou činností tento jev vychýlil k extrémům. Kyselé deště ničí jak stavby vytvořené člověkem, tak hlavně přírodu, kde zničené porosty, okyselená půda a mrtvá jezera budou dále přetrvávat a to i když se v nedávné minulosti podařilo díky moderní technice a mezinárodním dohodám dosáhnout snížení emisí převážně oxidu siřičitého. Jedinou nadějí, jak dosáhnout příznivého stavu, je striktní dodržování úmluv, další vývoj katalyzátorů a hlavně jejich rozšíření v rozvojových zemích. 20

Použité zdroje: 1. AMANN, Wolfgang; EISNER, Werner; GIETZ, Paul; aj. Chemie pro střední školy 2b. Praha: Pedagogické nakladatelství 2000, ISBN 80-7183-079-8, s. 118-123 2. ŠTULC, Miloslav; GÖTZ, Antonín. Životní prostředí. Praha: Nakladatelství české geografické společnosti 1996, ISBN 80-901942-2-2, s. 46-47 3. VULTERIN, Jaroslav; LIPPERT, Erich; MUSIL, Josef; aj. Chemie a životní prostředí. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1992, ISBN 80-04-26069-1, s. 28-30 4. SCOTT, Michael. Příroda a ekologie. Svojtka a Vašut, ISBN 80-7180-070-8, s. 145 5. KANTOREK, Jan; ŘEHOŘ, František; SOBORKOVÁ, Věra. Tajemství přírody. Ostrava: Blesk 1993, ISBN 80-85606-21-6, s. 342-343 6. Kyselý déšť stále s námi zdroje, mechanismy, účinky, minulost a budoucnost [online]. [citováno 20. listopadu 2009]. Dostupné na http://www.env.cz/osv/edice.nsf/dc21a4c7f0afad0ac1257081001aa6b7/$file/p laneta_web.pdf 7. Kyselé deště stále s námi modelování dlouhodobé acidifikace lesních [online]. [citováno 20. listopadu 2009]. Dostupné na http://lesprace.silvarium.cz/content/view/1842/157/ 8. Kyselý déšť [online]. [citováno 20. listopadu 2009]. Dostupné na http://kyselydest.navajo.cz/ 9. Kyselý déšť [online]. [citováno 20. listopadu 2009]. Dostupné na http://cs.wikipedia.org/wiki/kyselý_déšť 21

Seznam příloh A. Průměrné roční koncentrace SO2 na území ČR v letech 1990 a 2003 B. Vymezení oblastí s půdami různě narušenými acidifikací a nutriční degradací. 22

Příloha A. Průměrné roční koncentrace SO2 na území ČR v letech 1990 a 2003 Zdroj: Český hydrometeorologický ústav.

Příloha B. Vymezení oblastí s půdami různě narušenými acidifikací a nutriční degradací.