एसिड रेन: यह कैसे बनता है, रचना, प्रतिक्रिया और प्रभाव - वातावरण - 2025

अम्ल वर्षा पदार्थ जो 5.6 नीचे एक पीएच उत्पन्न की गीली या सूखी वर्षा है। यह वर्षा गीली (वर्षा के पानी में पतला) या सूखी (कण या एरोसोल जमा) हो सकती है।

"एसिड रेन" शब्द पहली बार 1850 में अंग्रेजी शोधकर्ता रॉबर्ट एंगस स्मिथ द्वारा औद्योगिक क्रांति के मध्य में प्रस्तावित किया गया था। प्राकृतिक या कृत्रिम प्रदूषकों के ऑक्सीकरण द्वारा वायुमंडल में बनने वाले सबसे प्रचुर अम्ल नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक हैं।

अम्ल वर्षा का नक्शा। स्रोत: अल्फ्रेड्सिटो94

सबसे प्रासंगिक प्रदूषक ऑक्साइड हैं: NO2, NO3, SO2, जिनके प्राकृतिक स्रोत ज्वालामुखी विस्फोट, जंगल की आग और बैक्टीरिया का क्षरण हैं। कृत्रिम स्रोत गैस उत्सर्जन हैं जो जीवाश्म ईंधन (औद्योगिक गतिविधि और ऑटोमोबाइल यातायात) के जलने से उत्पन्न होते हैं।

अम्लीय वर्षा पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव डालती है जैसे कि मिट्टी और पानी का अम्लीकरण, मनुष्यों सहित जीवित प्राणियों को प्रभावित करना। इसके अलावा, मिट्टी और पानी भारी धातुओं से दूषित होते हैं, और जल निकायों में यूट्रोफिकेशन होता है।

वनस्पति स्तर पर, पत्तियों को प्रत्यक्ष नुकसान होता है और पौधे की वृद्धि प्रभावित होती है। इसके अलावा, मिट्टी का अम्लीकरण पोषक तत्वों को स्थिर करता है और माइकोराइजा (मिट्टी के कवक) को प्रभावित करता है। इसी तरह, इमारतों, मशीनरी, स्मारकों और तत्वों के संपर्क में आने वाले कामों को गंभीरता से ऑक्सीकृत किया जाता है या अवक्षेपित एसिड के प्रभाव से मिटा दिया जाता है।

एसिड वर्षा के प्रभाव को मापने के लिए कुछ आवश्यक उपाय किए जा सकते हैं जैसे कि स्मारकों की सुरक्षा और मिट्टी और पानी के अम्लीयकरण को सही करना। हालांकि, एसिड वर्षा का मूल समाधान रासायनिक यौगिकों के वातावरण में उत्सर्जन को कम करना है जो एसिड गठन के पूर्ववर्ती हैं।

अम्ल वर्षा कैसे बनती है?

कुराकाओ में PDVSA की रिफाइनरी से SO2 उत्सर्जन के कारण एसिड कोहरा। स्रोत: HdeK

रासायनिक अग्रदूत

एसिड वर्षा की घटना रासायनिक यौगिकों के वातावरण में उत्सर्जन से शुरू होती है जो एसिड के गठन के लिए अग्रदूत हैं। इन यौगिकों को प्राकृतिक या कृत्रिम स्रोतों द्वारा उत्सर्जित किया जा सकता है।

प्राकृतिक स्रोतों में ज्वालामुखी विस्फोट, वनस्पति की आग, और महासागर का उत्सर्जन शामिल हैं। चूंकि कृत्रिम स्रोत औद्योगिक उत्सर्जन, दहन मोटर वाहनों से उत्सर्जन या अपशिष्ट जलाने का कार्य करते हैं।

ये स्रोत विभिन्न यौगिकों का उत्सर्जन करते हैं जो वातावरण में एसिड उत्पन्न कर सकते हैं। हालांकि, सबसे महत्वपूर्ण नाइट्रोजन ऑक्साइड और सल्फर ऑक्साइड हैं।

नाइट्रोजन ऑक्साइड को NOx के रूप में जाना जाता है, और इसमें नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO2) और नाइट्रस ऑक्साइड (NO) शामिल हैं। इसके भाग के लिए, सल्फर ऑक्साइड SO2 या सल्फर डाइऑक्साइड है।

ट्रोपोस्फेरिक प्रक्रिया और एसिड का उत्पादन किया

अम्ल वर्षा की घटना क्षोभमंडल (वायुमंडलीय क्षेत्र जो पृथ्वी की सतह से 16 किमी की ऊंचाई तक जाती है) में होती है।

क्षोभमंडल में, हवा की धाराएं इन यौगिकों को ग्रह के किसी भी हिस्से पर ले जा सकती हैं, जिससे यह एक वैश्विक समस्या बन सकती है। इस प्रक्रिया में नाइट्रोजन और सल्फर ऑक्साइड क्रमशः अन्य यौगिकों के साथ मिलकर नाइट्रिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड बनाते हैं।

प्रतिक्रिया समर्थन

रासायनिक प्रतिक्रियाओं को या तो ठोस कणों को निलंबन में या निलंबन में पानी की बूंदों पर किया जा सकता है।

नाइट्रिक एसिड मुख्य रूप से गैस चरण में बनता है, पानी में इसकी कम घुलनशीलता के कारण। इसके भाग के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड पानी में अधिक घुलनशील है, एसिड वर्षा का मुख्य घटक है।

नाइट्रिक एसिड

नाइट्रिक एसिड (HNO3) के निर्माण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, जैसे कि OH (HO2 और CH3O2 के साथ कुछ हद तक), या ट्रोपोस्फेरिक ओजोन (O3) के साथ।

सल्फ्यूरिक एसिड

सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) के उत्पादन के मामले में, कट्टरपंथी OH, HO2, CH3O2, पानी और ओजोन भी भाग लेते हैं। इसके अतिरिक्त, हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) और विभिन्न धातु आक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके इसका गठन किया जा सकता है।

कार्बोनिक एसिड

H2CO3 वायुमंडलीय पानी के साथ कार्बन डाइऑक्साइड की फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया से बनता है।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड

HCl केवल 2% अम्ल वर्षा का प्रतिनिधित्व करता है, और इसका अग्रदूत मिथाइल क्लोराइड (ClCH3) है। यह यौगिक महासागरों से आता है और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाने के लिए ओएच रेडिकल्स द्वारा ऑक्सीकृत होता है।

तेज़ी

एक बार जब अम्लीय यौगिक (नाइट्रिक एसिड या सल्फ्यूरिक एसिड, और कुछ हद तक हाइड्रोक्लोरिक एसिड) बन गए हैं, तो वे अवक्षेपित होंगे।

वर्षा निलंबित कणों के जमाव से हो सकती है जिसमें गैस चरण में अम्लीय प्रतिक्रिया हुई है। एक और तरीका है कि संघनित पानी बारिश के लिए जहां एसिड का गठन किया गया था।

रचना

बारिश की प्राकृतिक अम्लता 5.6 के पीएच के करीब है, हालांकि कुछ अनियंत्रित क्षेत्रों में 5 के मान। ये निम्न पीएच मान प्राकृतिक मूल के एसिड की उपस्थिति से जुड़े हैं।

यह माना जाता है कि पीएच स्तर के आधार पर बारिश को वर्गीकृत किया जा सकता है:

ए) थोड़ा अम्लीय (4.7 और 5.6 के बीच पीएच)

बी) मध्यम एसिड (4.3 और 4.7 के बीच पीएच)

सी) मजबूत अम्लीय (पीएच 4.3 से कम या बराबर)।

यदि बारिश में नाइट्रेट के लिए 1.3 मिलीग्राम / एल और सल्फेट्स के लिए 3 मिलीग्राम / एल है, तो संदूषण को उच्च माना जाता है।

अम्लीय वर्षा सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति से दो तिहाई से अधिक मामलों में होती है, जिसके बाद नाइट्रिक एसिड प्रचुर मात्रा में होता है। अन्य घटक जो बारिश की अम्लता में योगदान कर सकते हैं वे हाइड्रोक्लोरिक एसिड और कार्बोनिक एसिड हैं।

अम्लीय वर्षा की रासायनिक प्रतिक्रियाएँ

सल्फ्यूरिक एसिड का गठन (H2SO4)

सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन गैस चरण में या तरल चरण में हो सकता है।

गैस फेज़

एसओ 2 का केवल 3 से 4% सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए गैस चरण में ऑक्सीकरण होता है। गैसीय अग्रदूतों से सल्फ्यूरिक एसिड के गठन के लिए कई मार्ग हैं, यहां ट्रोपोस्फेरिक ओजोन के साथ एसओ 2 की प्रतिक्रिया दिखाई गई है।

प्रतिक्रिया दो चरणों में होती है:

1.- सल्फर डाइऑक्साइड ट्रोपोस्फेरिक ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे सल्फर ट्राइऑक्साइड बनता है और ऑक्सीजन निकलता है।

SO2 + O3 = SO3 + O2

2.- फिर सल्फर ट्राइऑक्साइडाइड जल वाष्प के साथ ऑक्सीकरण करता है और सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करता है।

SO3 + H2O = H2SO4

द्रव चरण

बारिश को बनाने वाले पानी की बूंदों में, सल्फ्यूरिक एसिड को कई तरीकों से उत्पादित किया जा सकता है:

1.- SO2 पानी में घुलने वाला सल्फ्यूरिक एसिड बनाता है, और यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड द्वारा ऑक्सीकृत होता है:

SO2 + H2O = H2SO2

H2SO2 + H2O2 = H2SO4 + H2O

2.- फोटोकैटलिटिक तंत्र: इस मामले में, धातु ऑक्साइड कण (लोहा, जस्ता, टाइटेनियम) सूर्य के प्रकाश की कार्रवाई (फोटोकैमिकल सक्रियण) के लिए धन्यवाद सक्रिय होते हैं और SO2 उत्पन्न करने वाले सल्फ्यूरिक एसिड का ऑक्सीकरण करते हैं।

नाइट्रिक एसिड (HNO3) का निर्माण

ट्रोपोस्फेरिक ओज़ोन O3 तीन चरण की प्रक्रिया में NO2 से HNO3 में परिवर्तन का उत्पादन करता है:

1.- NO2 + O3 = NO3 + O2

2.- NO3 + NO2 = N2O5

3.- N2O5 + H2O = 2HNO3

पर्यावरण पर प्रभाव

चेक गणराज्य के जज़ीरा पर्वत के एक जंगल में अम्लीय वर्षा का प्रभाव। स्रोत: लवजीक

मृदा अम्लीकरण और वनस्पति पर इसके प्रभाव

मिट्टी पर अम्लीय वर्षा का प्रभाव इसकी संरचना के आधार पर भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, कैल्केरियास, बेसाल्टिक और आग्नेय मूल की मिट्टी में अम्लता को बेअसर करने की अधिक क्षमता होती है।

उनके हिस्से के लिए, एक जड़ पदार्थ के रूप में क्वार्ट्ज में समृद्ध मिट्टी, एसिड सामग्री को विनियमित करने में सक्षम नहीं हैं। इस प्रकार, मिट्टी में जहां अम्लीय वर्षा अम्लता बढ़ाती है, वहीं धातु के आयन जो पौधों और जानवरों के लिए विषाक्त होते हैं, उन्हें छोड़ दिया जाता है और दूर ले जाया जाता है।

एक प्रासंगिक मामला एल्युमिनोसाइलेट्स का विघटन है, जो एल्यूमीनियम आयनों को छोड़ते हैं जो वनस्पति के लिए बहुत हानिकारक हैं।

सामान्य तौर पर, मिट्टी की अम्लता पौधों के लिए पोषक तत्वों की उपलब्धता कम हो जाती है। इसके अलावा, यह कैल्शियम की रिहाई और धुलाई को बढ़ावा देता है, जो पौधों में कमियों का कारण बनता है।

एक्वीफर्स और मानव स्वास्थ्य पर प्रभाव

ज्यादातर मामलों में, एसिड बारिश सामान्य बारिश से अलग नहीं दिखती या स्वाद नहीं देती है, और न ही यह त्वचा पर संवेदना पैदा करती है। मानव स्वास्थ्य पर इसके प्रभाव अप्रत्यक्ष हैं, और यह शायद ही कभी अत्यधिक अम्लता के कारण त्वचा को नुकसान पहुंचाता है।

एसिड बारिश के साथ समस्याओं में से एक यह है कि 5 से नीचे पीएच मान को कम करके, भारी धातुओं को छोड़ दिया जाता है और ले जाया जाता है। ये प्रदूषक जैसे कि एल्यूमीनियम और कैडमियम भूमिगत जलवाही स्तर में प्रवेश कर सकते हैं।

यदि इन प्रदूषित एक्वीफर्स का पानी मानव उपभोग के लिए उपयोग किए जाने वाले कुओं में जाता है, तो यह स्वास्थ्य को गंभीर नुकसान पहुंचा सकता है।

इमारतों, स्मारकों और सामग्रियों की गिरावट

तेजाब की बारिश से गार्गुल क्षतिग्रस्त स्रोत: निनो बारबिएरी

प्रकार का पत्थर

चूना पत्थर या संगमरमर से बने निर्माण, स्मारक और मूर्तियां अम्लीय वर्षा से बुरी तरह प्रभावित होती हैं। यह काफी गंभीर है, क्योंकि कई ऐतिहासिक इमारतें और कलाकृतियां इन सामग्रियों के साथ बनाई गई हैं।

चूना पत्थर के मामले में, अम्लीय वर्षा चूना पत्थर के विघटन का कारण बनता है और केल्साइट के पुनर्संरचना का कारण बनता है। यह पुन: क्रिस्टलीकरण सतह पर सफेद टन पैदा करता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के साथ बारिश के विशिष्ट मामले में, सल्फेशन की घटना होती है। इस प्रक्रिया के माध्यम से, रॉक सतह को जिप्सम में बदल दिया जाता है और CO2 जारी किया जाता है।

संगमरमर, हालांकि अधिक प्रतिरोधी, एसिड वर्षा से भी प्रभावित होता है। इस मामले में, पत्थर का बहिर्वाह होता है, यही कारण है कि इसके सतही परतों को अलग किया जाता है।

अन्य गैर-संक्षारक सामग्री

कुछ इमारतों में संरचनात्मक गिरावट मामूली है, लेकिन नकारात्मक प्रभावों के साथ भी। उदाहरण के लिए, सूखा एसिड जमा दीवारों को गंदा कर देता है, जिससे रखरखाव की लागत बढ़ जाती है।

धातु

ऑक्सीकरण की घटना के कारण अम्ल वर्षा से धातुओं का क्षय होता है। इससे भारी आर्थिक नुकसान होता है, क्योंकि संरचना, उपकरण, मशीनरी और धातु भागों वाले वाहन गंभीर रूप से प्रभावित होते हैं।

वनस्पति और जीव

तेजाब की बारिश से मछलियां मरी स्रोत: संयुक्त राज्य मछली और वन्यजीव सेवा।

अम्लीय वर्षा जलीय और स्थलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों के प्राकृतिक संतुलन को संशोधित करती है।

पानी के लेंटिक निकायों में पौधे और जानवर

पानी के लेंटिक निकायों में अम्लीकरण के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, क्योंकि वे बंद पारिस्थितिक तंत्र हैं। इसके अलावा, पानी में एसिड के संचय से उसके जीवन पर नकारात्मक परिणाम होते हैं।

अम्लीयता का एक और परिणाम बारिश के माध्यम से नाइट्रेट्स की वर्षा है, जो पानी के निकायों में यूट्रोफिकेशन का कारण बनता है। अतिरिक्त पोषक तत्व उपलब्ध ऑक्सीजन को कम करते हैं और जलीय जानवरों के अस्तित्व पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं।

एक अन्य अप्रत्यक्ष नकारात्मक प्रभाव स्थलीय वातावरण से भारी धातु आयनों का जल निकायों में प्रवेश है। अम्लता बढ़ने पर हाइड्रोनियम आयनों की क्रिया द्वारा इन आयनों को मिट्टी में छोड़ दिया जाता है।

वनस्पति और पोषक तत्व की उपलब्धता

मिट्टी के अम्लीकरण के कारण होने वाली सबसे गंभीर समस्याएं आवश्यक पोषक तत्वों की गति और विषाक्त धातुओं में वृद्धि हैं।

उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम को मिट्टी के कणों से हाइड्रोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। एल्यूमीनियम जड़ों की संरचना और कार्य को प्रभावित करता है और पौधों के लिए आवश्यक कैल्शियम के अवशोषण को कम करता है।

दूसरी ओर, मिट्टी के अम्लीकरण से माइकोरिज़ा (जड़ से जुड़ी कवक) को नुकसान होता है, जो जंगल की गतिशीलता में आवश्यक हैं।

पौधों और जानवरों को प्रत्यक्ष नुकसान

सल्फ्यूरिक एसिड क्लोरोफिल को नीचा करके और क्लोरोसिस (पत्ती का पीलापन) द्वारा पत्तियों को सीधे नुकसान पहुंचाता है। कुछ प्रजातियों में व्यवहार्य बीजों का विकास और उत्पादन घट जाता है।

पानी में अम्लता के प्रभाव के लिए उभयचर (मेंढक और टोड) विशेष रूप से अतिसंवेदनशील होते हैं। कुछ नुकसान प्रत्यक्ष चोटें हैं और रोगजनकों (विशेष रूप से त्वचा कवक) के खिलाफ रक्षा में कमी आई है।

समाधान

उत्सर्जन कम करें

अम्ल वर्षा के लिए लब्बोलुआब यह है कि पर्यावरण के लिए एसिड अग्रदूत रसायनों के उत्सर्जन को कम करना है। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण सल्फर और नाइट्रोजन ऑक्साइड हैं।

हालाँकि, इसमें कुछ कठिनाइयाँ हैं, क्योंकि यह कंपनियों और देशों के आर्थिक और विकास हितों को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, सल्फर डाइऑक्साइड के मुख्य स्रोतों में से एक कोयला जलाना है, जो चीन में 70% से अधिक ऊर्जा का खाता है।

कुछ तकनीकी विकल्प हैं जो उत्सर्जन को कम करने में मदद कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, उद्योग में तथाकथित "द्रवित बेड" शोषक (चूना पत्थर या डोलोमाइट) को शामिल करते हैं जो SO2 को बनाए रखते हैं। सामान्य रूप से मोटर वाहनों और दहन इंजन के मामले में, उत्प्रेरक कन्वर्टर्स SO2 उत्सर्जन को कम करने में मदद करते हैं।

दूसरी ओर, कुछ देश अम्लीय वर्षा को कम करने के लिए विशिष्ट कार्यक्रमों को लागू कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका ने नेशनल एसिड रेन एसेसमेंट प्रोग्राम (NAPAP) विकसित किया। एनएपीएपी द्वारा विचार किए गए कुछ उपायों में निम्न सल्फर ईंधन के उपयोग का कार्यान्वयन है।

एक अन्य संभावित उपाय एसिड वर्षा और ग्लोबल वार्मिंग दोनों को कम करने के लिए इलेक्ट्रिक कारों के साथ वाहन बेड़े का प्रतिस्थापन है। हालांकि, हालांकि प्रौद्योगिकी इसे प्राप्त करने के लिए मौजूद है, ऑटोमोटिव और तेल उद्योगों के दबाव ने इस संबंध में निर्णय लेने में देरी की है। अन्य कारक जो प्रभावित करते हैं, वे सांस्कृतिक तत्व हैं जो उस गति से संबंधित हैं जो एक वाहन तक पहुंचने की उम्मीद है।

अम्लता सुधार उपाय लागू करें

कुछ मामलों में, मिट्टी और पानी के पीएच को क्षार जोड़कर बढ़ाया जा सकता है, उदाहरण के लिए बड़ी मात्रा में चूने को शामिल करके। हालांकि, यह अभ्यास बहुत बड़े क्षेत्रों में संभव नहीं है।

सतह की सुरक्षा

पथरी

एसिड वर्षा के प्रभाव में पत्थर की गिरावट को कम करने या कम करने के लिए विभिन्न तरीके हैं। इन विधियों में से एक इसे भाप या गर्म पानी से धोना है।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड या अमोनियम बिफ्लोराइड जैसे रासायनिक एजेंटों का भी उपयोग किया जा सकता है। एक बार धोने के बाद, विशेष उत्पादों को लागू करके पत्थर को सील किया जा सकता है जो कि बेरियम हाइड्रॉक्साइड जैसे छिद्रों को रोकते हैं।

धातु

धातु की सतहों को कोरोड के लिए उत्तरदायी किया जा सकता है, उन्हें जस्ता जैसे गैर-संक्षारक धातु के साथ कोटिंग करके संरक्षित किया जा सकता है।

इसके लिए, इलेक्ट्रोडोडिशन को लागू किया जा सकता है, या संरक्षित की जाने वाली धातु संरचना को तरल अवस्था में सुरक्षात्मक धातु में डुबोया जा सकता है।

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