Giải đáp môn Hóa học: Mưa axit gồm các chất độc hại gì?

Hiện tượng mưa axit là gì?

Hiện tượng mưa axit là một trong những hiện tượng tự nhiên đáng sợ nhất. Đây là chỉ hiện tượng mưa có chứa các thành phần mang tính axit, chẳng hạn như axit sunfuric hoặc axit nitric.

Mưa axit không nhất thiết phải ướt hoặc ở dạng lỏng mà nó bao gồm bụi, khí, mưa, tuyết, sương mù và mưa đá. Loại mưa axit có chứa nước được gọi là lắng đọng ướt. Mưa axit hình thành với bụi hoặc khí được gọi là lắng đọng khô.

Hiện tượng mưa axit dễ xảy ra ở những khu vực ô nhiễm không khí. (ảnh minh họa)

Vào những năm 70, 80 của thế kỷ trước, những cơn mưa axit đã trở thành nỗi ám ảnh thường trực của người dân sống ở khu vực Bắc Mỹ và châu Âu, khi xuất hiện với tần suất cao, mà nguyên nhân chính được cho là do sự ô nhiễm không khí trầm trọng. Đây là hậu quả của quá trình phát triển sản xuất do con người sử dụng các nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và các nhiên liệu khác.

Theo Bách khoa toàn thư Britannica, một cơn mưa được gọi là mưa axit khi độ pH của nó nhỏ hơn hoặc bằng 5,2 (pH mưa bình thường là khoảng 5,6; pH=7 là nước trung tính).

Quá trình phản ứng hóa học hình thành mưa axit

Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như lưu huỳnh đioxit (SO2) và nitơ đioxit (NO2). Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thành các axit sunfuaric (H2SO4) và axit nitric (HNO3). Khi trời mưa, các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm.

Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì,… làm cho nước mưa trở nên độc hơn nữa đối với cây cối, vật nuôi và con người.

Mô phỏng sự hình thành hiện tượng mưa axit.

Trong thành phần các chất đốt tự nhiên như than đá và dầu mỏ có chứa một lượng lớn lưu huỳnh, nitơ. Trong quá trình các phương tiện giao thông dùng xăng, các nhà máy nhiệt điện dùng than, các thiết bị công nghiệp, khai khoáng đều tạo ra một lượng lớn các khí SOx và NOx. Chúng được mô tả bởi các phương trình hóa học sau:

Lưu huỳnh: S + O2 → SO2;

Quá trình đốt cháy lưu huỳnh trong khí oxi sẽ sinh ra lưu huỳnh điôxít:

SO2 + OH → HOSO2

Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl:

HOSO2 + O2 → HO2 + SO3;

Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2 và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2 và SO3 (lưu huỳnh triôxít).

SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l);

Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra axít sulfuric H2SO4. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.

Nitơ: N2 + O2 → 2NO;

2NO + O2 → 2NO2;

3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k);

Axít nitric HNO3 chính là thành phần của mưa axít.

Tác hại của mưa axit với tự nhiên và con người

Khi mưa axit xảy ra ở các khu vực không có sẵn chất trung hòa axit trong tự nhiên như đá vôi, sự tác động của chúng đến môi trường là cực kỳ lớn. Cụ thể, độ pH của lớp nước bề mặt và đất sẽ bị giảm xuống, tác động trực tiếp đến sức khỏe của cây cối và các loài động vật, đặc biệt là động vật sống trong môi trường nước như cá, làm giảm sự đa dạng sinh học trong khu vực. Sau khi ngấm xuống đất, những giọt mưa axit sẽ hòa tan các chất dinh dưỡng thiết yếu của cây cối như Canxi, Magie gây nên hậu quả lâu dài đến hệ sinh vật.

Hiện tượng mưa axit ảnh hưởng đến hệ thực vật trên trái đất, làm cho khả năng quang hợp của cây giảm, cho năng suất thấp.

Mưa axit còn phá huỷ các vật liệu làm bằng kim loại như sắt, đồng, kẽm,… làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng, làm vỡ lở bề mặt bằng đá của các công trình xây dựng, di tích lịch sử.

Nước mưa axit khi tiếp xúc trực tiếp với quần áo, da con người cũng có thể gây ăn mòn.

Giải pháp hạn chế tác hại của hiện tượng mưa axit chẳng có cách nào tốt hơn là ngăn chặn quá trình hình thành những cơn mưa độc hại này. Con người cần hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ) và tập trung vào các nguồn năng lượng xanh bền vững như năng lượng mặt trời và gió.

Hải Đăng (tổng hợp)