بخشی از مقاله
باران اسيدي و اثرات آن بر رشد و نمو گياهان
چکيده :
غالبا آب باران ، به علت انحلال جزئي CO٢ هوا در آن ، اندکي اسيدي است اما مفهوم باران اسيدي به نوع خاصي از باران اتلاق مي شود که به علت انحلال آلودگيهاي موجود در جو، از جمله اکسيدهاي گوگرد و ازت ، در آن اسيديته بالاتري دارد و ميتواند بر گياهان ، حيوانات و در مجموع بر اکوسيستم ، اثرات نامطلوبي داشته باشد. از اينرو آن را يکي از اشکال ثانويه آلودگي جوي به حساب مي آورند که غالبا بر اثر يکسري واکنش هاي شيميايي بين آلاينده هاي موجود در جو و رطوبت هوا شکل مي گيرد. در واقع باران اسيدي، فرآيندي است که به پاکيزگي جو کمک مي کند ولي موجب آلودگي زمين مي شود. آلاينده هاي اوليه اي که در تشکيل باران اسيدي نقش دارند ممکن است منشاء طبيعي داشته باشند و يا بر اثر مصرف سوخت هاي فسيلي وارد جو شده باشند. منشاء آلاينده هاي طبيعي مولد باران اسيدي غالبا گازهاي متصاعد شده از آتشفشان ها و يا آتش سوزي جنگل ها است که همواره وجود داشته و طبيعت به نوعي تعادل بين آنها دست يافته است . اما آنچه باعث بحراني شدن مسئله باران هاي اسيدي درسطح جهاني شده است وجود آلاينده هايي است که بر اثر فعاليت هاي بشر و مصرف انواع سوخت هاي فسيلي به سرعت وارد جو ميشود. باران هاي اسيدي از آنجا که يک نوع مظهر آلودگي جوي در شکل مايع هستند، به دليل قدرت حلاليت نسبتا بالاي آب ، غالبا مي توانند اثرات بسيار مخربي بر محيط داشته باشند. باران اسيدي به صورت مستقيم يا غيرمستقيم بسياري از فرآيندهاي حياتي گياه را تحت تاثير قرار مي دهد و در بسياري از نقاط جهان خسارات جبران ناپذيري بر محيط زيست وارد کرده است . تاکنون قوانين زيادي براي کنترل آلودگي هاي جوي به تصويب رسيده اما همچنان باران اسيدي به عنوان يک معضل زيست محيطي در برخي از نقاط جهان وجود دارد.
منشا باران اسيدي سرچشمه ايجاد باران هاي اسيدي دودکش هاي بلند کارخانه هايي است که سوخت فسيلي مصرف ميکنند. از جمله نيروگاه هاي حرارتي توليد برق ، تصفيه خانه ها و غيره . البته ترکيبات اصلي که باعث ايجاد باران هاي اسيدي ميشوند، در فرآيندهاي طبيعي مثل آتش سوزي جنگل ها و در اثر خروج گدازه از آتشفشان ها نيز توليد ميشود اما فقط ١٠% از کل اين نوع از آلودگي جوي به فرآيندهاي طبيعي اختصاص دارد. از طرف ديگر، اين فرآيندها، ساليان متمادي وجود داشته و گياهان خود را نسبت به آن سازگار کرده اند. اما در قرن اخير، افزايش شديد فعاليت هاي صنعتي و مصرف گسترده سوخت هاي فسيلي باعث شده تا غلظت انواع اکسيدهاي ازت و گوگرد در جو بصورت تصاعدي افزايش يابد. اين ترکيبات با رطوبت موجود در جو واکنش داده و در آن حل مي شود و نهايتا بصورت نزولات جوي به سطح زمين باز مي گردد.
مسير تشکيل و ريزش باران هاي اسيدي وقتي که آلاينده هاي گازي از دودکش کارخانجات متصاعد مي شوند، ممکن است ، بوسيله باد از يک منطقه به منطقه ديگر پراکنده شوند. اين گازهاي درحال جابجايي ، با ازن هوا و بخار آب موجود در ابرها واکنش داده و توليد اسيد سولفوريک و اسيد نيتريک ميکنند و نهايتا به صورت باران با اسيديته بالا ميبارند. علاوه بر اين ، برفاب ، تگرگ ، برف ، مه دود و حتي سطح پايين ازن اشکالي هستند که ميتوانند بر خلاف نامشان به عنوان ريزش مرطوب باران اسيدي مطرح گردند.
نزولات خشک اسيدي شامل نيترات ها و سولفات هايي هستند که تحت تاثير نيروي جاذبه زمين و وزش باد به سطح زمين ميرسند و در سطح گياهان با شبنم هاي سطحي و يا باران هاي ريز توليد اسيد قوي مينمايند.
آلاينده هاي مهم تشکيل دهنده باران هاي اسيدي شامل آلاينده هاي گوگردي (SO٢) و آلاينده هاي نيتروژني ( آمونياک، اکسيدهاي نيتروژن و نيترات ها) ميباشد. در حقيقت ، اين دو با انحلال در آب توليد اسيد سولفوريک و اسيد نيتريک کرده و موجب کاهش PH باران ميشوند.
توزيع جغرافيايي بارش باران اسيدي
ريزش مرطوب اسيدي بيشتر مشخصه کشورهايي مثل اسکانديناوي و کانادا است که با مشکل آلودگي سراسري هوا مواجه هستند ريزش هاي خشک اسيدي خاص کشورهاي اروپاي مرکزي و همچنين نواحي ميانه غربي آمريکا است محل ريزش باران هاي اسيدي به جهت باد و ارتفاع دودکش هايي که مواد آلاينده را منتشر ميکنند، بستگي دارد. هر چه ارتفاع دود کش ها بيشتر باشد ،آلاينده ها به مسافت هاي دورتري منتقل مي شوند.
شيمي باران اسيدي
باران در اتمسفر به علت وجود HCO٢٣ تا حدي اسيدي است . PH باران طبيعي حدود ٥.٦ است .
اما با حضور اسيد سولفوريک ، اسيد نيتريک و اسيد کلريدريک ، اين PH تا حد ٣.٥ الي ٥ کاهش مي يابد. غلظت اين ترکيبات در باران هاي اسيدي بسته به منبع آلاينده آنها متفاوت است . مثلا باران هاي اسيدي که در نزديک ايستگاه هاي توليد برق ميبارند به علت سوخت زغال سنگ و توليد SO٢ داراي مقادير بسيار زيادي اسيد سولفوريک است .
واکنش هاي توليد باران اسيدي غالبا در پايين ترين ارتفاعات اتمسفر انجام مي گيرد. وجود نور خورشيد، آب و اگسيژن آزاد شرايط مساعد را جهت انجام اين واکنش ها بين آلاينده ها و قطرات باران فراهم ميکند.
اثرات باران اسيدي بر گياهان
تاثير باران اسيدي بر گياهان مختلف به طرق متفاوتي بروز ميکند. بافت هاي حساس گياهي بيشتر ازساير اجزاي گياه نسبت به باران اسيدي آسيب ميبينند. ريشه چه ها و گياهچه ها نوعا نسبت به PH پايين حساس تر هستند. در مقابل بعضي از گياهان نسبت به تغييرات PH سازگارند. معمولا گياهان زراعي از باران هاي اسيدي آسيب چنداني نميبينند زيرا که مهمترين اثر باران اسيدي کاهش مواد غذايي خاک است و معمولا کشاورزان کمبود مواد غذايي خاک را با بکار بردن کود جبران مي کنند. به نظر ميرسد مهمترين اثر باران اسيدي برگياهان زراعي، افزايش هزينه هاي توليد باشد. به طور کلي اثرات باران اسيدي بر گياهان به دو دسته مستقيم و غير مستقيم تقسيم ميشود.
الف ) اثرات مستقيم باران اسيدي
١- تخريب سطح محافظ برگ گياه : باران اسيدي باعث تخريب سطح محافظ برگ گياه و
افزايش تعرق کوتيکولي ميشود، لذا تنش رطوبتي را در پي خواهد داشت .
٢- تخريب پوسته بذر: باران اسيدي ميتواند ديواره سلولي را تخريب کرده و باعث کاهش قوه ناميه شود.
٣- اختلال در فعاليت سلول هاي محافظ روزنه : ورود اسيد سولفوريک به داخل سلول هاي روزنه باعث ميشود که آنها قادر به جذب CO٢ نباشند.
٤- مسمويت سلول هاي گياهي : باران اسيدي سبب ايجاد لکه هاي نکروز در برگ ها ميشود.
٥- ريزش برگ هاي سرشاخه : درختان نسبت به ساير گياهان حساسيت بيشتري به باران اسيدي دارند و براثر ريزش باران اسيدي برگ هاي سرشاخه آنها ميريزد.
ب ) اثرات غير مستقيم باران اسيدي
١- تاثير بر رشد و متابوليسم گياه : اثر کلي ريزش باران اسيدي بر رشد گياه است . در واقع تاثير باران اسيدي بر تمام فرايندهاي مرتبط با گياه باعث کاهش رشد و نموگياه ميشود
٢- تسريع شتشوي مواد غذائي از سطح برگ و تنش مواد غذائي : تخريب پوشش محافظ سطح گياهان باعث خروج عناصري مثل Ca, Mg, K, Mn و برخي مواد آلي چون قندها، اسيدهاي آلي، اسيدهاي آمينه ، هورمون ها وغيره ميشود.
٣- شستشوي مواد غذائي از خاک و تغيير شيمي خاک : يون هاي +H در باران اسيدي در
+
سطح کلوئيدي خاک موجب جايگزيني +Si و+Al به جاي کاتيون هاي K ,Mg+ ,Ca+ شده و آبشويي آنها را به دنبال دارد. افزايش اين کاتيون ها موجب مسموميت در گياه مي ردد. مقادير زياد نيترات موجب ازبين رفتن کلني قارچ هاي همزيست شده و ريشه درختان را در مقابل عوامل بيماريزايي بي دفاع ميکند.
٤- ايجاد سميت در خاک : افزايش PH خاک از يک طرف موجب خروج کاتيون ها و از طرف ديگر، خروج آلومينيوم از رس هاي سيليکاته شده و حلاليت آنها را بالا ميبرد. در مجموع اين عوامل باعث ميشود غلظت عناصر سمي در خاک بالا رفته و موجب سميت در گياه شود.
٥- تنش آبي: باران هاي اسيدي باعث تخريب پوشش محافظ گياهي شده ومکانيسم اصلي تبادل آب در گياه را مختل مي کند.
٦- نابودي ميکروارگانيسم ها : ميکرواورگانيسم ها در PH اسيدي قادر به رشد و فعاليت نيستند ونيز در صورت کاهش شديد PH از بين ميروند..
٧- نابودي جنگل ها : بارش باران اسيدي ، کاهش رشد درختان ، سوختگي برگ ها و شاخه هاي جوان را در قسمت تاج درختان به دنبال دارد که اين خود در دراز مدت موجب به مخاطره افتادن حيات جنگل ها ميشود.
٨- اسيدي شدن آب هاي زيرزميني : جريان يافتن آب هاي زيرزميني اسيدي، ميتواند باعث آزاد شدن مقدار زيادي آلومينيوم شده که به خوبي با ساير عناصر از قبيل کلسيم در جذب توسط ريشه رقابت ميکند.
٩- اسيديشدن درياچه ها : اسيدي شدن درياچه هاي شيرين اثرات مخربي بر فعاليت ميکروبها، گياهان و جانوران ساکن در اين اکوسيستم ها دارد.
علايم بروز خسارت بر گياه
درختان در جنگل هايي که در معرض باران اسيدي قرار گرفته اند، غالبا داراي سوختگيهاي موضعي بوده و اثرات شديدتر آن از بين رفتن برگ ها و شاخه ها در قسمت تاج درختان ميباشد.
برگ ها و جوانه ها در قسمت بالاي درخت ابتدا زرد و سپس قهوه اي شده و در نهايت ميريزند.
در درخت کاج ، باران اسيدي، باعث ريزش برگ ها و جلوگيري از توليد درختان جديد ميشود.
در برخي از گياهان ، علايمي همچون گال در سلول هاي مزوفيل اسفنجي و پارانشيم نرده اي ديده ميشود. باران اسيدي باعث ايجاد لکه هاي نکروز در برگ گياه گوجه فرنگي ميگردد.
باران اسيدي سبب ميشود برگ ها در سوزني برگان قهوه اي رنگ شده و در زماني که بايد سبز باشند و به رشد خود ادامه دهند، بريزند.
