酸性雨
酸性雨という用語は、雨、雪、霧、露、または乾燥粒子における酸性成分の沈着を意味するものとして一般的に使用されています。 より正確には、酸性降水といいます。 大気中の二酸化炭素と水が反応して弱酸性の炭酸を生成するため、「きれいな」、つまり汚染されていない雨は弱酸性である。 大気汚染物質（主に硫黄酸化物や窒素酸化物）と空気中の水分が反応して強酸（硫酸や硝酸など）を生成し、雨はさらに酸性度を増します。 これらの汚染物質の主な発生源は、自動車、工場、発電所からの排出ガスです。
酸性雨は、森林、淡水、土壌に悪影響を与え、昆虫や水生生物を死滅させることが分かっています。 また、建物や彫像を傷つけ、人間の健康にも悪影響を及ぼす可能性があります。 人口増加や産業の発展とともに増加したこれらの問題に対して、硫黄酸化物や窒素酸化物の排出を抑える公害防止装置の使用が進められています。
歴史
酸性雨は、イギリスのマンチェスターでロバート・アンガス・スミスによって初めて観測されました。 1852年、彼は酸性雨と大気汚染の関係を報告しました。 しかし、科学者たちがこの現象を広く観察し、研究するようになったのは1960年代後半になってからである。 カナダのハロルド・ハーヴェイは、いち早く “死んだ “湖を研究していた。 アメリカでは、1990年代にニューヨーク・タイムズ紙が、ニューハンプシャー州のハバードブルック実験林から酸性雨による無数の環境破壊のレポートを発表して以来、この問題に対する一般の認識が高まった。 化石燃料、主に石炭を燃やす工業施設やエネルギー生成施設は、硫黄酸化物の増加の主な原因である。
酸性化につながる化学物質の排出
雨水の酸性化につながる最も大きなガスは、二酸化硫黄（SO2）である。 また、含硫化合物の排出規制が厳しくなったため、酸化されて硝酸になる窒素酸化物の排出の重要性が増している。 SO2の形で化石燃料の燃焼と工業から年間約70Tg（S）、山火事から年間2.8Tg（S）、火山から年間7〜8Tg（S）排出されると推定されている。
人間活動
硫黄と窒素化合物は酸性雨の主要原因である。 その多くは、発電、工場、自動車など人間の活動によって発生します。 中でも石炭火力発電所は最も汚染度が高い。 3823>
かつて工場は煙を出すために短い煙突を持っていましたが、近隣の地域の空気を汚染するため、現在は工場に高い煙突を設置しています。 この「解決策」の問題は、それらの汚染物質が遠くまで運ばれ、地域の大気循環にガスを放出し、酸性雨の拡散を助長することです。 酸性雨は風下からかなり離れたところに降ることが多く、特に山間部では降水量が多いため多く降る傾向がある。 この効果の例として、スカンジナビアで降る雨の pH が（地域の排出量と比較して）低いことが挙げられる。
雲粒内の化学
雲が存在する場合、SO2の損失速度は気相化学だけで説明できるより速い。 これは、液体の水滴の中での反応によるものである。
加水分解 二酸化硫黄は水に溶けてから、二酸化炭素と同様に一連の平衡反応で加水分解を起こします。 SO2 (g) + H2O ⇌ SO2-H2O ⇌ H++HSO3- HSO3- ⇌ H++SO32- 酸化
多くの水性反応によって硫黄はS（IV）からS（VI）へと酸化されて硫酸が生成される。 最も重要な酸化反応は、オゾン、過酸化水素、酸素との反応である。 (酸素との反応は雲粒中の鉄やマンガンが触媒となる)。
酸の沈着
湿性沈着
あらゆる形の降水 (雨、雪など) が大気から酸を除去して地表に送り込むと、湿性沈着が起こります。 これは、雨滴で生成された酸の沈着 (上記の水相化学を参照) によって、または降水が雲中または雲下のいずれかで酸を除去することによって生じる可能性があります。 3823>
乾性沈着
酸の沈着は、降水がない場合にも乾性沈着によって起こる。 これは、酸性沈着全体の 20～60% を占めることもあります。
有害な影響
Surface waters and aquatic animals
酸性雨によって生じる表面水中の低い pH と高いアルミニウム濃度の両方が魚や他の水生生物に被害を与える可能性があります。 pHが5より低くなると、ほとんどの魚の卵は孵化しなくなり、pHが低くなると成魚が死んでしまうこともあります。 湖の酸性度が高くなると、生物多様性が低下します。 人為的な原因による湖の酸性化がどの程度魚の死を引き起こすかについては、いくつかの議論がありました。たとえば、エドワード・クルーグは、酸性雨は環境上の迷惑であり、アカタストロフィではないと断定し、さらには酸性雨は湖の酸性の原因ではないかもしれないとしました。
Soils
土壌生物は酸性雨により深刻なダメージを受ける可能性があります。 熱帯の微生物の中には、すぐに酸を消費できるものもありますが、他の微生物は低い pH レベルに耐えられず、死んでしまうのです。 これらの微生物の酵素は、酸によって変性（形が変わって機能しなくなる）してしまいます。また、酸性雨は、木が育つために必要なミネラルや栄養素を土壌から取り除いてしまうのです。
森林およびその他の植生
酸性雨は森林の成長を遅らせ、葉や針が茶色になり落ち、枯れてしまうことがあります。 ひどい場合には、木や森全体が枯れてしまうこともあります。 樹木の死は通常、酸性雨の直接的な原因ではありませんが、しばしば樹木を弱らせ、他の脅威の影響を受けやすくします。 また、土壌へのダメージ（前述）も問題になります。 高地の森林は、雨よりも酸性の雲や霧に囲まれていることが多いので、特に傷つきやすいのです。
他の植物も酸性雨の被害を受けることがありますが、失われた栄養素を補充するために肥料を与えることによって、食用作物への影響は最小限に抑えられています。 耕作地では、pHを安定させる土壌の能力を高めるために石灰石を加えることもありますが、原野の土地の場合、この戦術はほとんど使えません。 酸性雨は土壌からミネラルを奪い、植物の成長を阻害します。
人間の健康
一部の科学者は人間の健康との直接的な関連性を示唆していますが、証明されたものはありません。 しかし、酸性雨と同じガス（二酸化硫黄と二酸化窒素）から形成される微粒子の大部分は、心臓や肺の機能に問題を引き起こすことが示されています。
その他の悪影響
酸性雨も特定の建築資材や史跡に損傷を与える可能性があります。 これは、雨に含まれる硫酸が、石（石灰岩、砂岩、大理石、花崗岩）に含まれるカルシウム化合物と化学反応を起こして石膏を作り、それが剥がれ落ちるからです。 これは古い墓石などでもよく見られる現象で、酸性雨の影響で墓石が全く読めなくなってしまうこともあります。
予防法
技術的解決法
米国やその他の国々では、多くの石炭燃焼発電所が排煙脱硫装置（FGD）を使用して、排煙から含硫ガスを除去している。 脱硫装置の一例として湿式スクラバーがあり、これは基本的にファン付きの反応塔で、高温の排煙ガスを塔内に通過させるものである。 また、スラリー状の石灰や石灰石を塔に注入して排煙ガスと混合し、二酸化硫黄と結合させる。 石灰石の炭酸カルシウムは、pHが中性の硫酸カルシウムを生成し、スクラバーから物理的に除去される。
地域によっては、硫酸カルシウムの純度が高い場合、硫酸塩は石膏として化学会社に売られることもある。 また、埋め立て処分される地域もある。 しかし、酸性雨の影響は何世代にもわたって続く可能性があります。pHレベルの変化が、そうでなければ自然のままの水源に望ましくない化学物質の継続的な浸出を刺激し、脆弱な昆虫や魚類を殺して、在来生物の回復努力を阻害するからです。
国際条約
大気汚染物質の長距離輸送に関する国際条約は多数署名されている。 その一例が、長距離越境大気汚染防止条約に基づく硫黄排出削減議定書です。
排出権取引
より新しい規制方式として、排出権取引が挙げられます。 この制度では、現在汚染しているすべての施設に、資本設備の一部となる排出権ライセンスが与えられます。 事業者はその後、汚染防止装置を設置し、その排出ライセンスの一部を売却することができる。 3823>
- 環境工学
- 二酸化炭素
- 二酸化炭素硫黄
注
- 蒸留水は二酸化炭素を含まないのでpH7と中性を示しますが、この蒸留水は二酸化炭素を含むので、pHは0.5です。 pHが7より小さい液体は酸性で、7より大きい液体はアルカリ性（または塩基性）です。
- 酸性雨。 NASA Glossary. 2018年6月13日に取得した。
- H. Berresheim, P. H. Wine, and D. D. Davies, “Sulfur in the Atmosphere”（大気中の硫黄）。 In Hanwant B. Singh (ed.), Composition, Chemistry and Climate of the Atmosphere (Wiley, 1995, ISBN 978-0471285144), 251-307.
- William Anderson, Acid Test: Edward Krug Flunks Political Science. The Reason Foundation, January 1992. 2018年6月13日に取得。
- H. Rodhe, et al., “The Global Distribution of Acidifying Wet Deposition” Environmental Science & Technology 36(20) (2002): 4382-4388.など。 2018年6月13日に取得した。
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- McCormick, John. アシッド・アース 酸性汚染の世界的脅威. イギリス・ロンドン：アースキャン，1989． ISBN 185383033X
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- Singh, Hanwant B. (ed.). 大気の組成・化学・気候. ワイリー、1995年。 ISBN 978-0471285144
すべてのリンクは2019年11月3日に取得しました。
- National Acid Precipitation Assessment Program Report – a 98-page report to Congress.
- Acid rain for schools.
- 米国環境保護庁-酸性雨
- U.S. Geological Survey – What is acid rain？”酸の雨 “とは？
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