1. Lite fakta om försurning
2. Om regnet har pH-värde på 4,2..
  - då borde väl sjöar och vår jord också ha detta pH-värde?
3. Försurning – laborationer, frågeställningar

4. Ozon
5. Ozon i stratosfären
6. Ozonskiktet 20- 40 km höjd
7. Marknära ozon
8. Strålning allmänt

Genom förbränning av olika fossila bränslen har regnet idag ett pH-värde på omkring 4,2 i södra Sverige och 4,5 i norra. Att pH-värdet på regnet är surare i söder beror på att vind från bl.a. Tyskland och England strömmar in över södra Sverige. När luften kommer över landområdena kan det börja regna och föroreningarna hamnar på landbacken.

Extra surt blir det om mycket svaveldioxid (SO₂) förs ner med regnet. Svavel i regn bidrar alltid till försurning.

Även kväveoxider (NO_x) kan på samma sätt som svavel bidra till försurningen. Kvävoxider bildas vid förbränning i bl.a. bensinmotorer och kan i ogynnsamma fall bilda salpetersyra (HNO₃) – vilken är en lika stark syra som svavelsyra.

Om regnet har pH-värde på 4,2 borde väl sjöar och vår jord också ha detta pH-värde?

Svaret är nej. Anledningen är att all den sura nederbörden tas omhand genom sinnrika kemiska reaktioner i jordlagren. Det hela kan gå till på följande sätt: Vätejonerna (H⁺) från den sura nederbörden reagerar med mineraler (ex. lermineraler) i jorden. Vätejoner fästs vid lermineralerna och istället lösgörs positiva metalljoner som ex. kalcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), kalium (K⁺) och natriumjoner (Na⁺). Dessa joner forslas vidare med markvattnet som kan tas upp av träd och buskar. Jonerna används här som näring. I annat fall forslas jonerna till en närliggande bäck som senare mynnar ut i ett vattendrag. Även här används jonerna som näring och sjöarnas växter frodas samtidigt som goda förutsättningar för fiskliv ges.

Som synes försvinner metalljoner från marklagret. Om detta förlopp fortgår för länge och för intensivt kommer dessa lermineraler att utarmas på utbytbara metalljoner. Till slut finns bara giftiga metalljoner kvar att bytas ut. Samtidigt kommer vissa vätejoner att direkt forslas till bäckar och sjöar. pH-värdet kommer börja sjunka och försurningen tar fart även i sjöarna. I slutskedet lösgörs bl.a. aluminiumjoner – dessa lösgörs då markens pH-värde är omkring 5 och är helt utlöst vid pH 4. Då dessa når någon närbelägen sjö har pH-värdet här sjunkit till kanske pH 4. Sjön är då död och synbara tecken på detta kan bevittnas. Ex inga fiskar finns i sjön. Sjön har extremt klart vatten. Andra joner som lämnar mineraljordarna i försurningens slutskede är kadmium, bly, koppar och järn.

Försurning är ett naturligt förlopp i naturen. Den har alltid förekommit. Skillnaden nu är att vi människor snabbar på den genom våra utsläpp till atmosfären. Vi har nått ett stadium vad gäller försurningen i Sverige som är kritisk – våra jordar har inte speciellt stor förmåga att lösa ut metalljoner eftersom alla dessa hålls hårt av våra jordar. Många av de välbehövliga metalljonerna är förbrukade och vidare urlakas istället bl.a. aluminiumjoner (Al³⁺) som i sig själv inte bara bidrar till försurningen utan även påverkar nervsystemet hos djur och människor. Vad gäller fiskar kommer en beläggning orsakad av aluminiumjoner att lägga sig på fiskarnas gälar. Detta hindrar dem till att ta upp syre ur vattnet – de dör.

Försurning – laborationer, frågeställningar

Förslag på laborationer:

1. Häll ner lite kranvatten i en liten bägare. Tillsätt några droppar BTB. Observera färgen på vattnet. Vad betyder den?. Blås sedan i ett sugrör ner utandningsluft i vattnet. Efter ett tag händer något. Försök förklara?
2. Sätt några frön i jord som är placerad i två krukor. Vattna den ena krukan med kranvatten och den andra också med kranvatten men med en liten tillsats av ättiksprit. Vattna kontinuerligt med dessa två lösningar under ett par veckor. Markera till vilken kruka respektive vatten tillsatts så att förväxling ej görs. Efter ett tag – kan någon skillnad observeras och i så fall vilken. Följdfråga: Vad kan sur nederbörd ha för påverkan på växtligheten?
3. Ta fram E-kolv, folie, förbränningssked, gasolbrännare, svavel, BTB.

Häl lite vatten i E-kolven och tillsätt några droppar BTB. Observera färg.

Placera lite svavel i förbränningsskeden. Värm svavlet i gasollågan tills den börjar ryka brunt. Sänk ner förbränningsskeden över vattnet och låt vattnet skvalpas försiktigt i kolven. Vad händer och varför?

Ozon

Sedan livet uppstod på jorden har ozon (O₃) fungerat som skydd mot solens ultravioletta strålning (UV-strålning). Ozonmolekylerna är utspridda i hela atmosfären men ligger särskilt tätt mellan 20 och 40 km höjd. Denna höjdnivå brukar kallas stratosfären. Under denna finns troposfären där bl.a. moln och väder existerar. Om ozonmolekylerna samlades nere vid markytan skulle de bara bilda i genomsnitt ett 3 mm tjockt lager. Även om denna sammanpressade tjockleken på ozonskiktet är tunt utgör de ett effektivt skydd mot ultraviolett strålning.

Hur bra människans hud sedan skyddar sig mot UV-strålning beror på hur mycket pigment individen har. En vit människa har omkring 2000 pigmentceller per mm2 hudyta. Om vi solar kan antalet fördubblas men sedan återgår antalet till det normala under vinterhalvåret förutsatt att man inte solar. En färgad person har alltid ett konstrant högre antal pigmentceller per mm2 hudyta. Detta gör att de har ett bättre skydd mot UV-strålning.

Ozon i stratosfären

Ozon uppkommer då syrgas (O₂) förenar sig med atomärt syre. Det fria syret (O) har i sin tur bildats genom att solens strålar har delat på syrgasmolekyler (O₂). Följande reaktionsformel åskådliggör bildandet av ozon.

O + O₂ --> O₃

Detta ozon kan i sin tur sönderdelas då UV-strålning träffar ozonmolekylen. Då går ovanstående reaktion går till vänster och ozonet delas upp i en syreatom (O) och en syrgasmolekyl (O²). Det är denna reaktion som skyddar oss mot UV-strålning eftersom strålningen härmed ej fortsätter. Energin från strålningen gick åt till att dela ozonmolekylen.

Annan naturlig nedbrytning av ozonskiktet åstadkoms av lustgas (N²O). Då denna lustgas stiger upp till stratosfären omvandlas denna till kväveoxid som naturligt bryter ner ozonmolekyler.

O + N₂O --> 2NO

Människan snabbar på nedbrytningen av ozonskiktet genom att släppa ut vissa kemikalier.

Freoner: Dessa kallas även klorfluorkarboner. Freoner består av en kolkedja där klor och/eller fluor sitter på en eller flera ställen. Föreningarna används för att få kylskåp kalla - men de används inte lika ofta nu. Vidare används de som drivmedel i sprayflaskor och vid tillverkning av skumplast. I Sverige har vi sedan 1982 förbud mot att använda drivgaser av denna typ. Freonerna transporteras upp till stratosfären där de senare sönderdelas genom solens inverkan. En frigjord kloratom (Cl) kan ensamt bryta ner 10 eller 100.000 ozonmolekyler innan den själv bryts ner. Freoner står för 30-40% av den nedbrytning som sker av ozonskiktet.

Ozonskiktet 20- 40 km höjd

Genom att ozonskiktet uttunnas kommer en större del av den skadliga UV-strålningen ner till jorden. Om vi människor utsätter oss för strålning - solning osv, kommer strålningen att förstöra lite av vårt DNA. I normala fall repareras skadorna automatiskt med om strålningsdosen ökar kan större skador uppträda som ej kan repareras. En stor skada som ej blivit riktigt reparerad kan göra att cellen helt plötsligt fått annorlunda instruktioner än förut. Normalt dödas dessa celler av kroppens försvar. Men ibland kan cellen ha fått en instruktion som säger att den skall delas - och då kan denna delning fortskrida okontrollerat. En cancercell har bildats och efter ett stort antal delningar har vi fått en tumör.

Marknära ozon

Ozon kan också bildas ner vid markytan. Detta kan ske genom utsläpp av bilavgaser. En del av avgaserna består nämligen av kväveoxider (NOx). Dessa reagerar med kolväten under inverkan av solljus och syrgas. Genom denna reaktion bildas en del ozon. Är det så att luften står stilla över en stad som ex är belägen i en dalgång kan ozonhalten öka nära markytan. Vidare kan ozon bildas genom elektriska urladdningar. Förr användes ozon på hotell för att åstadkomma en gemytlig atmosfär - hotell med denna ozondoft ansågs speciellt exklusiva. Har man alltför hög spänning till en elmotor kan motorn bränna samtidigt som ozonlukten sprider sig. Det luktar lite fränt. Ozon är giftigt nära marken och blad på växter kan få speciella utslag. Vidare kan en ozonpåverkad människa känna huvudvärk, irritation på slemhinnor i hals och näsa. Ögonen kan också bli irriterade.

Strålning allmänt

Modern vetenskap säger att solen strålar ut alla typer av elektromagnetiska vågor. En del av dessa är synligt ljus. Annan strålning syns inte men kan kännas och upplevas som värme ex. Infraröd strålning (IR-strålning). Denna strålning upplevs behagligt och gör att vi gärna värmer oss i solen. Den del av solstrålningen som ger upphov till solbränna är UV-strålningen. Denna reduceras i atmosfären genom ozonskiktet men en del passerar genom skiktet ner till jorden.

Elektromagnetiska vågor med våglängd mellan 290-400 nm (nanometer) utgör en del av UV-strålningen. Denna reduceras av ozonskiktet.

Elektromagnetiska vågor med våglängd mellan 400-700 nm utgör det synliga ljuset. Detta kan representeras av regnbågens färger.

Elektromagnetiska vågor med våglängd mellan 700-10000 nm utgör infraröd strålning (IR-strålning) - värmestrålning.

 

Få Gratis NGU-medlemskap Nu