Saurer Regen: Ursachen, Auswirkungen und Gegenmaßnahmen

Saurer Regen und seine Auswirkungen

Jedes Jahr verursacht saurer Regen Schäden in Höhe von Hunderten Millionen Dollar an Gebäuden und Denkmälern weltweit. Einige Chemiker verwenden den Begriff "Aussatz der Steine", um die Korrosion von Gestein durch sauren Regen zu beschreiben. Saurer Regen ist zudem schädlich für die Vegetation und das Leben im Wasser. Es gibt viele gut dokumentierte Fälle, die veranschaulichen, wie saurer Regen Organismen, Ackerland und Wälder zerstört sowie den Tod von Wassertieren verursacht hat.

Chemische Ursachen und Quellen

Die Niederschläge im Nordwesten der Vereinigten Staaten haben einen durchschnittlichen pH-Wert von 4,3. Da atmosphärisches CO₂ im Gleichgewicht mit Regenwasser steht, ist nicht zu erwarten, dass der pH-Wert unter 5,5 sinkt. Schwefeldioxid (SO₂) und in geringerem Maße Stickoxide aus Fahrzeugemissionen sind dafür verantwortlich, dass Regenwasser saurer wird. Saure Oxide wie SO₂ reagieren mit Wasser, um die entsprechenden Säuren zu bilden.

Das atmosphärische SO₂ stammt aus mehreren Quellen. Die Natur trägt durch Vulkanausbrüche zum Ausstoß von SO₂ bei. Auch viele Metalle kommen natürlich in Kombination mit Schwefel vor. Zur Extraktion der Metalle ist es oft notwendig, Mineralien zu schmelzen oder zu rösten. Das Metallsulfid wird an der Luft erhitzt, um Metalloxid und SO₂ zu bilden. Das Metalloxid lässt sich leichter zu Metall reduzieren als das Sulfid (unter Verwendung eines Reduktionsmittels und in einigen Fällen Kohle), um das Metall freizusetzen.

Oxidation in der Atmosphäre

In der Troposphäre wird SO₂ fast vollständig zu H₂SO₄-Aerosolen oxidiert, einer Säure, die schließlich mit dem Regen ausgewaschen wird. SO₂ kann auch zu SO₃ oxidiert und anschließend durch heterogene Katalyse an Feststoffen in H₂SO₄ umgewandelt werden. Im Laufe der Zeit erodiert saurer Regen Gebäude aus Kalkstein und Marmor (CaCO₃).

Maßnahmen zur Schadensbegrenzung

Es ist möglich, die Behebung der Auswirkungen der Verschmutzung durch SO₂ in zwei Ansätze zu unterteilen:

• Direkter Weg: Die Entfernung des Schwefels aus fossilen Brennstoffen vor der Verbrennung, was jedoch aus technischen Gründen schwierig ist.
• Indirekter Weg: Ein billigeres, wenn auch weniger effektives Verfahren besteht darin, das SO₂ abzufangen, während es entsteht.

Zum Beispiel wird in einem Prozess Kalksteinpulver in den Brenner oder Ofen eines Kohlekraftwerks injiziert. Um das restliche SO₂ zu entfernen, wird eine wässrige Kalksuspension zur Reinigung eingespritzt, bevor die Gase durch den Schornstein freigesetzt werden. In Seen und Böden wird ebenfalls Kalk hinzugefügt, um den Säuregehalt zu verringern. Dieses Verfahren nennt man Kalkung.