Saurer Regen besteht aus Wassertröpfchen, die aufgrund der Luftverschmutzung ungewöhnlich sauer sind, insbesondere durch die übermäßigen Mengen an Schwefel und Stickstoff, die von Autos und Industrieprozessen freigesetzt werden. Saurer Regen wird auch genannt Säureabscheidung weil dieser Begriff auch andere Formen von saurem Niederschlag umfasst (wie z. B. Schnee).
Die saure Ablagerung erfolgt auf zwei Arten: nass und trocken. Nassablagerung ist jede Form von Niederschlag, der der Atmosphäre Säuren entzieht und diese auf der Erdoberfläche ablagert. Trockenablagerung verschmutzende Partikel und Gase bleiben bei Abwesenheit von Niederschlägen über Staub und Rauch am Boden haften. Auch wenn es trocken ist, ist diese Form der Ablagerung gefährlich, da durch Niederschläge Schadstoffe in Bäche, Seen und Flüsse gespült werden können.
Die Säure selbst wird basierend auf dem pH-Wert (der Menge an Säure oder Alkalinität) der Wassertröpfchen bestimmt. Die pH-Skala reicht von 0 bis 14, wobei ein niedrigerer pH-Wert saurer ist, während ein hoher pH-Wert alkalisch und sieben neutral ist. Normales Regenwasser ist mit einem pH-Bereich von 5,3 bis 6,0 leicht sauer. Die Säureabscheidung liegt in einem Bereich unterhalb dieses Bereichs. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die pH-Skala logarithmisch ist und jede ganze Zahl auf der Skala eine 10-fache Änderung darstellt.
Heute gibt es im Nordosten der USA, im Südosten Kanadas und in weiten Teilen Europas Säureablagerungen, einschließlich Teilen Schwedens, Norwegens und Deutschlands. Darüber hinaus sind Teile Südasiens (insbesondere China, Sri Lanka und Südindien) und Südafrikas künftig von Säureablagerungen bedroht.
Die Säureabscheidung kann durch natürliche Quellen wie Vulkane verursacht werden, wird jedoch hauptsächlich durch die Freisetzung von Schwefeldioxid und Stickoxiden bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht. Wenn diese Gase in die Atmosphäre abgegeben werden, reagieren sie mit dem dort bereits vorhandenen Wasser, Sauerstoff und anderen Gasen unter Bildung von Schwefelsäure, Ammoniumnitrat und Salpetersäure. Diese Säuren verteilen sich dann aufgrund von Windmustern über große Flächen und fallen als saurer Regen oder andere Niederschlagsformen auf den Boden zurück.
Die Gase, die am häufigsten für die Säureabscheidung verantwortlich sind, fallen bei der Stromerzeugung und beim Verbrennen von Kohle an. Als solches wurde die künstliche Säureabscheidung während der industriellen Revolution zu einem bedeutenden Problem und wurde erstmals 1852 von einem schottischen Chemiker, Robert Angus Smith, entdeckt. In diesem Jahr entdeckte er die Beziehung zwischen saurem Regen und Luftverschmutzung in Manchester, England.
Obwohl es in den 1800er Jahren entdeckt wurde, fand die Säureabscheidung erst in den 1960er Jahren in der Öffentlichkeit Beachtung, und der Begriff "saurer Regen" wurde 1972 geprägt. In den 1970er Jahren nahm die öffentliche Aufmerksamkeit zu, als die "New York Times" Berichte über Probleme veröffentlichte Vorkommen im Hubbard Brook Experimental Forest in New Hampshire.
Nach einer Untersuchung des Hubbard Brook Forest und anderer Gebiete fanden die Forscher mehrere wichtige Auswirkungen der Säureabscheidung auf natürliche und vom Menschen geschaffene Umgebungen. Das aquatische Milieu ist jedoch am deutlichsten von Säureablagerungen betroffen, da saure Niederschläge direkt in dieses Milieu fallen. Sowohl trockene als auch nasse Ablagerungen laufen von Wäldern, Feldern und Straßen ab und münden in Seen, Flüsse und Bäche.
Wenn diese saure Flüssigkeit in größere Gewässer fließt, wird sie verdünnt. Im Laufe der Zeit können Säuren jedoch den Gesamt-pH-Wert des Wasserkörpers ansteigen und senken. Die Ablagerung von Säuren führt auch dazu, dass Tonböden Aluminium und Magnesium freisetzen, was den pH-Wert in einigen Bereichen weiter senkt. Wenn der pH-Wert eines Sees unter 4,8 fällt, riskieren seine Pflanzen und Tiere den Tod. Es wird geschätzt, dass in den USA und Kanada rund 50.000 Seen einen pH-Wert aufweisen, der unter dem Normalwert liegt (etwa 5,3 für Wasser). Einige hundert davon haben einen zu niedrigen pH-Wert, um Wasserlebewesen zu ernähren.
Abgesehen von Gewässern kann die Ablagerung von Säure die Wälder erheblich beeinträchtigen. Wenn saurer Regen auf Bäume fällt, können sie ihre Blätter verlieren, ihre Rinde beschädigen und ihr Wachstum bremsen. Indem diese Teile des Baumes beschädigt werden, sind sie anfällig für Krankheiten, extremes Wetter und Insekten. Säure, die auf den Waldboden fällt, ist auch schädlich, da sie Bodennährstoffe zerstört, Mikroorganismen im Boden abtötet und manchmal einen Kalziummangel verursachen kann. Bäume in großer Höhe sind auch anfällig für Probleme, die durch die saure Wolkendecke verursacht werden, da die Feuchtigkeit in den Wolken sie bedeckt.
Weltweit sind Schäden an Wäldern durch sauren Regen zu verzeichnen, am weitesten fortgeschritten sind jedoch die Fälle in Osteuropa. Schätzungen zufolge ist in Deutschland und Polen die Hälfte der Wälder beschädigt, in der Schweiz sind 30 Prozent davon betroffen.
Schließlich wirkt sich die Säureabscheidung auch auf Architektur und Kunst aus, da sie bestimmte Materialien angreift. Während Säure auf Gebäuden landet (insbesondere auf Gebäuden, die aus Kalkstein bestehen), reagiert sie mit Mineralien in den Steinen und führt manchmal dazu, dass sie sich auflösen und abwaschen. Durch die Ablagerung von Säuren kann sich auch der Beton verschlechtern und moderne Gebäude, Autos, Eisenbahnschienen, Flugzeuge, Stahlbrücken und Rohre über und unter der Erde angreifen.
Aufgrund dieser Probleme und der nachteiligen Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die menschliche Gesundheit wird eine Reihe von Schritten unternommen, um die Schwefel- und Stickstoffemissionen zu verringern. Vor allem fordern viele Regierungen von Energieerzeugern, Schornsteine mit Gaswäschern zu reinigen, die Schadstoffe einfangen, bevor sie in die Atmosphäre gelangen, und die Autoemissionen mit Katalysatoren zu reduzieren. Darüber hinaus gewinnen alternative Energiequellen zunehmend an Bedeutung, und es werden Mittel für die Wiederherstellung von Ökosystemen bereitgestellt, die weltweit durch sauren Regen beschädigt wurden.
"Willkommen bei der Hubbard Brook Ecosystem Study." Hubbard Brook-Ökosystemstudie, Hubbard Brook Research Foundation.