هل تحتوي مياه الأمطار على النيتروجين؟

ينتج عن حرق الفحم والبنزين العديد من أيونات أكسيد النيتروجين التي تسبب تلوث الهواء والأمطار الحمضية. لكن المطر العادي يحتوي أيضًا على أكسيد النيتروجين بسبب وجود غاز النيتروجين في الغلاف الجوي. يمكن أن يتسبب البرق في تفاعل غاز النيتروجين مع الأكسجين لإنتاج أكاسيد النيتروجين ، وهو المصدر الطبيعي للنيتروجين في المطر العادي. يتم تدوير النيتروجين في جميع أنحاء النظام البيئي العالمي ، من غاز النيتروجين إلى الأمونيا إلى النيتريت والنترات ، ثم يعود أخيرًا إلى الغلاف الجوي كغاز نيتروجين. يمكن للنشاط البشري ، مثل محطات الطاقة والسيارات ، زيادة كمية النيتروجين المنبعثة في الهواء وبالتالي زيادة كمية النيتروجين في مياه الأمطار.

تحتوي المياه النقية على درجة حموضة 7 ، مما يعني أنها محايدة وليست حمضية أو قاعدية. ومع ذلك ، فإن مياه الأمطار الطبيعية حمضية قليلاً ، حيث تبلغ درجة حموضتها 5.6 ​​، لأن ذلك الجزء من الغلاف الجوي يحتوي الغيوم أيضًا على ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين التي تتحد مع الماء لتكوين الأحماض. يضرب غاز النيتروجين في الغلاف الجوي (N2) بالبرق ليصبح أول أكسيد النيتروجين (NO) ، والذي يتفاعل مع الأكسجين (O2) لإنتاج غاز ثاني أكسيد النيتروجين (NO2). ثم يتفاعل NO2 مع الماء لتكوين حمض النيتريك (HNO3). وهكذا ، تحتوي مياه الأمطار على نيتروجين على شكل حمض نيتريك.

يدخل النيتروجين أيضًا في مياه الأمطار من تلوث الهواء على السطح. ينتج عن حرق الوقود الأحفوري على شكل فحم وبنزين أيونات النتريت (NO2-) والنترات (NO3-). عندما تتجاوز درجات حرارة الحرق 538 درجة مئوية ، يتحد النيتروجين والأكسجين مع أكاسيد النيتروجين. تدخل أيونات النتريت والنترات إلى الغلاف الجوي وتتفاعل مع بخار الماء لتصبح حمض النيتروز أو حمض النيتريك ، على التوالي. هذه الأحماض هي جزء مما يسبب المطر الحمضي الذي يضر بالممتلكات ويضر بالنباتات.

يولد النشاط البشري كميات كبيرة من أيونات النتريت والنترات التي تدخل الغلاف الجوي لتسبب المطر الحمضي. المصادر الرئيسية هي حرق الفحم في محطات الطاقة والبنزين في السيارات. تطلق محطات الطاقة في الغرب الأوسط الأمريكي ملايين الأطنان من أكاسيد النيتروجين في الهواء كل عام. لا تتسبب أكاسيد النيتروجين في الهواء فقط في هطول الأمطار الحمضية التي تقتل الغطاء النباتي ، بل إنها تدخل الأنهار والبحيرات كمتدفق للأمطار الحمضية وتعمل كسماد ، مما يضر بتوازن النظام البيئي.

النيتروجين عنصر مهم في الكائنات الحية ، ويتم تدويره بشكل طبيعي في جميع أنحاء النظام البيئي. تجعل دورة النيتروجين غاز النيتروجين (N2) في الغلاف الجوي في شكل متاح حيويًا للكائنات التي لا يمكنها إصلاح النيتروجين. تقوم البكتيريا المثبتة للنيتروجين في التربة وجذور النباتات بتحويل غاز N2 إلى أمونيا. ثم تقوم البكتيريا الآزوتية بتحويل الأمونيا إلى نتريت ونترات. تمتص النباتات أيونات الأمونيا وأكسيد النيتروجين في هياكلها التي تستهلكها الحيوانات. عندما تموت هذه الحيوانات وتتحلل ، يتم إطلاق الأمونيا (NH3) في أجسامها مرة أخرى في التربة. أخيرًا ، تقوم البكتيريا المزيلة للنيتروجين بتحويل النيتريت والنترات مرة أخرى إلى غاز النيتروجين ، وإعادة إدخال النيتروجين في الغلاف الجوي.