Το νερό της βροχής περιέχει άζωτο;

Η καύση άνθρακα και βενζίνης παράγει πολλά ιόντα οξειδίου του αζώτου, τα οποία προκαλούν ατμοσφαιρική ρύπανση και όξινη βροχή. Αλλά η κανονική βροχή περιέχει επίσης οξείδιο του αζώτου λόγω της παρουσίας αζώτου στην ατμόσφαιρα. Ο κεραυνός μπορεί να προκαλέσει την αντίδραση του αερίου αζώτου με οξυγόνο για την παραγωγή οξειδίων του αζώτου, η οποία είναι η φυσική πηγή αζώτου σε κανονικές βροχές. Το άζωτο κυκλοφορεί σε ολόκληρο το παγκόσμιο οικοσύστημα, μεταβαίνοντας από αέριο άζωτο σε αμμωνία σε νιτρώδη και νιτρικά και στη συνέχεια επιστρέφοντας στην ατμόσφαιρα ως αέριο άζωτο. Η ανθρώπινη δραστηριότητα, όπως οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας και τα αυτοκίνητα, μπορεί να αυξήσει την ποσότητα αζώτου που απελευθερώνεται στον αέρα και έτσι να αυξήσει την ποσότητα αζώτου στο νερό της βροχής.

Το καθαρό νερό έχει pH 7, που σημαίνει ότι είναι ουδέτερο, όχι όξινο ή βασικό. Ωστόσο, το φυσικό νερό της βροχής είναι ελαφρώς όξινο, με pH 5,6, επειδή το μέρος της ατμόσφαιρας που περιέχει σύννεφα περιέχει επίσης διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου και διοξείδιο του αζώτου, τα οποία συνδυάζονται με το νερό για να σχηματιστούν οξέα. Το αέριο άζωτο στην ατμόσφαιρα (Ν2) χτυπιέται από κεραυνό για να γίνει μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ), το οποίο αντιδρά με οξυγόνο (Ο2) για να δώσει αέριο διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2). Στη συνέχεια το ΝΟ2 αντιδρά με νερό για να σχηματίσει νιτρικό οξύ (HNO3). Έτσι, το νερό της βροχής περιέχει άζωτο με τη μορφή νιτρικού οξέος.

Το άζωτο εισέρχεται επίσης στο νερό της βροχής από την ατμοσφαιρική ρύπανση στην επιφάνεια. Η καύση ορυκτών καυσίμων με τη μορφή άνθρακα και βενζίνης παράγει νιτρώδη (NO2-) και νιτρικά (NO3-) ιόντα. Όταν οι θερμοκρασίες καύσης υπερβαίνουν τους 538 βαθμούς Κελσίου, το άζωτο και το οξυγόνο συνδυάζονται από τα οξείδια του αζώτου. Τα νιτρώδη και τα νιτρικά ιόντα εισέρχονται στην ατμόσφαιρα και αλληλεπιδρούν με τους υδρατμούς για να γίνουν νιτρώδες οξύ ή νιτρικό οξύ, αντίστοιχα. Αυτά τα οξέα είναι μέρος αυτού που προκαλεί όξινη βροχή, η οποία βλάπτει την ιδιοκτησία και βλάπτει τη βλάστηση.

Η ανθρώπινη δραστηριότητα παράγει μεγάλες ποσότητες νιτρικών και νιτρικών ιόντων που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα για να προκαλέσουν όξινη βροχή. Οι κύριες πηγές είναι η καύση άνθρακα σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας και βενζίνη σε αυτοκίνητα. Σταθμοί παραγωγής ενέργειας στο American Midwest απελευθερώνουν εκατομμύρια τόνους οξειδίων του αζώτου στον αέρα κάθε χρόνο. Τα οξείδια του αζώτου στον αέρα όχι μόνο προκαλούν όξινη βροχή που σκοτώνει τη βλάστηση, εισέρχονται σε ποτάμια και λίμνες ως όξινη βροχή απορροής και ενεργούν ως λίπασμα, το οποίο βλάπτει την ισορροπία του οικοσυστήματος.

Το άζωτο είναι ένα σημαντικό στοιχείο για τους ζωντανούς οργανισμούς και είναι φυσικά κυκλικό σε όλο το οικοσύστημα. Ο κύκλος αζώτου καθιστά το αέριο άζωτο (N2) στην ατμόσφαιρα σε μορφή που είναι βιοδιαθέσιμη σε οργανισμούς που δεν μπορούν να στερεώσουν άζωτο. Τα βακτήρια στερέωσης αζώτου στο έδαφος και τις ρίζες των φυτών μετατρέπουν το αέριο N2 σε αμμωνία. Στη συνέχεια, τα βακτηρίδια νιτροποίησης μετατρέπουν την αμμωνία σε νιτρώδη και νιτρικά. Τα φυτά απορροφούν τα ιόντα αμμωνίας και οξειδίου του αζώτου στις δομές τους, τα οποία καταναλώνονται από ζώα. Όταν αυτά τα ζώα πεθαίνουν και αποσυντίθενται, η αμμωνία (NH3) στο σώμα τους απελευθερώνεται πίσω στο έδαφος. Τέλος, τα βακτηρίδια απονιτροποίησης μετατρέπουν τα νιτρώδη και τα νιτρικά σε αέριο άζωτο, επαναφέροντας το άζωτο στην ατμόσφαιρα.