האם מי גשם מכילים חנקן?

שריפת פחם ובנזין מייצרת יונים רבים של תחמוצת החנקן, הגורמים לזיהום אוויר ולגשם חומצי. אך גשם רגיל מכיל גם תחמוצת חנקן בגלל הימצאותו של גז חנקן באטמוספרה. ברק יכול לגרום לגז חנקן להגיב עם חמצן לייצר תחמוצות חנקן, שהוא המקור הטבעי לחנקן בגשם רגיל. חנקן מועבר בכל המערכת האקולוגית העולמית, עובר מגז חנקן לאמוניה לחנקות וחנקות, ואז לבסוף חוזר לאטמוספרה כגז חנקן. פעילות אנושית, כמו תחנות כוח ומכוניות, יכולה להגדיל את כמות החנקן המשתחררת לאוויר וכך להגדיל את כמות החנקן במי הגשם.

מים טהורים הם בעלי pH 7, כלומר הם ניטרליים, לא חומציים או בסיסיים. עם זאת, מי גשמים טבעיים הם מעט חומציים, בעלי pH של 5.6, משום שחלק האטמוספירה זה מכיל עננים מכיל גם פחמן דו-חמצני, דו-חמצני גופרית וחנקן דו-חמצני, המשתלבים עם מים ליצירתם חומצות. גז חנקן באטמוספירה (N2) מוכה על ידי ברק והופך לחנקן חד חמצני (NO), אשר מגיב עם חמצן (O2) להפקת גז חנקן דו חמצני (NO2). NO2 ואז מגיב עם מים ליצירת חומצה חנקתית (HNO3). לפיכך, מי גשמים מכילים חנקן בצורת חומצה חנקתית.

חנקן גם נכנס למי גשמים מזיהום אוויר על פני השטח. שריפת דלקים מאובנים בצורת פחם ובנזין מייצרת יונים ניטריטים (NO2-) וחנקות (NO3-). כאשר טמפרטורות צריבה עולות על 538 מעלות צלזיוס, חנקן וחמצן מתאחדים מתחמוצות חנקן. יונים ניטריטים וחנקתיים נכנסים לאטמוספירה ומתקשרים עם אדי מים כדי להפוך לחומצה חנקתית או חומצה חנקתית, בהתאמה. חומצות אלו הן חלק ממה שגורם לגשם חומצי, הפוגע ברכוש ופוגע בצמחייה.

הפעילות האנושית מייצרת כמויות גדולות של ניטריטים ויונים חנקתיים החודרים לאטמוספירה כדי לגרום לגשם חומצי. המקורות העיקריים הם שריפת פחם בתחנות כוח ובנזין ברכבים. תחנות כוח במערב התיכון האמריקני משחררות לאוויר מיליוני טונות של תחמוצות חנקן מדי שנה. תחמוצות החנקן באוויר לא רק גורמות לגשם חומצי שהורג צמחיה, הן חודרות לנהרות ואגמים כאשר גשם חומצי נגר ומשמש כדשן, הפוגע באיזון המערכת האקולוגית.

חנקן הוא מרכיב חשוב באורגניזמים חיים, ומועבר באופן טבעי בכל המערכת האקולוגית. מחזור החנקן הופך את גז החנקן (N2) באטמוספרה לצורה שזמינה ביולוגית לאורגניזמים שאינם יכולים לקבע חנקן. חיידקים המקבעים חנקן בקרקע ובשורשי הצמחים ממירים גז N2 לאמוניה. ואז, חיידקים מחנקים ממירים את האמוניה לחנקות וחנקות. צמחים סופחים את יוני האמוניה ותחמוצת החנקן למבנים שלהם, אותם צורכים בעלי חיים. כאשר בעלי חיים אלה מתים ומתפרקים, האמוניה (NH3) בגופם משתחררת חזרה לאדמה. לבסוף, חיידקים דניטרטיביים ממירים ניטריטים וחנקות חזרה לגז חנקן, ומחדירים מחדש חנקן לאטמוספרה.