Problemy związane z substancjami kwaśnymi i zasadowymi w środowisku

1997
Robert Johnston

Plik główne problemy związane z substancjami kwaśnymi a podstawowe, które wpływają na środowisko, są bezpośrednio związane ze zmianami pH, które wywołują oraz ich pośrednim lub bezpośrednim wpływem na istoty żywe.

Zarówno substancje kwasowe, jak i zasadowe mogą powodować poważne problemy środowiskowe; szczególnie zakwaszenie środowiska powoduje problemy z kwaśnymi deszczami, zakwaszeniem oceanów, zbiorników słodkowodnych i gleb. Alkalinizacja przejawia się zwłaszcza w zmianach pH gleby na zasadowy.

Rysunek 1. Las dotknięty kwaśnymi deszczami. Źródło: Lovecz [domena publiczna], źródło Wikimedia Commons

Problem środowiskowy można zdefiniować jako sytuację zagrażającą integralności dowolnego ekosystemu i występującą w wyniku naruszenia środowiska naturalnego.

Działalność człowieka spowodowała ogromne problemy środowiskowe. Obecny sposób produkcji, przy intensywnym wykorzystaniu zasobów naturalnych i nadmiarze zanieczyszczeń, narusza nośność i odporność środowiska..

Wyjątkowe sposoby modyfikowania dużych obszarów lądu, emitowania do atmosfery ogromnych ilości toksycznych substancji i wpływania na zbiorniki wodne w bardzo krótkich okresach i generowania dramatycznych skutków dla środowiska dotyczą wyłącznie gatunku ludzkiego..

Substancje kwaśne przedostają się do środowiska poprzez niektóre ścieki przemysłowe, działalność górniczą, stosowanie nawozów zakwaszających glebę oraz emisje gazów, które reagują z wodą deszczową lub wilgocią z powietrza, tworząc kwaśne związki..

Rysunek 2. Produkcja zanieczyszczających emisji przemysłowych. Źródło: pixabay.com.

Substancje zasadowe lub alkaliczne mogą również pochodzić z różnych ścieków przemysłowych i działalności górniczej..

Jakie problemy związane z substancjami kwaśnymi i zasadowymi wpływają na środowisko?

-Problemy środowiskowe spowodowane zakwaszeniem: źródła

Ścieki

Odcieki kwaśne z niektórych gałęzi przemysłu i kanalizacji kwaśnej kopalni zawierają głównie kwasy: solny (HCl), siarkowy (Hdwapołudniowy zachód4), azot (HNO3) i fluorowodorowe (HF).

Przemysł metalurgiczny, tworzyw sztucznych, barwników, materiałów wybuchowych, farmaceutyczny i żywicowy są generatorami zrzutów kwasów.

Rysunek 3. Zrzut ścieków przemysłowych. Źródło: Nigel Wylie [domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons
Emisje

Emisje dwutlenku węgla (COdwa), dwutlenek siarki (SOdwa) i tlenki azotu (NO, NOdwa) do atmosfery, ze spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa i gaz ziemny, są przyczyną nie tylko globalnego ocieplenia planety, ale także kwaśnych deszczy.

Emisje COdwa Powodują również zakwaszenie oceanów i powierzchniowych zbiorników słodkowodnych (jezior i rzek), co jest problemem środowiskowym o katastrofalnych wymiarach..

Nawozy

Długotrwałe stosowanie nawozów nieorganicznych zawierających azot amoniakalny i superfosfaty powoduje resztkowe zakwaszenie gleb..

Również aplikacja dużych ilości materii organicznej na bardzo wilgotne gleby powoduje zakwaszenie na skutek działania kwasów humusowych i innych wytwarzanych kwasów organicznych..

Wśród najbardziej niepokojących problemów środowiskowych generowanych przez substancje kwaśne wymienimy kwaśne deszcze, zakwaszenie gleb i zakwaszenie oceanów lądowych..

Kwaśny deszcz

Gazy dwutlenek siarki (SOdwa) i tlenki azotu (NO i NOdwa), powstające przy spalaniu paliw kopalnych w przemyśle, elektrowniach, transporcie lotniczym, morskim i lądowym oraz przy wytopie w celu wydobycia metali, są przyczyną kwaśnych opadów.

W troposferze SOdwa ulega utlenieniu, tworząc kwas siarkowy (H.dwapołudniowy zachód4), mocny kwas i tlenki azotu są również przekształcane w kwas azotowy, inny mocny kwas.

Kiedy pada deszcz, te kwasy obecne w atmosferze w postaci aerozoli są wprowadzane do wody deszczowej i zakwaszają ją..

Budynki

Kwaśna woda deszczowa powoduje korozję budynków, mostów i pomników, reagując z węglanem wapnia (CaCO3) wapienia budowli oraz marmuru i metali. Kwaśne deszcze zakwaszają również gleby i zbiorniki wodne na naszej planecie.

Rysunek 4. Uszkodzenia budynków spowodowane przez kwaśne deszcze, gargulec katedry Notre Dame (Paryż, Francja) pokazujący uszkodzenia z tyłu. Źródło: Michael Reeve [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) lub CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] , za pośrednictwem Wikimedia Commons
Metale w glebie

Kwaśne deszcze zmieniają skład gleby, wypierają toksyczne metale ciężkie do roztworu glebowego i wód gruntowych.

Przy bardzo kwaśnych wartościach pH następuje intensywna zmiana składników mineralnych gleby w wyniku wypierania kationów przez jony H+ obecny w wysokich stężeniach. Powoduje to niestabilność struktury gleby, wysokie stężenia toksycznych pierwiastków i niską dostępność składników pokarmowych dla roślin..

Gleby kwaśne o pH poniżej 5 zawierają wysokie i toksyczne dla rozwoju roślin stężenia glinu (Al), manganu (Mn) i żelaza (Fe).

Ponadto znacznie zmniejsza się dostępność składników odżywczych: potasu (K), fosforu (P), siarki (S), sodu (Na), molibdenu (Mo), wapnia (Ca) i magnezu (Mg)..

Mikroorganizmy

Warunki kwaśne nie pozwalają na rozwój mikroorganizmów glebowych (głównie bakterii), które rozkładają materię organiczną.

Bakterie wiążące azot działają optymalnie przy wartościach pH między 7 a 6,5; jego szybkość wiązania spada dramatycznie, gdy pH jest mniejsze niż 6.

Mikroorganizmy sprzyjają również agregacji cząstek gleby, co sprzyja strukturowaniu, napowietrzaniu i dobrym drenażowi gleby, niezbędnym dla wzrostu roślin..

Zakwaszenie oceanów, jezior i rzek

Zakwaszenie wód powierzchniowych - oceanów, jezior i rzek - następuje głównie w wyniku pochłaniania COdwa  pochodzi ze spalania paliw kopalnych.

Wody powierzchniowe planety działają jak naturalne pochłaniacze COdwa atmosferyczny. W szczególności oceany są wielkim pochłaniaczem dwutlenku węgla na Ziemi. COdwa jest absorbowany przez wodę i reaguje z nią, wytwarzając kwas węglowy (HdwaWSPÓŁ3):

WSPÓŁdwa +H.dwaO → H.dwaWSPÓŁ3

Kwas węglowy dysocjuje w wodzie, dostarczając jony H.+ do wód oceanów:

H.dwa WSPÓŁ3+H.dwaO → H.+ +HCO3-

Nadmierne stężenia jonów H.+ powodują wzrost kwasowości wód morskich planety.

Ekosystemy morskie

Ta nadmierna kwasowość dramatycznie wpływa na ekosystemy morskie, aw szczególności na organizmy tworzące egzoszkielety z węglanu wapnia (muszle, muszle i inne struktury podtrzymujące lub ochronne), ponieważ jony H+ wypiera wapń z węglanu i rozpuszcza go, zapobiegając jego powstawaniu.

Gatunki koralowców, ostryg, małży, jeżowców, krabów i planktonu z egzoszkieletami są najbardziej dotknięte zakwaszeniem oceanów.

Życie wszystkich gatunków morskich zależy w dużej mierze od raf koralowych, ponieważ są to obszary o największej różnorodności biologicznej w morzu. Wiele mniejszych zwierząt znajduje schronienie i żyje tam, które służą jako pokarm dla wtórnych konsumentów ekosystemu morskiego, takich jak ryby, wieloryby i delfiny..

Zakwaszenie nadmiarem COdwa w atmosferze lądowej stanowi poważne zagrożenie dla całego ekosystemu morskiego. W historii planety nigdy nie odnotowano procesu zakwaszania oceanów w obecnym tempie - najwyższym od 300 milionów lat - co również zmniejsza jej zdolność pochłaniania CO.dwa.

-Problemy środowiskowe spowodowane alkalizacją: źródła

Przemysł i górnictwo

Przemysł detergentów i mydła, tekstylny, farbiarski, papierniczy i farmaceutyczny, między innymi, generuje podstawowe ścieki, które zawierają głównie wodorotlenek sodu (NaOH), mocną zasadę i inne zasady, takie jak węglan sodu (NadwaWSPÓŁ3), która jest słabą podstawą.

Obróbka boksytu mineralnego NaOH w celu ekstrakcji aluminium prowadzi do powstania mocno zasadowego czerwonego szlamu. Wydobycie ropy naftowej i przemysł petrochemiczny również wytwarzają ścieki alkaliczne.

Głównym problemem środowiskowym powodowanym przez substancje podstawowe jest alkalizacja gleb.

Alkalizacja gleby

Gleby alkaliczne mają wartości pH powyżej 8,5, mają bardzo słabą strukturę, z rozproszonymi cząstkami i zwartymi warstwami wapiennymi o głębokości od 0,5 do 1 metra, które uniemożliwiają wzrost korzeni i infiltrację, przesączanie i drenaż wody..

Charakteryzują się toksycznymi stężeniami sodu (Na) i boru (B) i są glebami silnie nieurodzajnymi. 

Rysunek 5. Gleba alkaliczna. Źródło: Pixabay.com

Bibliografia

  1. Bowman, A. F., Van Vuuren, D. P., Derwent, R. G. and Posch, M. (2002) A global analysis of acidification and eutrophication on terrestrial ecosystems. Zanieczyszczenie wody, powietrza i gleby. 41,349-382.
  2. Doney, S. C., Fabry, V. J., Feely, R. A. and Kleypas, J.A. (2009). Zakwaszenie oceanów: inny COdwa Coroczny przegląd nauk o morzu. 1, 169-192.
  3. Ghassemi, F., Jakeman, A.J. i Nix, H.A. (1995). Zasolenie ziemi i zasobów wodnych: przyczyny ludzkie, zakres, zarządzanie i studia przypadków. CAB International, Wallinford, Wielka Brytania. 544pp.
  4. Kleypas, J.A. i Yates, K. K. (2009). Rafy koralowe i zakwaszenie oceanów. Oceanografia. 22,108-117.
  5. Mason, C. (2002). Ekologia zanieczyszczenia wód słodkich. Pearson Education Limited. 400pp.

Jeszcze bez komentarzy