PROBLEMY ZWIĄZANE Z SUBSTANCJAMI KWAŚNYMI I ZASADOWYMI W ŚRODOWISKU - ŚRODOWISKO - 2026

Do głównych problemów związanych z kwaśnymi i zasadowymi substancjami , które mają wpływ środowisko są bezpośrednio związane z pH zmienia ich wywoływania i ich pośredniego lub bezpośredniego wpływu na istot żywych.

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 odczynu zasadowego gleby.

Rysunek 1. Las dotknięty kwaśnymi deszczami. Źródło: Lovecz, 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 są odprowadzane do środowiska poprzez niektóre ścieki przemysłowe, działalność górniczą, stosowanie nawozów zakwaszających glebę oraz emisje gazów, które reagują z wodą deszczową lub wilgocią z powietrza, wytwarzając 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 (H ₂ SO ₄ ), azotowy (HNO ₃ ) i fluorowodorowy (HF).

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

Rysunek 3. Zrzut ścieków przemysłowych. Źródło: Nigel Wylie, za Wikimedia Commons

Emisje

Emisje dwutlenku węgla (CO ₂ ), dwutlenku siarki (SO ₂ ) i tlenków azotu (NO, NO ₂ ) do atmosfery ze spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa i gaz ziemny, nie powodują tylko od globalnego ocieplenia planety, ale od kwaśnych deszczy.

Emisje CO ₂ prowadzą również do zakwaszenia 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 powodowanych przez substancje kwaśne wymienimy kwaśne deszcze, zakwaszenie gleb i zakwaszenie oceanów lądowych.

Kwaśny deszcz

Gazy dwutlenek siarki (SO ₂ ) i tlenki azotu (NO i NO ₂ ) powstające przy spalaniu paliw kopalnych w przemyśle, elektrowniach, transporcie lotniczym, morskim i lądowym oraz przy wytopie w celu wydobycia metali , są przyczyną kwaśnych opadów deszczu.

W troposferze SO ₂ ulega utlenieniu do kwasu siarkowego (H ₂ SO ₄ ), mocnego kwasu, a tlenki azotu są również przekształcane w kwas azotowy, inny silny 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, ponieważ reaguje z węglanem wapnia (CaCO ₃ ) z wapienia w budynkach i marmuru oraz z metalami. Kwaśne deszcze zakwaszają również gleby i zbiorniki wodne na planecie.

Rysunek 4. Uszkodzenia budynków spowodowane przez kwaśne deszcze, gargulec katedry Notre Dame (Paryż, Francja) z uszkodzeniem tyłu. Źródło: Michael Reeve, 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 na skutek wypierania kationów przez jony H ⁺ obecne w dużych 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 stężenia glinu (Al), manganu (Mn) i żelaza (Fe) dla rozwoju roślin.

Ponadto znacznie zmniejsza się dostępność składników pokarmowych: 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 - jest spowodowane głównie absorpcją CO ₂ pochodzącego ze spalania paliw kopalnych.

Wody powierzchniowe planety działają jak naturalne pochłaniacze atmosferycznego CO ₂ . W szczególności oceany stanowią wielki pochłaniacz dwutlenku węgla na Ziemi. CO ₂ jest absorbowany przez wodę i reaguje z nią, wytwarzając kwas węglowy (H ₂ CO ₃ ):

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Kwas węglowy dysocjuje w wodzie, dostarczając jony H ⁺ do wody oceanicznej:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

Nadmierne stężenie jonów H ⁺ powoduje wzrost kwasowości wód morskich planety.

Ekosystemy morskie

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

Najbardziej bezpośrednio dotknięte zakwaszeniem oceanów są gatunki korali, ostryg, małży, jeżowców, krabów i planktonu z egzoszkieletami.

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 spowodowane nadmiarem CO ₂ w atmosferze ziemskiej stanowi poważne zagrożenie dla całego ekosystemu morskiego. W historii planety nigdy nie odnotowano procesu zakwaszania oceanów w obecnym tempie - najwyższym od 300 milionów lat - który również zmniejsza jej zdolność pochłaniania CO ₂ .

-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 (Na ₂ CO ₃ ), który jest słabą podstawą.

Obróbka boksytu mineralnego NaOH w celu ekstrakcji glinu prowadzi do powstania silnie zasadowego czerwonego szlamu. Również wydobycie ropy naftowej i przemysł petrochemiczny 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) oraz są glebami wysoce nieurodzajnymi.

Rysunek 5. Gleba alkaliczna. Źródło: Pixabay.com

Bibliografia

1. Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG and Posch, M. (2002) A global analysis of acidification and eutrophication on terrestrial ecosystems. Zanieczyszczenie wody, powietrza i gleby. 41,349-382.
2. Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA i Kleypas, JA (2009). Zakwaszenie oceanów: inny roczny przegląd nauk morskich w zakresie CO ₂ 1, 169-192.
3. Ghassemi, F., Jakeman, AJ i Nix, HA (1995). Zasolenie lądu i zasobów wodnych: przyczyny ludzkie, zakres, zarządzanie i studia przypadków. CAB International, Wallinford, Wielka Brytania. 544pp.
4. Kleypas, JA i Yates, KK (2009). Rafy koralowe i zakwaszenie oceanów. Oceanografia. 22,108-117.
5. Mason, C. (2002). Ekologia zanieczyszczenia wód słodkich. Pearson Education Limited. 400pp.