Problemen met betrekking tot zure en basische stoffen in het milieu

2408
Abraham McLaughlin

De belangrijkste problemen met betrekking tot zure stoffen en fundamenteel die impact op het milieu, direct verband houden met de pH-veranderingen die ze veroorzaken en hun indirecte of directe effect op levende wezens.

Zowel zure als basische stoffen kunnen ernstige milieuproblemen veroorzaken; met name verzuring van het milieu veroorzaakt de problemen van zure regen, verzuring van oceanen, zoetwaterlichamen en bodems. Alkalinisatie komt vooral tot uiting in bodemveranderingen naar basische pH.

Figuur 1. Bos aangetast door zure regen. Bron: Lovecz [publiek domein], van Wikimedia Commons

Een milieuprobleem kan worden gedefinieerd als een situatie die de integriteit van een ecosysteem bedreigt en die optreedt als gevolg van een verstoring van de natuurlijke omgeving.

Menselijke activiteit heeft extreme milieuproblemen veroorzaakt. De huidige productiewijze, met intensief gebruik van natuurlijke hulpbronnen en een overbelasting van verontreinigende stoffen, schendt het draagvermogen en de veerkracht van het milieu..

De unieke manieren om grote stukken land aan te passen, enorme hoeveelheden giftige stoffen in de atmosfeer uit te stoten en waterlichamen in zeer korte perioden aan te tasten en dramatische gevolgen voor het milieu te hebben, zijn exclusief voor de menselijke soort..

Zure stoffen worden in het milieu geloosd via sommige industriële effluenten, mijnbouwactiviteiten, het gebruik van bodemverzurende meststoffen en gasemissies die reageren met regenwater of luchtvochtigheid, waarbij zure verbindingen ontstaan..

Figuur 2. Productie van vervuilende industriële emissies. Bron: pixabay.com.

Basische of alkalische stoffen kunnen ook afkomstig zijn van verschillende industriële effluenten en mijnbouwactiviteiten..

Welke problemen met betrekking tot zure en basische stoffen zijn van invloed op het milieu?

-Milieuproblemen door verzuring: bronnen

Afvalwater

Zure effluenten van sommige industrieën en zure mijnbouwafvoeren bevatten voornamelijk zuren: zoutzuur (HCl), zwavelzuur (HtweeSW4), salpeterzuur (HNO3) en fluorwaterstofzuur (HF).

De metallurgische, kunststof-, kleurstof-, explosieven-, farmaceutische en harsindustrieën zijn generatoren van zuurontladingen.

Figuur 3. Lozing van industrieel afvalwater. Bron: Nigel Wylie [publiek domein], via Wikimedia Commons
Uitstoot

Koolstofdioxide-emissies (COtwee), zwaveldioxide (SOtwee) en stikstofoxiden (NO, NOtwee) in de atmosfeer, door de verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool, olie en aardgas, niet alleen de oorzaak zijn van opwarming van de aarde, maar ook van zure regen.

CO-uitstoottwee Ze veroorzaken ook de verzuring van de oceanen en zoetwaterlichamen (meren en rivieren), een milieuprobleem van catastrofale omvang..

Meststoffen

Langdurig gebruik van anorganische meststoffen die ammoniakstikstof en superfosfaten bevatten, heeft een resteffect van verzuring van de bodems..

Ook veroorzaakt de toepassing van grote hoeveelheden organisch materiaal op zeer vochtige bodems verzuring door het effect van humuszuren en andere gegenereerde organische zuren..

Als een van de meest zorgwekkende milieuproblemen die door zure stoffen worden veroorzaakt, noemen we zure regen, verzuring van bodems en verzuring van de terrestrische oceanen..

Zure regen

Zwaveldioxidegassen (SOtwee) en stikstofoxiden (NO en NOtwee), geproduceerd bij de verbranding van fossiele brandstoffen in industrieën, energiecentrales, lucht-, zee- en landtransport, en bij het smelten voor de winning van metalen, zijn de oorzaak van zure regenval.

In de troposfeer is de SOtwee ondergaat oxidatie om zwavelzuur te vormen (H.tweeSW4), sterk zuur en stikstofoxiden worden ook omgezet in salpeterzuur, een ander sterk zuur.

Als het regent, worden deze in de atmosfeer aanwezige zuren in de vorm van aërosolen in het regenwater opgenomen en verzuren dit..

Gebouwen

Zuur regenwater corrodeert gebouwen, bruggen en monumenten doordat het reageert met calciumcarbonaat (CaCO3) van kalksteen van constructies en van marmer en met metalen. Zure regen verzuurt ook de bodem en watermassa's op de planeet.

Figuur 4. Schade aan gebouwen veroorzaakt door zure regen, waterspuwer van de kathedraal van Notre Dame (Parijs, Frankrijk) met schade aan de achterkant. Bron: Michael Reeve [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) of CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] , via Wikimedia Commons
Metalen in de bodem

Zure regen verandert de samenstelling van de bodem, verdringt giftige zware metalen in de bodemoplossing en in het grondwater.

Bij zeer zure pH-waarden treedt een sterke verandering van bodemmineralen op, als gevolg van verplaatsing van kationen door H-ionen+ aanwezig in hoge concentraties. Dit leidt tot instabiliteit in de bodemstructuur, hoge concentraties aan giftige elementen en een lage beschikbaarheid van voedingsstoffen voor planten..

Zure bodems met een pH lager dan 5 bevatten hoge en giftige concentraties voor plantontwikkeling van aluminium (Al), mangaan (Mn) en ijzer (Fe).

Bovendien is de beschikbaarheid van de voedingsstoffen kalium (K), fosfor (P), zwavel (S), natrium (Na), molybdeen (Mo), calcium (Ca) en magnesium (Mg) aanzienlijk verminderd..

Micro-organismen

Zure omstandigheden staan ​​de ontwikkeling van bodemmicro-organismen (voornamelijk bacteriën), die organisch materiaal afbreken, niet toe.

Stikstofbindende bacteriën functioneren optimaal bij pH-waarden tussen 7 en 6,5; de fixatiesnelheid daalt dramatisch wanneer de pH lager is dan 6.

Micro-organismen bevorderen ook de aggregatie van bodemdeeltjes, wat de structurering, beluchting en goede bodemdrainage bevordert, essentieel voor plantengroei..

Verzuring van oceanen, meren en rivieren

De verzuring van oppervlaktewateren - oceanen, meren en rivieren - wordt voornamelijk veroorzaakt door de opname van COtwee  dat komt door het verbranden van fossiele brandstoffen.

Het oppervlaktewater van de planeet fungeert als natuurlijke put voor COtwee sfeervol. In het bijzonder zijn de oceanen de grote kooldioxide-put van de aarde. De COtwee wordt geabsorbeerd door water en reageert ermee, waarbij koolzuur (H.tweeCO3

COtwee +H.tweeO → HtweeCO3

Koolzuur dissocieert in water en draagt ​​H-ionen bij+ naar het water van de oceanen:

H.twee CO3+H.tweeO → H+ +HCO3-

Overmatige concentraties van H-ionen+ een toename van de zuurgraad van het zeewater van de planeet veroorzaken.

Mariene ecosystemen

Deze overmatige zuurgraad heeft een dramatische invloed op mariene ecosystemen en in het bijzonder op de organismen die exoskeletten van calciumcarbonaat vormen (schelpen, schelpen en andere ondersteunende of beschermende structuren), aangezien H-ionen+ verwijder calcium uit carbonaat en los het op, waardoor de vorming ervan wordt voorkomen.

De soorten koralen, oesters, mosselen, zee-egels, krabben en plankton met exoskeletten worden het meest direct beïnvloed door oceaanverzuring.

Het leven van alle mariene soorten is grotendeels afhankelijk van koraalriffen, aangezien dit de gebieden zijn met de grootste biodiversiteit in de zee. Veel van de kleinere fauna zoeken hun toevlucht en leven daar, die als voedsel dienen voor secundaire consumenten van het mariene ecosysteem, zoals vissen, walvissen en dolfijnen..

Verzuring door overtollige COtwee in de aardse atmosfeer vormt het een ernstige bedreiging voor het gehele mariene ecosysteem. In de geschiedenis van de planeet is nog nooit een proces van oceaanverzuring geregistreerd met het huidige tempo - het hoogste in de afgelopen 300 miljoen jaar -, waardoor ook zijn capaciteit als opvangbak voor CO afneemt.twee.

-Milieuproblemen door alkalisatie: bronnen

Industrieel en mijnbouw

Onder meer de was- en zeep-, textiel-, verf-, papierfabricage- en farmaceutische industrieën genereren basisafvalwater dat voornamelijk natriumhydroxide (NaOH), sterke basen en andere basen zoals natriumcarbonaat (NaOH) bevat.tweeCO3), wat een zwakke basis is.

Bij de behandeling van het mineraal bauxiet met NaOH voor de winning van aluminium ontstaat sterk alkalisch rood slib. Oliewinning en de petrochemische industrie produceren ook alkalische effluenten.

Het belangrijkste milieuprobleem dat door basische stoffen wordt veroorzaakt, is de alkalisatie van bodems.

Alkalisatie van de bodem

Alkalische bodems hebben pH-waarden hoger dan 8,5, hebben een zeer slechte structuur, met verspreide deeltjes en compacte kalklagen tussen 0,5 en 1 meter diep, die wortelgroei en infiltratie, percolatie en afvoer van water voorkomen..

Ze vertonen giftige concentraties natrium (Na) en boor (B) en zijn zeer onvruchtbare bodems. 

Figuur 5. Alkalische grond. Bron: Pixabay.com

Referenties

  1. Bowman, A. F., Van Vuuren, D. P., Derwent, R. G. en Posch, M. (2002) Een globale analyse van verzuring en eutrofiëring op terrestrische ecosystemen. Water-, lucht- en bodemverontreiniging. 41.349-382.
  2. Doney, S. C., Fabry, V. J., Feely, R. A. en Kleypas, J.A. (2009). Oceaanverzuring: de andere COtwee Jaaroverzicht van mariene wetenschappen. 1, 169-192.
  3. Ghassemi, F., Jakeman, A.J. en Nix, H.A. (negentienvijfennegentig). Verzilting van land- en watervoorraden: menselijke oorzaken, omvang, beheer en casestudy's. CAB International, Wallinford, VK. 544pp.
  4. Kleypas, J.A. en Yates, K. K. (2009). Koraalriffen en oceaanverzuring. Oceanografie. 22,108-117.
  5. Mason, C. (2002). De ecologie van zoetwaterverontreiniging. Pearson Education Limited. 400 pp.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.