- Какви проблеми, свързани с киселинни и основни вещества, влияят на околната среда?
- -Екологични проблеми поради подкиселяване: източници
- отпадъчните води
- емисии
- Торове
- Киселинен дъжд
- Сгради
- Метали в почвата
- Микроорганизмите
- Закисляване на океани, езера и реки
- Морски екосистеми
- -Екологични проблеми поради алкализация: източници
- Промишленост и добив
- Алкализация на почвата
- Препратки
Най- основните проблеми, свързани с кисели и основни вещества, които оказват въздействие върху околната среда са пряко свързани със стойността на рН се променя те предизвикват и техния директен или индиректен ефект върху живи същества.
Както киселинните, така и основните вещества могат да създадат сериозни екологични проблеми; особено подкиселяването на околната среда причинява проблемите с киселинния дъжд, подкиселяването на океаните, сладководните тела и почвите. Алкализирането се проявява особено при промени в почвата до основно рН.
Фигура 1. Гората, засегната от киселинен дъжд. Източник: Lovecz, от Wikimedia Commons
Екологичният проблем може да бъде определен като ситуация, която застрашава целостта на всяка екосистема и възниква като следствие от нарушаване на естествената среда.
Човешката дейност е причинила екстремни екологични проблеми. Настоящият начин на производство, при интензивно използване на природни ресурси и претоварване на замърсители, нарушава носещата способност и устойчивостта на околната среда.
Уникалните начини за промяна на големи площи земя, за отделяне на огромни количества токсични вещества в атмосферата и за въздействие върху водни тела в много кратки периоди и за генериране на драматични въздействия върху околната среда са изключително за човешкия вид.
Киселинните вещества се изхвърлят в околната среда чрез някои промишлени отпадни води, минни дейности, използване на почвени подкиселяващи торове и газови емисии, които реагират с дъждовна вода или влажност на въздуха, произвеждащи киселинни съединения.
Фигура 2. Производство на замърсяващи промишлени емисии. Източник: pixabay.com.
Основните или алкални вещества могат също да идват от различни промишлени отпадни води и минни дейности.
Какви проблеми, свързани с киселинни и основни вещества, влияят на околната среда?
-Екологични проблеми поради подкиселяване: източници
отпадъчните води
Киселинните отпадни води от някои промишлени отрасли и отводненията за добив на киселина съдържат главно киселини: солна (HCl), сярна (H 2 SO 4), азотна (HNO 3) и флуороводородна (HF).
Металургичната, пластмасовата, оцветителната, експлозивната, фармацевтичната и смоловата промишленост са генератори на изхвърляне на киселини.
Фигура 3. Изхвърляне на промишлени отпадни води. Източник: Найджъл Уайли, чрез Wikimedia Commons
емисии
Емисиите на въглероден диоксид (CO 2), серен диоксид (SO 2) и азотни оксиди (NO, NO 2) в атмосферата от изгарянето на изкопаеми горива като въглища, нефт и природен газ не са причина само от глобалното затопляне на планетата, но и от киселинен дъжд.
Емисиите на CO 2 също водят до подкисляване на океаните и повърхностните сладководни тела (езера и реки), екологичен проблем с катастрофални размери.
Торове
Продължителната употреба на неорганични торове, съдържащи амонячен азот и суперфосфати, имат остатъчен ефект от подкисляване на почвите.
Също така, прилагането на големи количества органична материя върху силно влажни почви води до подкисляване поради ефекта на образуваните хуминови киселини и други органични киселини.
Сред най-тревожните екологични проблеми, породени от киселинни вещества, ще споменем киселинен дъжд, подкиселяване на почвите и подкисляване на земните океани.
Киселинен дъжд
Серен диоксид (SO 2) и азотни оксиди (NO и NO 2), произведени при изгарянето на изкопаеми горива в промишлеността, електроцентралите, въздушния, морския и сухопътния транспорт, както и при топенето за добив на метали, са причината за дъждовните валежи да са кисели.
В тропосферата, SO 2 се подлага на окисление за образуване на сярна киселина (H 2 SO 4), силна киселина, и азотни оксиди също се превръщат в азотна киселина, друга силна киселина.
Когато вали, тези киселини, присъстващи в атмосферата под формата на аерозоли, се включват в дъждовната вода и я подкисляват.
Сгради
Киселинната дъждовна вода разяжда сградите, мостовете и паметниците, тъй като реагира с калциев карбонат (CaCO 3) от варовик в сгради и мрамор и с метали. Киселият дъжд също подкислява почвите и водните тела на планетата.
Фигура 4. Повреда от сгради, генерирани от киселинен дъжд, гаргойл на катедралата Нотр Дам (Париж, Франция), показващ щети по гърба. Източник: Майкъл Рийв, чрез Wikimedia Commons
Метали в почвата
Киселинният дъжд променя състава на почвата, измества токсичните тежки метали в почвения разтвор и в подземните води.
При много киселинни стойности на pH се наблюдава интензивно изменение на почвените минерали поради изместване на катиони от Н + йони, присъстващи във високи концентрации. Това поражда нестабилност в структурата на почвата, високи концентрации на токсични елементи и ниска наличност на хранителни вещества за растенията.
Киселинните почви с рН по-ниско от 5 съдържат високи концентрации и токсични за развитието на растенията алуминий (Al), манган (Mn) и желязо (Fe).
Освен това значително се намалява наличието на хранителни вещества калий (К), фосфор (Р), сяра (S), натрий (Na), молибден (Mo), калций (Са) и магнезий (Mg).
Микроорганизмите
Киселинните условия не позволяват развитието на почвени микроорганизми (главно бактерии), които са разлагачи на органични вещества.
Азотфиксиращите бактерии функционират оптимално при стойности на pH между 7 и 6.5; скоростта му на фиксиране спада драстично, когато рН е по-малко от 6.
Микроорганизмите също благоприятстват агрегирането на почвените частици, което насърчава структурирането, аерирането и доброто оттичане на почвата, от съществено значение за растежа на растенията.
Закисляване на океани, езера и реки
Подкиселяването на повърхностните води - океани, езера и реки - се получава главно чрез усвояването на CO 2, който идва от изгарянето на изкопаеми горива.
Повърхностните води на планетата действат като естествени мивки за атмосферния CO 2. По-специално, океаните съставляват голямата земна мивка на въглероден диоксид. CO 2 се абсорбира от водата и реагира с нея, като се получава въглеродна киселина (H 2 CO 3):
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
Въглеродната киселина се дисоциира във водата, допринасяйки Н + йони в океанската вода:
H 2 CO 3 + H 2 O → H + + HCO 3 -
Прекомерната концентрация на Н + йони води до повишаване на киселинността на морските води на планетата.
Морски екосистеми
Тази излишна киселинност влияе драматично на морските екосистеми и по-специално на организмите, които образуват екзоскелети на калциев карбонат (черупки, черупки и други поддържащи или защитни структури), тъй като йони на Н + изместват калция от карбонат и го разтварят, предотвратявайки образуването им.
Видовете корали, стриди, миди, морски таралежи, раци и планктон с екзоскелети са най-пряко засегнати от подкисляването на океаните.
Животът на всички морски видове зависи до голяма степен от кораловите рифове, тъй като те са районите с най-голямо биоразнообразие в морето. Голяма част от по-малката фауна намират убежище и живеят там, служейки за храна на вторичните потребители на морската екосистема, като риби, китове и делфини.
Вкисляването поради излишък на CO 2 в земната атмосфера представлява сериозна заплаха за цялата морска екосистема. Историята на планетата никога не е регистрирала процес на вкисляване на океана с текущи темпове - най-високите през последните 300 милиона години - които също намаляват капацитета му като потъване на CO 2.
-Екологични проблеми поради алкализация: източници
Промишленост и добив
Детергентът и сапунът, текстилната, боядисващата, хартиената и фармацевтичната промишленост, наред с други, генерират основни отпадни води, които съдържат главно натриев хидроксид (NaOH), силна основа и други основи като натриев карбонат (Na 2 CO 3), което е слаба основа.
Обработката на минерала боксит с NaOH за извличане на алуминий, генерира силно алкално червена кал. Също добивът на нефт и нефтохимическата промишленост произвеждат алкални отпадни води.
Основният екологичен проблем, произведен от основни вещества, е алкализацията на почвите.
Алкализация на почвата
Алкалните почви имат рН стойности по-големи от 8,5, имат много лоша структура, с разпръснати частици и компактни варовити слоеве между 0,5 и 1 метър дълбочина, които предотвратяват растежа и инфилтрацията на корените, просмукването и оттичането на водата.
Те представят токсични концентрации на натрий (Na) и бор (В) и са силно безплодни почви.
Фигура 5. Алкална почва. Източник: Pixabay.com
Препратки
- Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG и Posch, M. (2002) Глобален анализ на подкисляване и еутрофикация на сухоземните екосистеми. Замърсяване с вода, въздух и почва. 41,349-382.
- Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA и Kleypas, JA (2009). Подкисляване на океана: Другият годишен преглед на CO 2 на морските науки. 1, 169-192.
- Ghassemi, F., Jakeman, AJ и Nix, HA (1995). Осоляване на сушата и водните ресурси: човешки причини, степен, управление и казуси. CAB International, Уолинфорд, Великобритания. 544pp.
- Kleypas, JA и Yates, KK (2009). Коралови рифове и подкисляване на океана. Океанография. 22,108-117.
- Mason, C. (2002). Екологията на замърсяване на сладководни води. Pearson Education Limited. 400pp.