- Hvilke problemer i forbindelse med sure og basiske stoffer påvirker miljøet?
- -Miljøproblemer på grund af forsuring: kilder
- spildevand
- Emissioner
- Gødning
- Syreregn
- Bygninger
- Metaller i jorden
- Mikroorganismer
- Forsuring af hav, søer og floder
- Marine økosystemer
- -Miljøproblemer på grund af alkalisering: kilder
- Industri og minedrift
- Jordalkalisering
- Referencer
De største problemer forbundet med sure og basiske stoffer, der påvirker miljøet, er direkte forbundet med de pH-ændringer, de inducerer, og deres indirekte eller direkte virkning på levende væsener.
Både sure og basiske stoffer kan skabe alvorlige miljøproblemer. Især miljøforsuring forårsager problemer med surt regn, forsuring af havene, ferskvandsforekomster og jord. Alkalinisering manifesterer sig især i jordændringer til basisk pH.
Figur 1. Skov påvirket af surt regn. Kilde: Lovecz, fra Wikimedia Commons
Et miljøproblem kan defineres som en situation, der truer integriteten af ethvert økosystem, og som opstår som en konsekvens af en forstyrrelse i det naturlige miljø.
Menneskelig aktivitet har forårsaget ekstreme miljøproblemer. Den nuværende produktionsmetode med intensiv brug af naturressourcer og en overbelastning af forurenende stoffer krænker miljøets bæreevne og modstandsdygtighed.
De unikke måder at ændre store arealer på, at udsende enorme mængder giftige stoffer i atmosfæren og påvirke vandmasser i meget korte perioder og skabe dramatiske påvirkninger på miljøet, er eksklusivt for den menneskelige art.
Sure stoffer udledes i miljøet gennem nogle industrielle spildevand, mineaktiviteter, brug af jordforsurende gødning og gasemissioner, der reagerer med regnvand eller luftfugtighed, der producerer sure forbindelser.
Figur 2. Produktion af forurenende industrielle emissioner. Kilde: pixabay.com.
Basiske eller alkaliske stoffer kan også komme fra forskellige industrielle spildevand og minedrift.
Hvilke problemer i forbindelse med sure og basiske stoffer påvirker miljøet?
-Miljøproblemer på grund af forsuring: kilder
spildevand
Sure spildevand fra visse industrier og sure minedrift afløb indeholder hovedsagelig syrer: saltsyre (HCI), svovlsyre (H 2 SO 4), salpetersyre (HNO 3) og flussyre (HF).
Metalindustrien, plastik, farvestoffer, sprængstoffer, farmaceutiske produkter og harpiksindustrier er generatorer af syreudledninger.
Figur 3. Udledning af industrielle spildevand. Kilde: Nigel Wylie, via Wikimedia Commons
Emissioner
Emissionerne af kuldioxid (CO 2), svovldioxid (SO 2) og nitrogenoxider (NO, NO 2) til atmosfæren fra forbrænding af fossile brændstoffer som kul, olie og naturgas er ikke en årsag kun fra den globale opvarmning af planeten, men fra surt regn.
CO 2 -emissioner fører også til forsuring af havene og ferskvandsforekomster (søer og floder), et miljøproblem med katastrofale dimensioner.
Gødning
Langvarig brug af uorganiske gødningsstoffer, der indeholder ammoniaknitrogen og superfosfater, har en resterende virkning af at forsure jorden.
Påføringen af store mængder organisk stof på meget fugtig jord producerer også forsuring på grund af virkningen af humonsyrer og andre genererede organiske syrer.
Blandt de mest bekymrende miljøproblemer, der genereres af sure stoffer, vil vi nævne sur nedbør, forsuring af jordbund og forsuring af jordhavene.
Syreregn
Gasserne svovldioxid (SO 2) og nitrogenoxider (NO og NO 2), der er produceret ved forbrænding af fossile brændstoffer i industrier, kraftværker, luft-, sø- og landtransport og i smeltning til udvinding af metaller, er årsagen til, at de regnfulde nedbør er sure.
I troposfæren, SO 2 undergår oxidation til dannelse svovlsyre (H 2 SO 4), en stærk syre, og nitrogenoxider også omdannet til salpetersyre, en anden stærk syre.
Når det regner, indarbejdes disse syrer, der findes i atmosfæren i form af aerosoler, i regnvandet og syrner det.
Bygninger
Surt regnvand korroderer bygninger, broer og monumenter, da det reagerer med calciumcarbonat (CaCO 3) fra kalksten i bygninger og marmor og med metaller. Syre regn gør også jord og vandmasser på planeten sur.
Figur 4. Skader på bygninger, der er genereret af surt regn, gargoyle fra katedralen i Notre Dame (Paris, Frankrig), der viser skader på ryggen. Kilde: Michael Reeve, via Wikimedia Commons
Metaller i jorden
Syre regn ændrer jordens sammensætning, fortrænger giftige tungmetaller i jordopløsningen og i grundvand.
Ved meget sure pH-værdier forekommer en intens ændring af jordmineralerne på grund af forskydning af kationer med H + -ioner, der er til stede i høje koncentrationer. Dette genererer ustabilitet i jordstrukturen, høje koncentrationer af giftige elementer og lav tilgængelighed af næringsstoffer til planter.
Sure jordarter med en pH-værdi under 5 indeholder høje koncentrationer og er giftige for planteudvikling af aluminium (Al), mangan (Mn) og jern (Fe).
Yderligere reduceres tilgængeligheden af næringsstofferne kalium (K), fosfor (P), svovl (S), natrium (Na), molybdæn (Mo), calcium (Ca) og magnesium (Mg).
Mikroorganismer
Sure forhold tillader ikke udvikling af jordmikroorganismer (hovedsageligt bakterier), som er spaltning af organisk stof.
Nitrogenfikserende bakterier fungerer optimalt ved pH-værdier mellem 7 og 6,5; dens fikseringshastighed falder dramatisk, når pH er under 6.
Mikroorganismer favoriserer også aggregering af jordpartikler, som fremmer strukturering, luftning og god jordafvanding, der er vigtig for plantevækst.
Forsuring af hav, søer og floder
Forsuringen af overfladevand - oceaner, søer og floder - produceres hovedsageligt ved absorption af CO 2, der kommer fra forbrænding af fossile brændstoffer.
Planetens overfladevand fungerer som naturlige dræn ved atmosfærisk CO 2. Især udgør verdenshavene Jordens store kulsyre-synke. CO 2 absorberes af vand og reagerer med det og producerer kolsyre (H 2 CO 3):
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
Kulsyre dissocierer i vand og bidrager med H + -ioner til havvand:
H 2 CO 3 + H 2 O → H + + HCO 3 -
For høje koncentrationer af H + -ioner producerer en stigning i surhedsgraden i planetens havvand.
Marine økosystemer
Denne overskydende surhedsgrad påvirker de marine økosystemer og især de organismer, der danner calciumcarbonat-eksoskeletter (skaller, skaller og andre bærende eller beskyttende strukturer), da H + -ioner fortrænger calcium fra carbonat og opløser det, forhindrer deres dannelse.
Arterne af koraller, østers, muslinger, søpindsvin, krabber og plankton med eksoskeletter er de mest direkte påvirket af forsuringen af havene.
Levetiden for alle marine arter afhænger i vid udstrækning af korallrev, da de er områder med størst biodiversitet i havet. Mange af de mindre faunaer finder tilflugt og bor der, der tjener som fødevarer for sekundære forbrugere af det marine økosystem, såsom fisk, hvaler og delfiner.
Forsuring på grund af overskydende CO 2 i jordens atmosfære udgør en alvorlig trussel mod hele det marine økosystem. Planetens historie har aldrig registreret en forsuring af havet med de nuværende hastigheder - den højeste i de sidste 300 millioner år - hvilket også mindsker dens kapacitet som et sink for CO 2.
-Miljøproblemer på grund af alkalisering: kilder
Industri og minedrift
Detergenten og sæbe, tekstil, farvning, papirfremstilling og medicinalindustrien, blandt andre, genererer basiske spildevand, der primært indeholder natriumhydroxid (NaOH), stærk base og andre baser, såsom natriumcarbonat (Na 2 CO 3), som er en svag base.
Behandling af mineralbauxit med NaOH til ekstraktion af aluminium genererer stærkt alkalisk rød mudder. Også olieekstraktion og den petrokemiske industri producerer alkaliske spildevand.
Det største miljøproblem produceret af basale stoffer er alkalisering af jord.
Jordalkalisering
Alkaliske jordarter har pH-værdier over 8,5, har en meget dårlig struktur med spredte partikler og kompakte kalkholdige lag mellem 0,5 og 1 meter dyb, hvilket forhindrer rodvækst og infiltration, perkolation og dræning af vand.
De har toksiske koncentrationer af natrium (Na) og bor (B) og er meget infertile jordarter.
Figur 5. Alkalisk jord. Kilde: Pixabay.com
Referencer
- Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG og Posch, M. (2002) En global analyse af forsuring og eutrofiering på terrestriske økosystemer. Vand-, luft- og jordforurening. 41,349-382.
- Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA og Kleypas, JA (2009). Havforsuring: Den anden CO 2 årlige gennemgang af havvidenskaber. 1, 169-192.
- Ghassemi, F., Jakeman, AJ og Nix, HA (1995). Salinisering af jord- og vandressourcer: menneskelige årsager, omfang, styring og casestudier. CAB International, Wallinford, England. 544pp.
- Kleypas, JA og Yates, KK (2009). Korallrev og forsuring af havet. Oceanografi. 22,108-117.
- Mason, C. (2002). Økologien ved ferskvandsforurening. Pearson Education Limited. 400pp.