ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С КИСЛОТНЫМИ И ОСНОВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - 2025

В основные проблемы , связанные с кислотными и основными веществами , которые влияют на окружающую среду непосредственно связаны с рН изменения они индуцируют и их непосредственное или опосредованное влияние на живых существ.

И кислотные, и основные вещества могут создавать серьезные экологические проблемы; особенно подкисление окружающей среды вызывает проблемы кислотных дождей, подкисления океанов, пресных водоемов и почв. Подщелачивание особенно проявляется в изменении основного pH почвы.

Рисунок 1. Лес, пострадавший от кислотных дождей. Источник: Ловеч, из Wikimedia Commons.

Экологическую проблему можно определить как ситуацию, которая угрожает целостности любой экосистемы и возникает в результате нарушения естественной окружающей среды.

Человеческая деятельность вызвала серьезные экологические проблемы. Текущий способ производства с интенсивным использованием природных ресурсов и избытком загрязняющих веществ нарушает несущую способность и устойчивость окружающей среды.

Уникальные способы изменения больших площадей суши, выброса огромных количеств токсичных веществ в атмосферу и воздействия на водоемы за очень короткие периоды времени и создания значительных воздействий на окружающую среду являются исключительными для человеческого вида.

Кислые вещества выбрасываются в окружающую среду через некоторые промышленные сточные воды, горнодобывающую промышленность, использование удобрений, подкисляющих почву, и выбросы газов, которые вступают в реакцию с дождевой водой или влажностью воздуха с образованием кислотных соединений.

Рисунок 2. Производство загрязняющих промышленных выбросов. Источник: pixabay.com.

Основные или щелочные вещества также могут поступать из различных промышленных стоков и горнодобывающей промышленности.

Какие проблемы, связанные с кислотными и основными веществами, влияют на окружающую среду?

-Экологические проблемы из-за подкисления: источники

Сточные воды

Кислотные стоки некоторых промышленных предприятий и дренажные системы кислотных горнодобывающих предприятий содержат в основном кислоты: соляную (HCl), серную (H ₂ SO ₄ ), азотную (HNO ₃ ) и плавиковую (HF).

Металлургическая промышленность, производство пластмасс, красок, взрывчатых веществ, фармацевтика и производство смол являются генераторами кислотных выбросов.

Рисунок 3. Сброс промышленных стоков. Источник: Найджел Вайли, Wikimedia Commons.

Выбросы

Выбросы диоксида углерода (CO ₂ ), диоксида серы (SO ₂ ) и оксидов азота (NO, NO ₂ ) в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ, не являются причиной только от глобального потепления планеты, а от кислотных дождей.

Выбросы CO ₂ также приводят к закислению океанов и поверхностных пресноводных водоемов (озер и рек), что является экологической проблемой катастрофических масштабов.

удобрения

Длительное применение неорганических удобрений, содержащих аммиачный азот и суперфосфаты, имеют остаточный эффект закисления почв.

Кроме того, внесение больших количеств органического вещества в очень влажные почвы вызывает подкисление из-за воздействия гуминовых кислот и других образующихся органических кислот.

Среди наиболее тревожных экологических проблем, вызываемых кислотными веществами, мы упомянем кислотные дожди, подкисление почв и подкисление земных океанов.

Кислотный дождь

Газы диоксид серы (SO ₂ ) и оксиды азота (NO и NO ₂ ), образующиеся при сжигании ископаемого топлива в промышленности, на электростанциях, воздушном, морском и наземном транспорте, а также при плавке для извлечения металлов. , являются причиной кислых дождевых осадков.

В тропосфере SO ₂ подвергается окислению с образованием серной кислоты (H ₂ SO ₄ ), сильной кислоты, а оксиды азота также превращаются в азотную кислоту, еще одну сильную кислоту.

Когда идет дождь, эти кислоты, присутствующие в атмосфере в виде аэрозолей, попадают в дождевую воду и подкисляют ее.

Здания

Кислая дождевая вода разъедает здания, мосты и памятники, поскольку она вступает в реакцию с карбонатом кальция (CaCO ₃ ) из известняка в зданиях, мрамором и металлами. Кислотные дожди также подкисляют почвы и водоемы на планете.

Рис. 4. Повреждения зданий, вызванные кислотным дождем, горгулья собора Нотр-Дам (Париж, Франция) с повреждением спины. Источник: Майкл Рив, через Wikimedia Commons.

Металлы в почве

Кислотные дожди изменяют состав почвы, вытесняют токсичные тяжелые металлы в почвенный раствор и грунтовые воды.

При очень кислых значениях pH происходит интенсивное изменение минералов почвы из-за вытеснения катионов ионами H ⁺ , присутствующими в высоких концентрациях. Это порождает нестабильность структуры почвы, высокую концентрацию токсичных элементов и низкую доступность питательных веществ для растений.

Кислые почвы с pH ниже 5 содержат в высоких концентрациях и токсичны для развития растений алюминия (Al), марганца (Mn) и железа (Fe).

Кроме того, заметно снижается доступность питательных веществ: калия (K), фосфора (P), серы (S), натрия (Na), молибдена (Mo), кальция (Ca) и магния (Mg).

Микроорганизмы

Кислые условия не позволяют развиваться почвенным микроорганизмам (в основном бактериям), разлагающим органическое вещество.

Бактерии, фиксирующие азот, оптимально функционируют при значениях pH от 7 до 6,5; скорость его фиксации резко падает, когда pH меньше 6.

Микроорганизмы также способствуют скоплению частиц почвы, что способствует структурированию, аэрации и хорошему дренажу почвы, что важно для роста растений.

Подкисление океанов, озер и рек

Подкисление поверхностных вод - океанов, озер и рек - происходит в основном за счет поглощения CO ₂ , образующегося при сжигании ископаемого топлива.

Поверхностные воды планеты действуют как естественные поглотители атмосферного CO ₂ . В частности, океаны представляют собой большой сток углекислого газа на Земле. CO ₂ поглощается водой и реагирует с ней с образованием угольной кислоты (H ₂ CO ₃ ):

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Углекислота диссоциирует в воде, выделяя ионы H ⁺ в воду океана:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

Чрезмерные концентрации ионов H ⁺ приводят к увеличению кислотности морских вод планеты.

Морские экосистемы

Эта избыточная кислотность резко влияет на морские экосистемы и, в частности, на организмы, которые образуют экзоскелеты карбоната кальция (раковины, раковины и другие поддерживающие или защитные структуры), поскольку ионы H ⁺ вытесняют кальций из карбоната и растворяют его. , предотвращая их образование.

Виды кораллов, устриц, моллюсков, морских ежей, крабов и планктона с экзоскелетами больше всего страдают от подкисления океанов.

Жизнь всех морских видов в значительной степени зависит от коралловых рифов, поскольку они представляют собой районы с наибольшим биоразнообразием в море. Большая часть более мелкой фауны укрывается и живет там, служа пищей вторичным потребителям морской экосистемы, таким как рыба, киты и дельфины.

Подкисление из-за избытка CO ₂ в атмосфере Земли представляет серьезную угрозу для всей морской экосистемы. В истории планеты никогда не регистрировался процесс подкисления океана с нынешними темпами - самыми высокими за последние 300 миллионов лет - что также снижает его способность поглощать CO ₂ .

-Экологические проблемы из-за защелачивания: источники

Промышленность и горнодобывающая промышленность

Производство моющих средств и мыла, текстильная, красильная, бумажная и фармацевтическая промышленность, в частности, образуют основные сточные воды, которые в основном содержат гидроксид натрия (NaOH), сильное основание и другие основания, такие как карбонат натрия (Na ₂ CO ₃ ), что является слабым основанием.

Обработка минерального боксита NaOH для извлечения алюминия приводит к образованию высокощелочного красного шлама. Также нефтедобыча и нефтехимическая промышленность производят щелочные стоки.

Основная экологическая проблема, создаваемая основными веществами, - это ощелачивание почв.

Подщелачивание почвы

Щелочные почвы имеют значение pH выше 8,5, имеют очень плохую структуру с разбросанными частицами и плотными известковыми слоями глубиной от 0,5 до 1 метра, которые предотвращают рост и инфильтрацию корней, просачивание и дренаж воды.

Они представляют собой токсичные концентрации натрия (Na) и бора (B) и являются крайне неплодородными почвами.

Рисунок 5. Щелочная почва. Источник: Pixabay.com

Ссылки

1. Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG и Posch, M. (2002) Глобальный анализ подкисления и эвтрофикации наземных экосистем. Загрязнение воды, воздуха и почвы. 41,349-382.
2. Дони, SC, Фабри, VJ, Фили, Р.А. и Клейпас, JA (2009). Подкисление океана: другой ежегодный обзор морских наук по CO ₂ . 1, 169–192.
3. Ghassemi, F., Jakeman, AJ, и Nix, HA (1995). Засоление земельных и водных ресурсов: человеческие причины, масштабы, управление и тематические исследования. CAB International, Валлинфорд, Великобритания. 544 стр.
4. Клейпас, Дж. А. и Йейтс, К. К. (2009). Коралловые рифы и закисление океана. Океанография. 22,108-117.
5. Мейсон, К. (2002). Экология загрязнения пресной воды. Pearson Education Limited. 400pp.