ПРОБЛЕМИ, ПОВ'ЯЗАНІ З КИСЛИМИ ТА ОСНОВНИМИ РЕЧОВИНАМИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА - СЕРЕДОВИЩЕ - 2025

В основні проблеми , пов'язані з кислотними та основними речовинами , які впливають на навколишнє середовище безпосередньо пов'язані з рН зміни вони індукують і їх безпосереднє або опосередкований вплив на живих істот.

Як кислотні, так і основні речовини можуть породжувати серйозні екологічні проблеми; особливо підкислення навколишнього середовища спричиняє проблеми кислотного дощу, підкислення океанів, прісноводних об'єктів та ґрунтів. Лужність проявляється особливо при зміні ґрунту до основного рН.

Рисунок 1. Ліс, постраждалий від кислотних дощів. Джерело: Lovecz, з Wikimedia Commons

Екологічну проблему можна визначити як ситуацію, яка загрожує цілісності будь-якої екосистеми і яка виникає як наслідок порушення природного середовища.

Людська діяльність спричинила надзвичайні екологічні проблеми. Сучасний спосіб виробництва, при інтенсивному використанні природних ресурсів та перевантаженні забруднюючих речовин, порушує вантажопідйомність та стійкість навколишнього середовища.

Унікальні способи зміни великих земельних ділянок, виділення величезної кількості токсичних речовин в атмосферу та впливу водних об'єктів у дуже короткі періоди та спричинення значних впливів на навколишнє середовище є виключними для людського виду.

Кислі речовини викидаються в навколишнє середовище за рахунок деяких промислових стоків, гірничих робіт, використання ґрунтів, що підкислюють ґрунт, та викидів газів, що реагують на дощову воду чи вологість повітря, утворюючи кислі сполуки.

Малюнок 2. Виробництво забруднюючих промислових викидів. Джерело: pixabay.com.

Основні або лужні речовини можуть також надходити від різних промислових стоків та гірничих робіт.

Які проблеми, пов’язані з кислими та основними речовинами, впливають на навколишнє середовище?

-Екологічні проблеми внаслідок підкислення: джерела

Стоки

Кислотні стоки з деяких галузей промисловості та кислотодобувні стоки містять переважно кислоти: соляну (HCl), сірчану (H ₂ SO ₄ ), азотну (HNO ₃ ) та фтористоводневу (HF).

Металургійна, пластмасова, барвна, вибухонебезпечна, фармацевтична та смоляні галузі - це генератори кислих скидів.

Малюнок 3. Скидання промислових стоків. Джерело: Найджел Вілі, через Wikimedia Commons

Викиди

Викиди вуглекислого газу (CO ₂ ), діоксиду сірки (SO ₂ ) та оксидів азоту (NO, NO ₂ ) в атмосферу від спалювання викопного палива, такого як вугілля, нафта та природний газ, не є причиною. лише від глобального потепління планети, але від кислотних дощів.

Викиди CO ₂ також призводять до підкислення океанів та поверхневих прісноводних тіл (озер та річок), екологічної проблеми катастрофічних розмірів.

Добрива

Тривале використання неорганічних добрив, що містять аміачний азот та суперфосфати, мають залишковий ефект підкислення ґрунтів.

Також нанесення великої кількості органічної речовини на дуже вологих ґрунтах призводить до підкислення за рахунок дії гумінових кислот та інших органічних кислот.

Серед найбільш хвилюючих екологічних проблем, що породжуються кислими речовинами, ми відзначимо кислотні дощі, підкислення ґрунтів та підкислення земного океану.

Кислотний дощ

Гази діоксид сірки (SO ₂ ) та оксиди азоту (NO і NO ₂ ), що утворюються при спалюванні викопного палива в промисловості, електростанціях, на повітряному, морському та наземному транспорті, а також при виплавці для видобутку металів , є причиною того, що дощові опади є кислими.

У тропосфері SO ₂ піддається окисленню, утворюючи сірчану кислоту (H ₂ SO ₄ ), сильну кислоту, а оксиди азоту також перетворюються на азотну кислоту, іншу сильну кислоту.

Коли йде дощ, ці кислоти, які присутні в атмосфері у вигляді аерозолів, включаються в дощову воду і підкисляють її.

Будинки

Кисла дощова вода роз'їдає будинки, мости та пам'ятники, оскільки вона реагує з карбонатом кальцію (CaCO ₃ ) з вапняку в будівлях, мармурі та металах. Кислотні дощі також підкислюють ґрунти та водойми планети.

Малюнок 4. Пошкодження будівель, спричинених кислотним дощем, гаргульєю собору Нотр-Дам (Париж, Франція), що свідчить про пошкодження спини. Джерело: Майкл Рів, через Wikimedia Commons

Метали в ґрунті

Кислотний дощ змінює склад ґрунту, витісняє токсичні важкі метали в ґрунтовий розчин і в ґрунтові води.

При дуже кислотних значеннях рН відбувається інтенсивна зміна ґрунтових мінералів за рахунок витіснення катіонів іонами Н ^+, присутніми у високих концентраціях. Це породжує нестабільність у структурі ґрунту, високі концентрації токсичних елементів та низьку доступність поживних речовин для рослин.

Кислі ґрунти з pH менше 5 містять високі та токсичні концентрації для розвитку рослин алюмінію (Al), марганцю (Mn) та заліза (Fe).

Крім того, помітно знижується доступність поживних речовин калію (K), фосфору (P), сірки (S), натрію (Na), молібдену (Mo), кальцію (Са) та магнію (Mg).

Мікроорганізми

Кислі умови не дозволяють розвивати ґрунтові мікроорганізми (переважно бактерії), які є розкладачами органічної речовини.

Бактерії, що фіксують азот, оптимально функціонують при значеннях рН між 7 і 6,5; швидкість його фіксації різко падає, коли рН менше 6.

Мікроорганізми також сприяють агрегації частинок ґрунту, що сприяє структуруванню, аерації та хорошому дренажу ґрунту, необхідному для росту рослин.

Підкислення океанів, озер і річок

Підкислення поверхневих вод - океанів, озер і річок - відбувається в основному за рахунок поглинання CO _2, що надходить при спалюванні викопного палива.

Поверхневі води планети діють як природні раковини для атмосферного СО ₂ . Зокрема, Світовий океан становить велику раковину вуглекислого газу Землі. CO ₂ поглинається водою і реагує з нею, утворюючи вуглекислоту (H ₂ CO ₃ ):

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Вуглекислота дисоціює у воді, сприяючи іонам H ⁺ до води океану:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

Надмірна концентрація іонів Н ⁺ призводить до підвищення кислотності морських вод планети.

Морські екосистеми

Ця надлишкова кислотність різко впливає на морські екосистеми і, зокрема, організми, які утворюють екзоскелети карбонату кальцію (оболонки, оболонки та інші опорні або захисні структури), оскільки іони Н ⁺ витісняють кальцій з карбонату і розчиняють його , перешкоджаючи їх утворенню.

Види коралів, устриць, молюсків, морських їжаків, крабів та планктонів із екзоскелетами найбільш безпосередньо впливають на підкислення океанів.

Життя всіх морських видів багато в чому залежить від коралових рифів, оскільки вони є районами найбільшого біорізноманіття в морі. Значна частина меншої фауни знаходиться тут і проживає там, служачи їжею для вторинних споживачів морської екосистеми, таких як риба, кити та дельфіни.

Закислення внаслідок надлишку CO ₂ в атмосфері Землі становить серйозну загрозу для всієї морської екосистеми. В історії планети ніколи не було зафіксовано процесу підкислення океану за поточними темпами - найвищими за останні 300 мільйонів років - які також знижують його здатність як раковина для викидів CO ₂ .

-Екологічні проблеми, зумовлені алкалізацією: джерела

Промислове та гірничодобувне

Миючий засіб та мило, текстильна, фарбувальна, паперова та фармацевтична промисловість, серед іншого, генерують основні стоки, які в основному містять гідроксид натрію (NaOH), міцну основу та інші основи, такі як карбонат натрію (Na ₂ CO ₃ ), що є слабкою основою.

Обробка мінерального бокситу NaOH для вилучення алюмінію створює високощелочну червону грязь. Також видобуток нафти та нафтохімічна промисловість виробляють лужні стічні води.

Основна екологічна проблема, що виробляється основними речовинами, - лужність ґрунтів.

Підщеплення ґрунту

Лужні ґрунти мають значення pH більше 8,5, мають дуже погану структуру, з розсіяними частинками та компактними вапняними шарами глибиною від 0,5 до 1 метра, що запобігає росту коренів та інфільтрації, просоченню та стоку води.

Вони мають токсичні концентрації натрію (Na) і бору (B) і є сильно неплідними ґрунтами.

Малюнок 5. Лужний ґрунт. Джерело: Pixabay.com

Список літератури

1. Боуман, А.Ф., Ван Вурен, Д.П., Дервент, Р.Г. та Пош, М. (2002) Глобальний аналіз підкислення та евтрофікації наземних екосистем. Забруднення води, повітря та ґрунтів. 41,349-382.
2. Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA і Kleypas, JA (2009). Окислення океану: Інший CO ₂ Щорічний огляд морських наук. 1, 169-192.
3. Ghassemi, F., Jakeman, AJ і Nix, HA (1995). Засолення земельних і водних ресурсів: причини людини, ступінь, управління та кейси. CAB International, Уоллінфорд, Великобританія. 544pp.
4. Клейпас, Дж. А. та Йейтс, К. К. (2009). Коралові рифи та підкислення океану. Океанографія. 22,108-117.
5. Мейсон, C. (2002). Екологія забруднення прісної води. Pearson Education Limited. 400pp.