בעיות הקשורות לחומרים חומציים ובסיסיים בסביבה - סביבה - 2025

הבעיות העיקריות הקשורות חומצי ובסיסי חומרים המשפיעים על הסביבה קשורים ישירות עם pH השינויים שהם לגרום ותוצאה עקיפה או ישירה שלהם על היצורים החיים.

גם חומרים חומציים וגם בסיסיים יכולים ליצור בעיות סביבתיות חמורות; במיוחד החמצה סביבתית גורמת לבעיות של גשם חומצי, החמצת אוקיינוסים, גופי מים מתוקים ואדמות. אלקליניזציה מתבטאת במיוחד בשינויי אדמה ל- pH בסיסי.

תרשים 1. יער המושפע מגשם חומצי. מקור: Lovecz, מ- Wikimedia Commons

ניתן להגדיר בעיה סביבתית כמצב המאיים על שלמותה של כל מערכת אקולוגית כלשהי והיא מתרחשת כתוצאה מהפרעה בסביבה הטבעית.

הפעילות האנושית גרמה לבעיות סביבתיות קיצוניות. אופן הייצור הנוכחי, עם שימוש אינטנסיבי במשאבי טבע ועומס יתר של מזהמים, פוגע בכושר הנשיאה ובחוסן של הסביבה.

הדרכים הייחודיות לשינוי שטחי אדמה גדולים, פליטת כמויות אדירות של חומרים רעילים לאטמוספרה והשפעה על גופי מים, בתקופות קצרות מאוד וליצור השפעות דרמטיות על הסביבה, הם בלעדיים למין האנושי.

חומרים חומציים מוזרמים לסביבה באמצעות כמה שפכים תעשייתיים, פעילויות כרייה, שימוש בדשנים מחמיצים אדמה ופליטת גזים המגיבים עם מי גשם או לחות אוויר המייצרים תרכובות חומציות.

תרשים 2. ייצור פליטות תעשייתיות מזהמות. מקור: pixabay.com.

חומרים בסיסיים או אלקליין יכולים להגיע גם מהשפכים תעשייתיים שונים ומפעילות כרייה.

אילו בעיות הקשורות לחומרים חומציים ובסיסיים משפיעים על הסביבה?

-בעיות סביבתיות עקב החמצה: מקורות

שפכים

שפכים חומציים מתעשיות מסוימות ומנקזי כריית חומצות מכילים בעיקר חומצות: הידרוכלורית (HCl), גופרתית (H ₂ SO ₄ ), חנקן (HNO ₃ ) והידרופלורי (HF).

התעשייה המתכת, הפלסטיקה, הצבעים, חומרי הנפץ, התרופות והשרף הם מחוללי פריקת חומצות.

איור 3. פריקה של שפכים תעשייתיים. מקור: נייג'ל ווילי, באמצעות ויקימדיה Commons

פליטות

פליטת דו תחמוצת הפחמן (CO ₂ ), דו תחמוצת הגופרית (SO ₂ ) ותחמוצות חנקן (NO, NO ₂ ) לאטמוספירה, מהבעירה של דלקים מאובנים כמו פחם, נפט וגז טבעי, אינן גורמות רק מההתחממות הגלובלית של כדור הארץ, אלא מגשם חומצי.

פליטת CO ₂ גורמת גם להחמצת האוקיינוסים וגופי מים מתוקים לפני השטח (אגמים ונהרות), בעיה סביבתית בעלת ממדים קטסטרופלים.

דשנים

לשימוש ממושך בדשנים אורגניים המכילים חנקן אמוניה וסופרפוספטים יש השפעה שיורית של החמצת הקרקעות.

כמו כן, יישום כמויות גדולות של חומר אורגני על קרקעות לחות מאוד מייצר החמצה כתוצאה מהשפעת חומצות הומיות וחומצות אורגניות אחרות הנוצרות.

בין הבעיות הסביבתיות המדאיגות ביותר הנוצרות מחומרים חומציים, נזכיר גשם חומצי, החמצת קרקעות והחמצת האוקיינוסים היבשתיים.

גשם חומצי

גזי דו תחמוצת הגופרית (SO ₂ ) ותחמוצות חנקן (NO ו- NO ₂ ), המיוצרים בעירה של דלקים מאובנים בתעשיות, תחנות כוח, הובלה ימית, ימית ויבשתית, ובהתכה למיצוי מתכות. , הם הגורם לכך שהמשקעים הגשומים הם חומציים.

באיזור הטרופוספירה SO ₂ עובר חמצון ליצירת חומצה גופרתית (H ₂ SO ₄ ), חומצה חזקה, וגם תחמוצות חנקן הופכות לחומצה חנקתית, חומצה חזקה נוספת.

כאשר יורד גשם, חומצות אלה הקיימות באטמוספרה בצורה של אירוסולים משולבות במי הגשם ומחמצות אותן.

בניינים

מי גשם חומציים מאכלים מבנים, גשרים ומונומנטים, שכן הם מגיבים עם סידן פחמתי (CaCO ₃ ) מאבני גיר בבניינים ושיש ובמתכות. גשם חומצי מחמיר גם קרקעות וגופי מים על פני כדור הארץ.

איור 4. איור 4. נזק למבנים שנוצרו כתוצאה מגשם חומצי, גרגולת הקתדרלה של נוטרדאם (פריז, צרפת) מראה נזק בגב. מקור: מייקל ריב, באמצעות ויקימדיה Commons

מתכות באדמה

גשם חומצי משנה את הרכב האדמה, מעביר מתכות כבדות רעילות לתמיסת האדמה ולמי תהום.

בערכי pH חומציים מאוד מתרחשת שינוי אינטנסיבי במינרלי האדמה, בגלל עקירה של קטיונים על ידי יוני H ⁺ שנמצאים בריכוזים גבוהים. זה מייצר חוסר יציבות במבנה האדמה, ריכוזים גבוהים של יסודות רעילים וזמינות נמוכה של חומרים מזינים לצמחים.

קרקעות חומציות עם pH נמוך מ -5 מכילות ריכוזים גבוהים ורעילים להתפתחות צמחים של אלומיניום (Al), מנגן (Mn) וברזל (Fe).

בנוסף, זמינות החומרים המזינים אשלגן (K), זרחן (P), גופרית (S), נתרן (Na), מוליבדן (Mo), סידן (Ca) ומגנזיום (Mg) מופחתת במיוחד.

מיקרואורגניזמים

מצבים חומציים אינם מאפשרים התפתחות של מיקרואורגניזמים בקרקע (בעיקר חיידקים), שהם פירוק של חומר אורגני.

חיידקים מקבעים חנקן מתפקדים בצורה אופטימלית בערכי pH בין 7 ל 6.5; קצב קיבועו יורד באופן דרמטי כאשר ה- pH נמוך מ- 6.

מיקרואורגניזמים גם מעדיפים צבירה של חלקיקי אדמה, המקדמת מבנה, אוורור וניקוז אדמה טוב, החיוניים לגידול צמחים.

החמצת אוקיינוסים, אגמים ונהרות

החמצת מי השטח - אוקיינוסים, אגמים ונהרות - מופקת בעיקר על ידי ספיגת CO ₂ שמקורו בשריפת דלקים מאובנים.

מי פני השטח של כדור הארץ פועלים כיורים טבעיים עבור CO ₂ אטמוספרי. בפרט, האוקיינוסים מהווים את כיור הפחמן הדו-חמצני הגדול של כדור הארץ. CO ₂ נספג על ידי מים ומגיב איתו ומייצר חומצה פחמנית (H ₂ CO ₃ ):

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

חומצה פחמנית מתנתקת במים, ותורמת יוני H ⁺ למי האוקיאנוס:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

ריכוזים מוגזמים של יוני H ⁺ מייצרים עלייה בחומציות של המים הימיים של הפלנטה.

מערכות אקולוגיות ימיות

חומציות עודפת זו משפיעה באופן דרמטי על מערכות אקולוגיות ימיות, ובמיוחד על האורגניזמים היוצרים שלדי גזע סידן קרבונט (קונכיות, קונכיות ומבנים תומכים או מגנים אחרים), מכיוון שיוני H ⁺ מפנים סידן מפחממת וממיסים אותה. , מונע את היווצרותם.

מינים של אלמוגים, צדפות, צדפות, קיפודי ים, סרטנים ופלנקטון עם שלדי exos מושפעים ישירות מההחמצה של האוקיינוסים.

החיים של כל המינים הימיים תלויים במידה רבה בשוניות האלמוגים, מכיוון שהם האזורים המגוונים הביולוגיים הגדולים ביותר בים. חלק גדול מהחי החי הקטן יותר מפלט ומקלט ומתגורר בו ומשמש כמזון לצרכנים המשניים של המערכת האקולוגית הימית, כמו דגים, לוויתנים ודולפינים.

החמצה עקב עודף CO ₂ באטמוספירה של כדור הארץ מהווה איום רציני על המערכת האקולוגית הימית כולה. ההיסטוריה של כוכב הלכת מעולם לא רשמה תהליך החמצת האוקיאנוס בשיעורים הנוכחיים - הגבוה ביותר ב -300 מיליון השנים האחרונות - מה שמוריד גם את יכולתו ככיור ל- CO ₂ .

-בעיות סביבתיות כתוצאה מאלקליזציה: מקורות

תעשייה וכרייה

חומרי הניקוי והסבון, הטקסטיל, הצביעה, ייצור הנייר והתרופות, בין היתר, מייצרים מי קולחין בסיסיים המכילים בעיקר נתרן הידרוקסיד (NaOH), בסיס חזק ובסיסים אחרים כמו נתרן קרבונט (Na ₂ CO) ₃ ) שהוא בסיס חלש.

הטיפול בבוקסיט המינרלי עם NaOH למיצוי אלומיניום מייצר בוץ אדום מאוד אלקליין. גם מיצוי נפט והתעשייה הפטרוכימית מייצרים קולחים אלקליין.

הבעיה הסביבתית העיקרית המיוצרת על ידי חומרים בסיסיים היא בסיסית של קרקעות.

בסיס בסיס

קרקעות אלקליות הן בעלות ערכי pH העומדים על 8.5, הן בעלות מבנה ירוד מאוד, עם חלקיקים מפוזרים ושכבות רעיות קומפקטיות בגודל 0.5-1 מטר, המונעות גידול שורשים והסתננות, נקב וניקוז מים.

הם מציגים ריכוזים רעילים של נתרן (Na) ובור (B) והם קרקעות עקרות ביותר.

איור 5. אדמה אלקלית. מקור: Pixabay.com

הפניות

1. Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG and Posch, M. (2002) ניתוח עולמי של החמצה והעברת יתר על מערכות אקולוגיות יבשתיות. זיהום מים, אוויר וקרקע. 41,349-382.
2. Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA ו- Kleypas, JA (2009). החמצת האוקיאנוס: הסקירה השנתית השנייה של CO ₂ של מדעי הים. 1, 169-192.
3. Ghassemi, F., Jakeman, AJ ו- Nix, HA (1995). מלחת משאבי קרקע ומים: גורמים אנושיים, מידותיהם, ניהולם ומחקרי מקרה. CAB International, וולינפורד, בריטניה. 544 עמ '.
4. Kleypas, JA ייטס, KK (2009). שוניות אלמוגים והחמצת אוקיינוסים. אוקיאנוגרפיה. 22,108-117.
5. מייסון, סי (2002). האקולוגיה של זיהום מים מתוקים. פירסון חינוך בע"מ. 400 עמ '.