PROBLEMEN MET ZURE EN BASISCHE STOFFEN IN HET MILIEU - MILIEU - 2026

De belangrijkste problemen die verband houden met zure en basische stoffen die invloed hebben op het milieu, houden rechtstreeks verband met de pH-veranderingen die ze veroorzaken en hun indirecte of directe effect op levende wezens.

Zowel zure als basische stoffen kunnen ernstige milieuproblemen veroorzaken; met name verzuring van het milieu veroorzaakt de problemen van zure regen, verzuring van oceanen, zoetwaterlichamen en bodems. Alkalinisatie manifesteert zich vooral in bodemveranderingen naar basische pH.

Figuur 1. Bos aangetast door zure regen. Bron: Lovecz, van Wikimedia Commons

Een milieuprobleem kan worden gedefinieerd als een situatie die de integriteit van een ecosysteem bedreigt en die optreedt als gevolg van een verstoring van de natuurlijke omgeving.

Menselijke activiteit heeft extreme milieuproblemen veroorzaakt. De huidige productiewijze, met intensief gebruik van natuurlijke hulpbronnen en een overbelasting van verontreinigende stoffen, schendt het draagvermogen en de veerkracht van het milieu.

De unieke manieren om grote stukken land aan te passen, enorme hoeveelheden giftige stoffen in de atmosfeer uit te stoten en waterlichamen in zeer korte perioden aan te tasten en dramatische gevolgen voor het milieu te hebben, zijn exclusief voor de menselijke soort.

Zure stoffen worden in het milieu geloosd via sommige industriële effluenten, mijnbouwactiviteiten, het gebruik van bodemverzurende meststoffen en gasemissies die reageren met regenwater of luchtvochtigheid waarbij zure verbindingen ontstaan.

Figuur 2. Productie van vervuilende industriële emissies. Bron: pixabay.com.

Basische of alkalische stoffen kunnen ook afkomstig zijn van verschillende industriële effluenten en mijnactiviteiten.

Welke problemen met zure en basische stoffen zijn van invloed op het milieu?

-Milieuproblemen door verzuring: bronnen

Afvalwater

Zure effluenten van sommige industrieën en afvoeren van zure mijnbouw bevatten voornamelijk zuren: zoutzuur (HCl), zwavelzuur (H ₂ SO ₄ ), salpeterzuur (HNO ₃ ) en fluorwaterstofzuur (HF).

De metallurgische industrie, kunststoffen, kleurstoffen, explosieven, farmaceutische producten en harsindustrieën zijn producenten van zure lozingen.

Figuur 3. Lozing van industrieel afvalwater. Bron: Nigel Wylie, via Wikimedia Commons

Uitstoot

De uitstoot van kooldioxide (CO ₂ ), zwaveldioxide (SO ₂ ) en stikstofoxiden (NO, NO ₂ ) in de atmosfeer door de verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool, olie en aardgas, is geen oorzaak alleen door opwarming van de aarde, maar door zure regen.

CO ₂ -emissies leiden ook tot verzuring van de oceanen en zoetwaterlichamen (meren en rivieren), een milieuprobleem van catastrofale omvang.

Meststoffen

Langdurig gebruik van anorganische meststoffen die ammoniakstikstof en superfosfaten bevatten, hebben een resteffect van verzuring van de bodems.

Ook veroorzaakt het aanbrengen van grote hoeveelheden organisch materiaal op zeer vochtige bodems verzuring door het effect van humuszuren en andere gegenereerde organische zuren.

Als een van de meest zorgwekkende milieuproblemen die door zure stoffen worden veroorzaakt, noemen we zure regen, verzuring van bodems en verzuring van de terrestrische oceanen.

Zure regen

Zwaveldioxidegassen (SO ₂ ) en stikstofoxiden (NO en NO ₂ ), geproduceerd bij de verbranding van fossiele brandstoffen in industrieën, energiecentrales, lucht-, zee- en landtransport, en bij het smelten voor de winning van metalen , zijn de oorzaak dat de regenachtige neerslag zuur is.

In de troposfeer ondergaat SO ₂ oxidatie tot zwavelzuur (H ₂ SO ₄ ), een sterk zuur, en stikstofoxiden worden ook omgezet in salpeterzuur, een ander sterk zuur.

Bij regen worden deze in de atmosfeer aanwezige zuren in de vorm van aërosolen in het regenwater opgenomen en verzuren dit.

Gebouwen

Zuur regenwater tast gebouwen, bruggen en monumenten aan omdat het reageert met calciumcarbonaat (CaCO ₃ ) uit kalksteen in gebouwen en marmer en met metalen. Zure regen verzuurt ook de bodem en watermassa's op de planeet.

Figuur 4. Schade aan gebouwen veroorzaakt door zure regen, waterspuwer van de kathedraal van Notre Dame (Parijs, Frankrijk) met schade aan de achterkant. Bron: Michael Reeve, via Wikimedia Commons

Metalen in de bodem

Zure regen verandert de samenstelling van de bodem, verdringt giftige zware metalen in de bodemoplossing en in het grondwater.

Bij zeer zure pH-waarden treedt een sterke verandering van de bodemmineralen op, door verdringing van kationen door de in hoge concentraties aanwezige H ⁺ -ionen . Dit leidt tot instabiliteit in de bodemstructuur, hoge concentraties aan giftige elementen en een lage beschikbaarheid van voedingsstoffen voor planten.

Zure bodems met een pH lager dan 5 bevatten hoge en giftige concentraties voor de plantontwikkeling van aluminium (Al), mangaan (Mn) en ijzer (Fe).

Bovendien is de beschikbaarheid van de voedingsstoffen kalium (K), fosfor (P), zwavel (S), natrium (Na), molybdeen (Mo), calcium (Ca) en magnesium (Mg) aanzienlijk verminderd.

Micro-organismen

Zure omstandigheden staan ​​de ontwikkeling van bodemmicro-organismen (voornamelijk bacteriën), die organisch materiaal afbreken, niet toe.

Stikstofbindende bacteriën functioneren optimaal bij pH-waarden tussen 7 en 6,5; de fixatiesnelheid daalt dramatisch wanneer de pH lager is dan 6.

Micro-organismen bevorderen ook de aggregatie van bodemdeeltjes, wat de structurering, beluchting en goede bodemdrainage bevordert, essentieel voor plantengroei.

Verzuring van oceanen, meren en rivieren

De verzuring van oppervlaktewateren - oceanen, meren en rivieren - wordt voornamelijk veroorzaakt door de opname van CO ₂ die afkomstig is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Het oppervlaktewater van de planeet fungeert als natuurlijke put voor atmosferische CO ₂ . In het bijzonder vormen de oceanen de grote kooldioxide-put van de aarde. CO ₂ wordt geabsorbeerd door water en reageert ermee, waarbij koolzuur (H ₂ CO ₃ ) ontstaat :

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Koolzuur dissocieert in water en draagt ​​H ⁺ -ionen bij aan oceaanwater:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

Overmatige concentraties van H ⁺ -ionen veroorzaken een toename van de zuurgraad van het zeewater van de planeet.

Mariene ecosystemen

Deze overmatige zuurgraad heeft een dramatische invloed op mariene ecosystemen en in het bijzonder op de organismen die exoskeletten van calciumcarbonaat vormen (schelpen, schelpen en andere ondersteunende of beschermende structuren), aangezien H ⁺ -ionen calcium uit carbonaat verdringen en oplossen. , waardoor hun vorming wordt voorkomen.

De soorten koralen, oesters, kokkels, zee-egels, krabben en plankton met exoskeletten worden het meest direct beïnvloed door de verzuring van de oceanen.

Het leven van alle mariene soorten is grotendeels afhankelijk van koraalriffen, aangezien dit de gebieden zijn met de grootste biodiversiteit in de zee. Veel van de kleinere fauna zoeken hun toevlucht en leven daar, die als voedsel dienen voor secundaire consumenten van het mariene ecosysteem, zoals vissen, walvissen en dolfijnen.

Verzuring door een teveel aan CO ₂ in de atmosfeer van de aarde vormt een ernstige bedreiging voor het gehele mariene ecosysteem. In de geschiedenis van de planeet is nog nooit een proces van oceaanverzuring opgetekend met het huidige tempo - het hoogste in de afgelopen 300 miljoen jaar - waardoor ook haar capaciteit als opslagplaats voor CO ₂ afneemt .

-Milieuproblemen door alkalisatie: bronnen

Industrieel en mijnbouw

De was- en zeep-, textiel-, verf-, papierfabricage- en farmaceutische industrieën genereren onder meer basisafvalwater dat voornamelijk natriumhydroxide (NaOH), sterke basen en andere basen zoals natriumcarbonaat (Na ₂ CO ₃ ), wat een zwakke basis is.

Behandeling van het mineraal bauxiet met NaOH voor de extractie van aluminium, genereert sterk alkalische rode modder. Ook oliewinning en de petrochemische industrie produceren alkalische effluenten.

Het belangrijkste milieuprobleem dat door basische stoffen wordt veroorzaakt, is de alkalisatie van bodems.

Bodemalkalisatie

Alkalische bodems hebben pH-waarden hoger dan 8,5, hebben een zeer slechte structuur, met verspreide deeltjes en compacte kalklagen tussen 0,5 en 1 meter diep, die wortelgroei en infiltratie, percolatie en afvoer van water voorkomen.

Ze vertonen giftige concentraties natrium (Na) en boor (B) en zijn zeer onvruchtbare bodems.

Figuur 5. Alkalische grond. Bron: Pixabay.com

Referenties

1. Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG en Posch, M. (2002) Een globale analyse van verzuring en eutrofiëring op terrestrische ecosystemen. Water-, lucht- en bodemverontreiniging. 41.349-382.
2. Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA en Kleypas, JA (2009). Verzuring van de oceaan: The other CO ₂ Annual Review of Marine Sciences. 1, 169-192.
3. Ghassemi, F., Jakeman, AJ en Nix, HA (1995). Verzilting van land- en watervoorraden: menselijke oorzaken, omvang, beheer en casestudy's. CAB International, Wallinford, VK. 544pp.
4. Kleypas, JA en Yates, KK (2009). Koraalriffen en oceaanverzuring. Oceanografie. 22,108-117.
5. Mason, C. (2002). De ecologie van zoetwaterverontreiniging. Pearson Education Limited. 400 pp.