Quali problemi legati alle sostanze acide e basiche hanno un impatto sull'ambiente?
I principali problemi legati alle sostanze acide e basiche che hanno un impatto sull'ambiente sono direttamente associati ai cambiamenti del pH che essi inducono e al loro effetto indiretto o diretto sugli esseri viventi.
Sia le sostanze acide che quelle basiche possono generare seri problemi ambientali; In particolare, l'acidificazione ambientale causa problemi di piogge acide, acidificazione degli oceani, corpi di acqua dolce e terreni. L'alcalinizzazione si manifesta soprattutto nei cambiamenti del terreno a pH basico.
Un problema ambientale può essere definito come una situazione che minaccia l'integrità di qualsiasi ecosistema e che si verifica a seguito di un disturbo dell'ambiente naturale.
L'attività umana ha causato problemi ambientali estremi. L'attuale modalità di produzione, con un uso intensivo delle risorse naturali e il sovraccarico di sostanze inquinanti, sta violando la capacità di carico e la resilienza dell'ambiente.
I modi unici di modificare vaste aree di terra, di emettere grandi quantità di sostanze tossiche nell'atmosfera e di influenzare i corpi idrici, in brevissimi periodi e generando impatti drammatici sull'ambiente, sono unici per la specie umana.
Le sostanze acide vengono scaricate nell'ambiente attraverso alcuni scarichi industriali, dall'attività mineraria, l'uso di fertilizzanti solidi acidificanti e le emissioni di gas che reagiscono con l'acqua piovana o con l'umidità dell'aria producendo composti acidi.
Le sostanze basiche o alcaline possono anche provenire da vari effluenti industriali e attività minerarie.
Problemi ambientali dovuti all'acidificazione
Fonti di acidificazione
effluente
Gli effluenti acidi di alcune industrie e gli scarichi delle miniere di acido contengono principalmente acidi: cloridrico (HCl), solforico (H 2 SO 4 ), nitrico (HNO 3 ) e idrofluorico (HF).
Le industrie metallurgiche, plastiche, coloranti, esplosivi, farmaceutici e delle resine generano fuoriuscite di acido.
emissioni
Le emissioni di anidride carbonica (CO 2 ), biossido di zolfo (SO 2 ) e ossidi di azoto (NO, NO 2 ) nell'atmosfera, dalla combustione di combustibili fossili come carbone, petrolio e gas naturale, sono la causa solo il riscaldamento globale del pianeta, ma la pioggia acida.
Le emissioni di CO 2 causano anche l'acidificazione degli oceani e dei corpi di acqua dolce superficiale (laghi e fiumi), un problema ambientale di dimensioni catastrofiche.
fertilizzanti
L'uso prolungato di fertilizzanti inorganici contenenti azoto ammoniacale e superfosfati ha un effetto residuo di acidificazione dei terreni.
Inoltre, l'applicazione di grandi quantità di materia organica su terreni molto umidi produce acidificazione a causa dell'effetto degli acidi umici e di altri acidi organici generati.
Tra i problemi ambientali più preoccupanti generati dalle sostanze acide, citeremo le piogge acide, l'acidificazione dei suoli e l'acidificazione degli oceani terrestri.
Pioggia acida
I gas anidride solforosa (SO 2 ) e ossidi di azoto (NO e NO 2 ), prodotti nella combustione di combustibili fossili in industrie, centrali elettriche, trasporto aereo, marittimo e terrestre e nella fusione per l'estrazione di metalli, sono la causa delle precipitazioni piovose che sono acide.
Nella troposfera, l'SO 2 subisce l'ossidazione per formare acido solforico (H 2 SO 4 ), acido forte e gli ossidi di azoto vengono anche trasformati in acido nitrico, un altro acido forte.
Quando piove, questi acidi presenti nell'atmosfera sotto forma di aerosol vengono incorporati nell'acqua piovana e acidificati.
edifici
L'acqua piovana acida corrode gli edifici, i ponti e i monumenti, poiché reagisce con il carbonato di calcio (CaCO 3 ) dalla costruzione di calcare e marmo e metalli. Anche la precipitazione acida delle piogge acidifica il suolo e i corpi idrici del pianeta.
Acidificazione di suoli e acque sotterranee
Metalli nel suolo
La pioggia acida altera la composizione del suolo, sposta i metalli pesanti tossici nella soluzione del suolo e nelle acque sotterranee.
A valori di pH molto acidi, si verifica un'intensa alterazione dei minerali del suolo, a causa dello spostamento dei cationi da parte degli ioni H + presenti in alte concentrazioni. Ciò genera instabilità nella struttura del suolo, alte concentrazioni di elementi tossici e scarsa disponibilità di nutrienti per le piante.
Suoli acidi con pH inferiore a 5 contengono concentrazioni elevate e tossiche per lo sviluppo della pianta di alluminio (Al), manganese (Mn) e ferro (Fe).
Inoltre, la disponibilità delle piante di nutrienti potassio (K), fosforo (P), zolfo (S), sodio (Na), molibdeno (Mo), calcio (Ca) e magnesio (Mg) è marcatamente ridotta.
microrganismi
Le condizioni acide non consentono lo sviluppo di microrganismi del suolo (principalmente batteri), che sono decompositori di materia organica.
I batteri che fissano l'azoto funzionano in modo ottimale a valori di pH tra 7 e 6, 5; il suo tasso di fissazione diminuisce drasticamente quando il pH è inferiore a 6.
I microrganismi favoriscono anche l'aggregazione delle particelle del suolo, che promuove la strutturazione, l'aerazione e il buon drenaggio del suolo, essenziale per la crescita delle piante.
Acidificazione di oceani, laghi e fiumi
L'acidificazione delle acque superficiali - oceani, laghi e fiumi - è principalmente prodotta dall'assorbimento di CO 2 che deriva dalla combustione di combustibili fossili.
Le acque superficiali del pianeta agiscono come pozzi naturali per la CO2 atmosferica. In particolare, gli oceani sono il grande sink di anidride carbonica sulla Terra. La CO 2 viene assorbita dall'acqua e reagisce con essa per produrre acido carbonico (H 2 CO 3 ):
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
L'acido carbonico si dissocia in acqua, contribuendo con ioni H + all'acqua degli oceani:
H 2 CO 3 + H 2 O → H + + HCO 3 -
Le eccessive concentrazioni di ioni H + producono un aumento dell'acidità delle acque marine del pianeta.
Ecosistemi marini
Questo eccesso di acidità colpisce drammaticamente gli ecosistemi marini e in particolare gli organismi che formano esoscheletri di carbonato di calcio (gusci, conchiglie e altre strutture di supporto o di protezione), poiché gli ioni H + spostano il calcio dal carbonato e lo dissolvono, impedendo la loro formazione.
Le specie di coralli, ostriche, vongole, ricci di mare, granchi e plancton con esoscheletro, sono le più colpite direttamente dall'acidificazione degli oceani.
La vita di tutte le specie marine dipende in gran parte dalle barriere coralline, poiché sono le aree con la maggiore biodiversità del mare. Lì, una grande parte della fauna più piccola vive e si rifugia, servendo da cibo per i consumatori secondari dell'ecosistema marino, come pesci, balene e delfini.
L'acidificazione per eccesso di CO 2 nell'atmosfera terrestre costituisce una seria minaccia per l'intero ecosistema marino. La storia del pianeta non ha mai registrato un processo di acidificazione dell'oceano ai tassi attuali - il più alto degli ultimi 300 milioni di anni - che diminuisce anche la sua capacità come un sink di CO 2 .
Problemi ambientali dovuti ad alcalinizzazione
Fonti di alcalinizzazione
Industriale e minerario
Le industrie di detersivi e saponi, tessuti, tintura, fabbricazione della carta e farmaceutica, tra gli altri, generano effluenti basici contenenti principalmente idrossido di sodio (NaOH), base forte e altre basi come carbonato di sodio (Na 2 CO 3 ), che è una base debole.
Il trattamento del minerale di bauxite con NaOH per l'estrazione dell'alluminio genera fanghi rossi altamente alcalini. Anche l'estrazione di petrolio e l'industria petrolchimica producono effluenti alcalini.
Il principale problema ambientale prodotto dalle sostanze di base è l'alcalinizzazione dei terreni.
Alcalinizzazione del suolo
I suoli alcalini hanno valori di pH superiori a 8, 5, hanno una struttura molto povera, con particelle disperse e strati calcarei compatti tra 0, 5 e 1 metro di profondità, che impediscono la crescita delle radici e l'infiltrazione, la percolazione e il drenaggio dell'acqua.
Hanno concentrazioni tossiche di sodio (Na) e boro (B) e sono terreni altamente sterili.
