ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสารที่เป็นกรดและสารพื้นฐานในสิ่งแวดล้อม - สิ่งแวดล้อม - 2025

ปัญหาหลักที่เกี่ยวข้องกับการที่เป็นกรดและพื้นฐานสารที่ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับค่า pH เปลี่ยนแปลงที่พวกเขาก่อให้เกิดและผลกระทบทางอ้อมหรือโดยตรงของพวกเขาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต

ทั้งสารที่เป็นกรดและสารพื้นฐานสามารถสร้างปัญหาสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงได้ โดยเฉพาะสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดทำให้เกิดปัญหาฝนกรดการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรแหล่งน้ำจืดและดิน การทำให้เป็นด่างปรากฏโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเปลี่ยนแปลงค่า pH พื้นฐานของดิน

รูปที่ 1. ป่าที่ได้รับผลกระทบจากฝนกรด ที่มา: Lovecz จาก Wikimedia Commons

ปัญหาสิ่งแวดล้อมสามารถกำหนดได้ว่าเป็นสถานการณ์ที่คุกคามความสมบูรณ์ของระบบนิเวศใด ๆ และเกิดขึ้นเนื่องจากการรบกวนในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ

กิจกรรมของมนุษย์ก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างมาก รูปแบบการผลิตในปัจจุบันซึ่งมีการใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างเข้มข้นและมีมลพิษมากเกินไปกำลังละเมิดขีดความสามารถในการรองรับและความยืดหยุ่นของสิ่งแวดล้อม

วิธีที่ไม่เหมือนใครในการปรับเปลี่ยนพื้นที่ขนาดใหญ่การปล่อยสารพิษจำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศและการส่งผลกระทบต่อแหล่งน้ำในช่วงเวลาสั้น ๆ และสร้างผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมนั้นมีไว้สำหรับเผ่าพันธุ์มนุษย์เท่านั้น

สารที่เป็นกรดจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านทางน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมกิจกรรมการขุดการใช้ปุ๋ยที่ทำให้ดินเป็นกรดและการปล่อยก๊าซที่ทำปฏิกิริยากับน้ำฝนหรือความชื้นในอากาศซึ่งทำให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรด

รูปที่ 2. การผลิตที่ปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม ที่มา: pixabay.com.

สารพื้นฐานหรืออัลคาไลน์ยังมาจากน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมและกิจกรรมการขุดต่างๆ

ปัญหาใดที่เกี่ยวข้องกับสารที่เป็นกรดและสารพื้นฐานที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

- ปัญหาสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการทำให้เป็นกรด: แหล่งที่มา

น้ำทิ้ง

น้ำทิ้งจากกรดจากอุตสาหกรรมบางประเภทและท่อระบายน้ำในการขุดกรดประกอบด้วยกรดเป็นหลัก ได้แก่ ไฮโดรคลอริก (HCl) ซัลฟูริก (H ₂ SO ₄ ) ไนตริก (HNO ₃ ) และไฮโดรฟลูออริก (HF)

อุตสาหกรรมโลหะพลาสติกสีย้อมวัตถุระเบิดยาและเรซินเป็นตัวสร้างการปล่อยกรด

รูปที่ 3. การปล่อยน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรม ที่มา: Nigel Wylie ผ่าน Wikimedia Commons

การปล่อย

การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂ ) และไนโตรเจนออกไซด์ (NO, NO ₂ ) สู่ชั้นบรรยากาศจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นถ่านหินน้ำมันและก๊าซธรรมชาติไม่ได้เป็นสาเหตุ จากภาวะโลกร้อนเท่านั้น แต่มาจากฝนกรด

การปล่อย CO ₂ยังนำไปสู่การทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรและแหล่งน้ำจืดบนผิวน้ำ (ทะเลสาบและแม่น้ำ) ซึ่งเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีขนาดมหันตภัย

ปุ๋ย

การใช้ปุ๋ยอนินทรีย์ที่มีแอมโมเนียไนโตรเจนและ superphosphates เป็นเวลานานมีผลตกค้างในการทำให้ดินเป็นกรด

นอกจากนี้การใช้อินทรียวัตถุจำนวนมากกับดินที่ชื้นมากจะทำให้เกิดความเป็นกรดเนื่องจากผลของกรดฮิวมิกและกรดอินทรีย์อื่น ๆ ที่สร้างขึ้น

ในบรรดาปัญหาสิ่งแวดล้อมที่น่าเป็นห่วงที่สุดที่เกิดจากสารที่เป็นกรดเราจะกล่าวถึงฝนกรดการทำให้ดินเป็นกรดและการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรบนบก

ฝนกรด

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂ ) และไนโตรเจนออกไซด์ (NO และ NO ₂ ) ที่ผลิตจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในอุตสาหกรรมโรงไฟฟ้าอากาศการเดินเรือและการขนส่งทางบกและในการถลุงแร่เพื่อสกัดโลหะ เป็นสาเหตุของการตกตะกอนของฝนที่มีสภาพเป็นกรด

ในโทรโพสเฟียร์ SO ₂ผ่านการออกซิเดชั่นเพื่อสร้างกรดซัลฟิวริก (H ₂ SO ₄ ) กรดแก่และไนโตรเจนออกไซด์จะเปลี่ยนเป็นกรดไนตริกซึ่งเป็นกรดแก่อีกชนิดหนึ่ง

เมื่อฝนตกกรดเหล่านี้ที่มีอยู่ในบรรยากาศในรูปของละอองลอยจะรวมอยู่ในน้ำฝนและทำให้เป็นกรด

อาคาร

น้ำฝนที่เป็นกรดกัดกร่อนอาคารสะพานและอนุสาวรีย์เนื่องจากทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO ₃ ) จากหินปูนในอาคารหินอ่อนและโลหะ ฝนกรดยังทำให้ดินและแหล่งน้ำบนโลกเป็นกรด

รูปที่ 4. ความเสียหายต่ออาคารที่เกิดจากฝนกรดการ์กอยล์ของมหาวิหารนอเทรอดาม (ปารีสฝรั่งเศส) แสดงความเสียหายด้านหลัง ที่มา: Michael Reeve ผ่าน Wikimedia Commons

โลหะในดิน

ฝนกรดจะเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของดินแทนที่โลหะหนักที่เป็นพิษลงในสารละลายดินและลงสู่น้ำใต้ดิน

ที่ค่า pH ที่เป็นกรดมากจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงของแร่ธาตุในดินเนื่องจากการแทนที่ของไอออนบวกโดยไอออน H ^{+ ที่}มีอยู่ในความเข้มข้นสูง สิ่งนี้ก่อให้เกิดความไม่มั่นคงในโครงสร้างของดินธาตุพิษที่มีความเข้มข้นสูงและมีธาตุอาหารสำหรับพืชต่ำ

ดินที่เป็นกรดที่มี pH ต่ำกว่า 5 มีความเข้มข้นสูงและเป็นพิษต่อการพัฒนาพืชของอลูมิเนียม (Al) แมงกานีส (Mn) และเหล็ก (Fe)

นอกจากนี้ความพร้อมของสารอาหารโพแทสเซียม (K) ฟอสฟอรัส (P) กำมะถัน (S) โซเดียม (Na) โมลิบดีนัม (Mo) แคลเซียม (Ca) และแมกนีเซียม (Mg) จะลดลงอย่างเห็นได้ชัด

จุลินทรีย์

สภาวะที่เป็นกรดไม่อนุญาตให้มีการพัฒนาจุลินทรีย์ในดิน (ส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรีย) ซึ่งเป็นตัวย่อยสลายอินทรียวัตถุ

แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนทำงานได้ดีที่สุดที่ค่า pH ระหว่าง 7 ถึง 6.5; อัตราการตรึงจะลดลงอย่างมากเมื่อ pH น้อยกว่า 6

จุลินทรีย์ยังให้ความสำคัญกับการรวมตัวของอนุภาคดินซึ่งส่งเสริมการจัดโครงสร้างการเติมอากาศและการระบายน้ำในดินที่ดีซึ่งจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช

ความเป็นกรดของมหาสมุทรทะเลสาบและแม่น้ำ

ความเป็นกรดของผิวน้ำ ได้แก่ มหาสมุทรทะเลสาบและแม่น้ำส่วนใหญ่เกิดจากการดูดซับ CO ₂ที่มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล

พื้นผิวของดาวเคราะห์ทำหน้าที่เป็นอ่างธรรมชาติสำหรับ CO _{2 ใน}ชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมหาสมุทรเป็นแหล่งกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขนาดใหญ่ของโลก CO ₂ถูกดูดซึมโดยน้ำและทำปฏิกิริยากับมันผลิตกรดคาร์บอนิก (H ₂ CO ₃ ):

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

กรดคาร์บอนิกแยกตัวในน้ำทำให้ H ⁺ไอออนกับน้ำทะเล:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

ความเข้มข้นของไอออน H ^{+ ที่}มากเกินไปทำให้ความเป็นกรดของน้ำทะเลของดาวเคราะห์เพิ่มขึ้น

ระบบนิเวศทางทะเล

ความเป็นกรดที่มากเกินไปนี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบบนิเวศทางทะเลและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งมีชีวิตที่ก่อตัวเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต exoskeletons (เปลือกหอยเปลือกหอยและโครงสร้างรองรับหรือป้องกันอื่น ๆ ) เนื่องจาก H ⁺ไอออนจะแทนที่แคลเซียมจากคาร์บอเนตและละลาย ป้องกันการก่อตัวของพวกเขา

ชนิดของปะการังหอยนางรมหอยเม่นทะเลปูและแพลงก์ตอนที่มีโครงกระดูกภายนอกได้รับผลกระทบโดยตรงมากที่สุดจากการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทร

ชีวิตของสัตว์ทะเลทุกชนิดขึ้นอยู่กับแนวปะการังเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากเป็นพื้นที่ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพมากที่สุดในทะเล สัตว์ขนาดเล็กส่วนใหญ่หลบภัยและอาศัยอยู่ที่นั่นทำหน้าที่เป็นอาหารสำหรับผู้บริโภครองของระบบนิเวศทางทะเลเช่นปลาปลาวาฬและโลมา

การเป็นกรดเนื่องจาก CO _{2 ที่}มากเกินไปในชั้นบรรยากาศของโลกถือเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อระบบนิเวศทางทะเลทั้งหมด ประวัติศาสตร์ของโลกไม่เคยมีการบันทึกกระบวนการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรในอัตราปัจจุบันซึ่งสูงที่สุดในช่วง 300 ล้านปีที่ผ่านมาซึ่งทำให้ความสามารถในการจมของ CO ₂ลดลงด้วย

- ปัญหาสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการทำให้เป็นด่าง: แหล่งที่มา

อุตสาหกรรมและเหมืองแร่

อุตสาหกรรมผงซักฟอกและสบู่สิ่งทอการย้อมสีการทำกระดาษและเภสัชกรรมเป็นต้นทำให้เกิดน้ำทิ้งขั้นพื้นฐานที่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เป็นหลักฐานที่แข็งแรงและฐานอื่น ๆ เช่นโซเดียมคาร์บอเนต (Na ₂ CO ₃ ) ซึ่งเป็นฐานที่อ่อนแอ

การบำบัดแร่อะลูมิเนียมด้วย NaOH สำหรับการสกัดอะลูมิเนียมทำให้เกิดโคลนสีแดงที่เป็นด่างสูง นอกจากนี้การสกัดน้ำมันและอุตสาหกรรมปิโตรเคมีก็ผลิตน้ำทิ้งอัลคาไลน์

ปัญหาสิ่งแวดล้อมหลักที่เกิดจากสารพื้นฐานคือการทำให้ดินเป็นด่าง

การทำให้เป็นด่างของดิน

ดินอัลคาไลน์มีค่า pH มากกว่า 8.5 มีโครงสร้างที่ไม่ดีมากโดยมีอนุภาคกระจัดกระจายและชั้นปูนขนาดเล็กที่มีความลึก 0.5 ถึง 1 เมตรซึ่งป้องกันการเติบโตของรากและการแทรกซึมการซึมผ่านและการระบายน้ำ

มีความเข้มข้นของโซเดียม (Na) และโบรอน (B) ที่เป็นพิษและเป็นดินที่มีบุตรยากสูง

รูปที่ 5. ดินอัลคาไลน์. ที่มา: Pixabay.com

อ้างอิง

1. Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG และ Posch, M. (2002) การวิเคราะห์ระดับโลกเกี่ยวกับการเป็นกรดและยูโทรฟิเคชันในระบบนิเวศบนบก มลพิษทางน้ำอากาศและดิน 41,349-382.
2. Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA และ Kleypas, JA (2009) การเป็นกรดในมหาสมุทร: การทบทวนCO ₂ประจำปีอื่น ๆของวิทยาศาสตร์ทางทะเล 1, 169-192
3. Ghassemi, F. , Jakeman, AJ และ Nix, HA (1995) Salinization of Land and Water Resources: สาเหตุของมนุษย์ขอบเขตการจัดการและกรณีศึกษา CAB International, Wallinford, สหราชอาณาจักร 544 หน้า
4. Kleypas, JA และ Yates, KK (2009). แนวปะการังและการเป็นกรดในมหาสมุทร สมุทรศาสตร์. 22,108-117.
5. เมสัน, C. (2545). นิเวศวิทยาของมลพิษในน้ำจืด Pearson Education Limited. 400 หน้า