- Quins problemes relacionats amb substàncies àcides i bàsiques impacten en el medi ambient?
- -Problemes ambientals per acidificació: fonts
- efluents
- emissions
- fertilitzants
- pluja àcida
- edificacions
- Metalls en sòl
- microorganismes
- Acidificació d'oceans, llacs i rius
- ecosistemes marins
- -Problemes ambientals per alcalinització: fonts
- Industrials i de mineria
- Alcalinització de sòls
- referències
Els principals problemes relacionats amb substàncies àcides i bàsiques que impacten en el medi ambient, estan associats directament amb els canvis de pH que indueixen i el seu efecte indirecte o directe sobre els éssers vius.
Tant les substàncies àcides com les bàsiques poden generar greus problemes ambientals; particularment l'acidificació ambiental origina els problemes de pluja àcida, acidificació oceans, cossos d'aigua dolça i de sòls. La alcalinització es manifesta especialment en canvis de terra a pH bàsics.
Figura 1. Bosc afectat per la pluja àcida. Font: Lovecz, from Wikimedia Commons
Un problema ambiental pot definir-se com una situació que amenaça la integritat de qualsevol ecosistema i que es produeix com a conseqüència d'una pertorbació en l'ambient natural.
L'activitat humana ha causat problemes ambientals extrems. La manera de producció actual, amb ús intensiu dels recursos naturals i sobrecàrrega de contaminants, està violentant la capacitat de càrrega i resiliència de l'ambient.
Les formes úniques de modificar grans extensions de terrenys, d'emetre ingents quantitats de substàncies tòxiques a l'atmosfera i d'afectar els cossos d'aigua, en períodes molt curts i generant impactes dramàtics en l'ambient, són exclusives de l'espècie humana.
Les substàncies àcides són abocades a l'ambient a través d'alguns efluents industrials, de l'activitat minera, l'ús de fertilitzants acidificants de terra i emissions de gasos que reaccionen amb l'aigua de pluja o amb la humitat de l'aire produint compostos àcids.
Figura 2. Producció d'emissions industrials contaminants. Font: pixabay.com.
Les substàncies bàsiques o alcalines també poden provenir de diversos efluents industrials i d'activitats de mineria.
Quins problemes relacionats amb substàncies àcides i bàsiques impacten en el medi ambient?
-Problemes ambientals per acidificació: fonts
efluents
Els efluents àcids provinents d'algunes indústries i els drenatges àcids de la mineria contenen principalment àcids: clorhídric (HCl), sulfúric (H 2 SO 4), nítric (HNO 3) i fluorhídric (HF).
Les indústries metal·lúrgiques, de plàstics, de tints, explosius, productes farmacèutics i de resines, són generadores d'abocaments àcids.
Figura 3. Abocament d'efluents industrials. Font: Nigel Wylie, via Wikimedia Commons
emissions
Les emissions de diòxid de carboni (CO 2), diòxid de sofre (SO 2) i òxids de nitrogen (NO, NO 2) a l'atmosfera, provinents de la combustió de combustibles fòssils com carbó, petroli i gas natural, són causa no només de l'escalfament global de la planeta, sinó de la pluja àcida.
Les emissions de CO 2 també originen l'acidificació dels oceans i cossos d'aigua dolça superficials (llacs i rius), un problema ambiental de dimensions catastròfiques.
fertilitzants
L'ús prolongat de fertilitzants inorgànics que contenen nitrogen amoniacal i superfosfats, tenen un efecte residual d'acidificació dels sòls.
També, l'aplicació de grans quantitats de matèria orgànica a sòls molt humits produeix acidificació per efecte dels àcids húmics i altres àcids orgànics generats.
Entre els problemes ambientals més preocupants generats per substàncies àcides, esmentarem a la pluja àcida, l'acidificació de sòls i l'acidificació dels oceans terrestres.
pluja àcida
Els gasos diòxid de sofre (SO 2) i els òxids de nitrogen (NO i NO 2), produïts en la combustió de combustibles fòssils en indústries, centrals elèctriques, transport aeri, marítim i terrestre, i en la fosa per a l'extracció de metalls, són la causa que les precipitacions plujoses siguin àcides.
A la tropósfera, el SO 2 pateix oxidació fins a formar àcid sulfúric (H 2 SO 4), àcid fort, i els òxids de nitrogen també es transformen en àcid nítric, un altre àcid fort.
Quan plou, aquests àcids presents a l'atmosfera en forma d'aerosols s'incorporen a l'aigua de pluja i la acidifiquen.
edificacions
L'aigua de pluja àcida corroeix les edificacions, ponts i monuments, ja que reacciona amb el carbonat de calci (CaCO 3) de la pedra calcària de construccions i de el marbre i amb metalls. També la precipitació plujosa àcida acidifica sòls i cossos d'aigua de la planeta.
Figura 4. Dany a edificacions generat per la pluja àcida, gàrgola de la catedral de Notre Dame (París, França) presentant danys a l'esquena. Font: Michael Reeve, via Wikimedia Commons
Metalls en sòl
La pluja àcida altera la composició de terra, desplaça metalls pesants tòxics cap a la solució de terra i cap a les aigües subterrànies.
A valors de pH molt àcids, ocorre una alteració intensa dels minerals de terra, per desplaçament de cations pels ions H + presents en altes concentracions. Això genera inestabilitat en l'estructura de terra, altes concentracions d'elements tòxics i baixa disponibilitat de nutrients per a les plantes.
Els sòls àcids amb pH menors de 5 contenen concentracions elevades i tòxiques per al desenvolupament vegetal d'alumini (A l'), manganès (Mn) i ferro (Fe).
Addicionalment, es redueix notablement la disponibilitat per a les plantes dels nutrients potassi (K), fòsfor (P), sofre (S), sodi (Na), molibdè (Mo), calci (Ca) i magnesi (Mg).
microorganismes
Les condicions àcides no permeten el desenvolupament dels microorganismes de terra (principalment dels bacteris), que són descomponedors de la matèria orgànica.
Els bacteris fixadors de nitrogen funcionen de manera òptima a valors de pH entre 7 i 6.5; la seva taxa de fixació disminueix dràsticament quan el pH és menor de 6.
Els microorganismes també afavoreixen l'agregació de les partícules de terra, la qual cosa promou l'estructuració, la ventilació i el bon drenatge de terra, indispensables per al creixement vegetal.
Acidificació d'oceans, llacs i rius
L'acidificació de les aigües superficials -océanos, llacs i rius- es produeix principalment per l'absorció de l'CO 2 que prové de la crema de combustibles fòssils.
Les aigües superficials de la planeta actuen com a embornals naturals de l'CO 2 atmosfèric. En particular, els oceans constitueixen el gran embornal de diòxid de carboni de la Terra. El CO 2 és absorbit per l'aigua i reacciona amb aquesta produint àcid carbònic (H 2 CO 3):
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
L'àcid carbònic es dissocia en aigua, aportant ions H + a l'aigua dels oceans:
H 2 CO 3 + H 2 O → H + + HCO 3 -
Les concentracions excessives d'ions H + produeixen un augment en l'acidesa de les aigües marines de la planeta.
ecosistemes marins
Aquest excés d'acidesa afecta dramàticament els ecosistemes marins i en particular als organismes que formen exosquelets de carbonat de calci (petxines, closques i altres estructures de suport o protectores), ja que els ions H + desplacen a l'calci de l'carbonat i el dissolen, impedint la seva formació.
Les espècies de corals, ostres, cloïsses, eriçons de mar, crancs i plàncton amb exosquelet, resulten les més afectades directament per l'acidificació dels oceans.
La vida de totes les espècies marines depèn en gran mesura dels esculls coral·lins, ja que són les zones de major biodiversitat de la mar. Allà es refugien i viuen gran part de la fauna de menor grandària, que serveixen d'aliment als consumidors secundaris de l'ecosistema marí, com els peixos, les balenes i els dofins.
L'acidificació per excés de CO 2 en l'atmosfera terrestre, constitueix una greu amenaça per a tot l'ecosistema marí. La història de la planeta mai havia registrat un procés d'acidificació de l'oceà a les taxes actuals -les majors dels últims 300 milions d'anys-, que a més disminueixen la seva capacitat com a embornal de CO 2.
-Problemes ambientals per alcalinització: fonts
Industrials i de mineria
Les indústries de detergents i sabons, de tèxtils, de tenyit, de fabricació de paper i farmacèutiques, entre d'altres, generen efluents bàsics que contenen principalment hidròxid de sodi (NaOH), base forta, i altres bases com carbonat de sodi (Na 2 CO 3), que és una base feble.
El tractament de l'mineral bauxita amb NaOH per a l'extracció d'alumini, genera llots vermells altament alcalins. També l'extracció de petroli i la indústria petroquímica produeixen efluents alcalins.
El problema ambiental principal produït per substàncies bàsiques és la alcalinització dels sòls.
Alcalinització de sòls
Els sòls alcalins presenten valors de pH superiors a 8.5, posseeixen una estructura molt pobre, amb partícules disperses i capes calcàries compactes entre 0.5 a 1 metre de profunditat, que impedeixen el creixement de les arrels i la infiltració, la percolació i el drenatge de l'aigua.
Presenten concentracions tòxiques de sodi (Na) i bor (B) i són sòls altament infèrtils.
Figura 5. Sòl alcalí. Font: Pixabay.com
referències
- Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG and Posch, M. (2002) A global analysis of acidification and eutrophication on terrestrial ecosystems. Water, Air and Soil Pollution. 41,349-382.
- Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA and Kleypas, JA (2009). Ocean acidification: The other CO 2 Annual Review of Marine Sciences. 1, 169-192.
- Ghassemi, F., Jakeman, AJ and Nix, HA (1995). Salinisation of Land and Water Resources: human causes, extent, management and case studies. CAB International, Wallinford, UK. 544pp.
- Kleypas, JA and Yates, KK (2009). Coral reefs and ocean acidification. Oceanography. 22,108-117.
- Mason, C. (2002). The Ecology of Freshwater Pollution. Pearson Education Limited. 400pp.