PROBLÉMY SOUVISEJÍCÍ S KYSELÝMI A ZÁSADITÝMI LÁTKAMI V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025

Mezi hlavní problémy týkající se kyselých a zásaditých látek, které mají dopad na životní prostředí jsou přímo spojená s pH změny, které indukují a jejich přímé či nepřímé působení na živé bytosti.

Jak kyselé, tak i bazické látky mohou způsobit vážné environmentální problémy; zejména okyselení životního prostředí způsobuje problémy kyselého deště, okyselení oceánů, sladkovodních útvarů a půd. Alkalinizace se projevuje zejména při změnách půdy na základní pH.

Obrázek 1. Les zasažený kyselým deštěm. Zdroj: Lovecz z Wikimedia Commons

Environmentální problém lze definovat jako situaci, která ohrožuje integritu jakéhokoli ekosystému a která nastává v důsledku narušení přírodního prostředí.

Lidská činnost způsobila extrémní environmentální problémy. Současný způsob produkce s intenzivním využíváním přírodních zdrojů a přetížením znečišťujícími látkami narušuje únosnost a odolnost životního prostředí.

Unikátní způsoby modifikace velkých ploch země, vypouštění obrovského množství toxických látek do atmosféry a ovlivňování vodních útvarů ve velmi krátkých časových obdobích a vyvolávání dramatických dopadů na životní prostředí jsou výlučně pro lidské druhy.

Kyselé látky jsou vypouštěny do životního prostředí prostřednictvím některých průmyslových odpadních vod, těžebních činností, používání hnojiv okyselujících půdu a emisí plynů, které reagují s dešťovou vodou nebo vzdušnou vlhkostí a vytvářejí kyselé sloučeniny.

Obrázek 2. Produkce znečišťujících průmyslových emisí. Zdroj: pixabay.com.

Zásadité nebo zásadité látky mohou také pocházet z různých průmyslových odpadních vod a těžebních činností.

Jaké problémy týkající se kyselých a zásaditých látek ovlivňují životní prostředí?

- Environmentální problémy v důsledku acidifikace: zdroje

Odtoky

Kyselé odpadní vody z některých průmyslových odvětví a důlních odpadů kyselin obsahují hlavně kyseliny: chlorovodíková (HCl), kyselinu sírovou (H ₂ SO ₄), dusičné (HNO ₃) a fluorovodíkovou (HF).

Hutní průmysl, plasty, barviva, výbušniny, farmaceutický průmysl a pryskyřičný průmysl jsou generátory kyselých výbojů.

Obrázek 3. Vypouštění průmyslových odpadních vod. Zdroj: Nigel Wylie, přes Wikimedia Commons

Emise

Emise oxidu uhličitého (CO ₂), oxidu siřičitého (SO ₂) a oxidů dusíku (NO, NO ₂) do atmosféry ze spalování fosilních paliv, jako je uhlí, ropa a zemní plyn, nejsou příčinou pouze z globálního oteplování planety, ale z kyselého deště.

Emise CO ₂ také vedou k okyselení oceánů a povrchových sladkovodních útvarů (jezera a řeky), což je environmentální problém katastrofických rozměrů.

Hnojiva

Dlouhodobé používání anorganických hnojiv obsahujících amoniakový dusík a superfosfáty má zbytkový účinek okyselení půdy.

Také aplikace velkého množství organické hmoty na velmi vlhké půdy způsobuje okyselení vlivem vzniklých huminových kyselin a jiných organických kyselin.

Mezi nejzávažnější problémy životního prostředí způsobené kyselými látkami se zmíníme kyselý déšť, okyselení půdy a okyselení suchozemských oceánů.

Kyselý déšť

Plynné oxid siřičitý (SO ₂) a oxidy dusíku (NO a NO ₂), vyráběné při spalování fosilních paliv v průmyslových odvětvích, elektrárnách, letecké, námořní a pozemní dopravě a při tavení pro těžbu kovů, jsou příčinou deštivých srážek kyselých.

V troposféře, SO ₂ podléhá oxidaci za vzniku kyseliny sírové (H ₂ SO ₄ oxidy), silné kyseliny, a dusíku jsou také transformována do kyseliny dusičné, což je další silnou kyselinou.

Když prší, jsou tyto kyseliny přítomné v atmosféře ve formě aerosolů začleněny do dešťové vody a okyseleny.

Budovy

Kyselá dešťová voda koroduje budovy, mosty a památky, protože reaguje s uhličitanem vápenatým (CaCO ₃) z vápence v budovách a mramoru a s kovy. Kyselý déšť také okyseluje půdy a vodní útvary na planetě.

Obrázek 4. Poškození budov způsobených kyselým deštěm, chrlič katedrály Notre Dame (Paříž, Francie) ukazující poškození zad. Zdroj: Michael Reeve, prostřednictvím Wikimedia Commons

Kovy v půdě

Kyselý déšť mění složení půdy, vytlačuje toxické těžké kovy do půdního roztoku a do podzemní vody.

Při velmi kyselých hodnotách pH dochází k intenzivní změně půdních minerálů v důsledku přemístění kationtů ionty H ⁺ přítomnými ve vysokých koncentracích. To vytváří nestabilitu v půdní struktuře, vysoké koncentrace toxických prvků a nízkou dostupnost živin pro rostliny.

Kyselé půdy s pH nižším než 5 obsahují vysoké a toxické koncentrace pro vývoj hliníku (Al), manganu (Mn) a železa (Fe) v rostlinách.

Kromě toho se výrazně snižuje dostupnost živin draslík (K), fosfor (P), síra (S), sodík (Na), molybden (Mo), vápník (Ca) a hořčík (Mg).

Mikroorganismy

Kyselé podmínky neumožňují rozvoj půdních mikroorganismů (zejména bakterií), které jsou rozkladem organické hmoty.

Bakterie vázající dusík fungují optimálně při hodnotách pH mezi 7 a 6,5; její fixační rychlost dramaticky klesá, když je pH menší než 6.

Mikroorganismy také podporují agregaci půdních částic, což podporuje strukturování, provzdušňování a dobré odvodnění půdy, nezbytné pro růst rostlin.

Okyselování oceánů, jezer a řek

Okyselení povrchových vod - oceánů, jezer a řek - se vyrábí především absorpcí CO ₂, která pochází ze spalování fosilních paliv.

Povrchových vod planety působí jako přírodní dřezy na atmosférický CO ₂. Oceány představují zejména velké jímky oxidu uhličitého na Zemi. CO ₂ je absorbován vodou a reaguje s ním za vzniku kyseliny uhličité (H ₂ CO ₃):

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Kyselina uhličitá se ve vodě disociuje a přispívá tak k H ⁺ iontům v oceánu:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → H ⁺ + HCO ₃ ^-

Nadměrné koncentrace iontů H ⁺ způsobují zvýšení kyselosti mořských vod planety.

Mořské ekosystémy

Tato nadměrná kyselost dramaticky ovlivňuje mořské ekosystémy a zejména organismy, které tvoří exoskeletony uhličitanu vápenatého (skořápky, skořápky a jiné podpůrné nebo ochranné struktury), protože ionty H ⁺ vytlačují vápník z uhličitanu a rozpouští jej, brání jejich formování.

Druhy korálů, ústřic, škeblí, mořských ježků, krabů a planktonu s exoskeletony jsou přímo ovlivněny acidifikací oceánů.

Život všech mořských druhů závisí do velké míry na korálových útesech, protože se jedná o oblasti s největší biologickou rozmanitostí v moři. Velká část menší fauny se schovává a žije tam, kde slouží jako potrava pro sekundární spotřebitele mořského ekosystému, jako jsou ryby, velryby a delfíni.

Okyselení v důsledku přebytku CO ₂ v zemské atmosféře představuje vážnou hrozbu pro celý mořský ekosystém. Historie planety nikdy nezaznamenala proces okyselení oceánu při současných hodnotách - nejvyšší za posledních 300 milionů let - což také snižuje jeho kapacitu jako propadu pro CO ₂.

- Environmentální problémy způsobené alkalizací: zdroje

Průmyslové a těžební

Prací a mycí, textilní, barvicí, papírenský a farmaceutický průmysl, mimo jiné, vytvářejí základní odpadní vody, které obsahují hlavně hydroxid sodný (NaOH), silnou bázi a další báze, jako je uhličitan sodný (Na ₂ CO) ₃), což je slabá základna.

Ošetření minerálního bauxitu pomocí NaOH pro extrakci hliníku vytváří vysoce alkalické červené bahno. Rovněž těžba ropy a petrochemický průmysl produkují alkalické odpadní vody.

Hlavním problémem životního prostředí způsobeným základními látkami je alkalizace půd.

Alkalizace půdy

Alkalické půdy mají hodnoty pH vyšší než 8,5, mají velmi špatnou strukturu, s rozptýlenými částicemi a kompaktními vápenatými vrstvami o hloubce 0,5 až 1 metr, které brání růstu kořenů a infiltraci, perkolaci a drenážím vody.

Představují toxické koncentrace sodíku (Na) a boru (B) a jsou vysoce neplodnými zeminami.

Obrázek 5. Alkalická půda. Zdroj: Pixabay.com

Reference

1. Bowman, AF, Van Vuuren, DP, Derwent, RG a Posch, M. (2002) Globální analýza acidifikace a eutrofizace na suchozemských ekosystémech. Znečištění vody, vzduchu a půdy. 41,349-382.
2. Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA a Kleypas, JA (2009). Okyselení oceánu: Další roční přehled mořských věd o CO ₂. 1, 169-192.
3. Ghassemi, F., Jakeman, AJ a Nix, HA (1995). Salinizace půdy a vodních zdrojů: lidské příčiny, rozsah, řízení a případové studie. CAB International, Wallinford, Velká Británie. 544 pp.
4. Kleypas, JA a Yates, KK (2009). Korálové útesy a okyselení oceánu. Oceánografie. 22,108-117.
5. Mason, C. (2002). Ekologie sladkovodního znečištění. Pearson Education Limited. 400 pp.