Werkstuk Scheikunde verzuring van het milieu

Transcriptie

1 Werkstuk Scheikunde verzuring van het milieu Werkstuk door een scholier 1733 woorden 2 juni ,5 69 keer beoordeeld Vak Scheikunde Inhoudstabel 1. Inleiding 2. ph-waarde 3. Zure regen - Wat is zure regen - Oorzaken van zure regen - Gevolgen van zure regen - Wat kunnen we eraan doen 4. Verzuring van de bodem - Effecten van verzurende stoffen - Toelichting verzuringsproces - Oorzaken verzuring - Welke stoffen veroorzaken de verzuring 1. Inleiding Dagelijks hoor je wel iets over vervuiling van de bodem. Over de watervervuiling, de verzuring van de bodem, luchtvervuiling, broeikaseffect,. Wij gaan het over de verzuring van het milieu hebben. Verzuring van het milieu gebeurt door de zure regen. Zure regen verzuurt de bodem, tast gebouwen en heeft invloed op de plantengroei. Wat is een zuur? De formule van een zuur begint met één of meer H-atomen. De negatieve ionen zijn bij elk zuur verschillend en worden zuurrestionen genoemd (A). De lading van een zuurrestionen kan afgeleid worden uit de formule van het zuur: deze komt overeen met het aantal waterstofatomen in de moleculeformule. Een zuur bestaat uit ofwel een niet-metaal en waterstof Þ binaire zuur ofwel uit een niet-metaal, waterstof en zuurstof Þ ternaire zuur. Pagina 1 van 5

2 2. ph-waarde Zure regen is neerslag (regen dus) met een laag zuurgehalte of te wel een lage ph-waarde. Normaal leidingwater heeft een ph van 7 en gewone regen een ph van 6. Zure regen daarentegen heeft een ph van 4. Dat gewoon regenwater een lagere ph-waarde heeft dan gewoon water komt omdat de regendruppels in contact komen met koolzuurgas. Het koolzuur komt in verbinding met de regendruppels en veroorzaakt de lage waarde. 3. Zure regen Wat is zure regen? Bij de verbranding van kolen en olie komen zwaveldioxide en stikstofoxiden vrij. Uitlaatgassen van motoren voegen aan deze chemische cocktail koolwaterstoffen en nog meer stikstofoxiden toe. Deze zijn bekend als de grootste boosdoeners. Onder invloed van zonlicht ontstaan uit stikstofoxiden en koolwaterstoffen weer andere gevaarlijke stoffen zoals ozon. Deze stoffen reageren wederom met zwavel- en stikstofoxiden en vormen zwavel- en stikstofbevattende zuren in de kleine waterdruppeltjes, die als wolken opstijgen. Hoewel men zich van de gevaren bewust is, gaat wereldwijd de industrialisatie op grote schaal door en daarmee ook de aantasting van het milieu. Oorzaken van zure regen Driehonderd miljoen jaar geleden waren grote delen van de aarde met tropische regenwouden bedekt. Deze plantenmassa is in de loop van tijd omgezet in steenkool en olie. Deze mineralen, die we 'fossiele brandstoffen' noemen, zijn op grote schaal aangewend voor de opwekking van elektriciteit en de verwarming van huizen en fabrieken. Helaas worden door gebruik van deze brandstoffen geweldige h De zure neerslag is een gevolg van de milieuvervuiling, namelijk de luchtverontreiniging door emissies van de industrie, huishoudens en verkeer. - industrie, huishoudens : H2SO4 (uit SO2 + H2O + O2) - verkeer : HNO3 (uit NO3 + H2O + O2) - bio-industrie : NH4+ + OH- (uit NH3 + H2O) - kunstmeststoffen : HNO3 (uit NH3 en NH4+)oeveelheden schadelijke stoffen in de lucht gebracht. Gevolgen van zure regen Het lijden van de naaldbomen: Alle vervuilende stoffen worden door de bodem opgenomen, waar ze in beperkte mate onschadelijk Pagina 2 van 5

3 worden gemaakt. Kalk in de grond gaat samen met de zuren een nieuwe, ongevaarlijke stof vormen. Maar zandgronden bevatten over het algemeen weinig kalk, en daar kan het zuur dus niet onschadelijk gemaakt worden. Daar zijn de gevolgen van de zure neerslag dan ook het duidelijkst en worden ze het eerst opgemerkt. Bomen die hun bladeren lang behouden, zoals de naaldbomen, hebben het meest van zure regen te lijden. Ze gaan reeds na enkele jaren dood. Het zure regenwater komt natuurlijk ook in de bodem terecht. Planten halen daaruit water en de nodige voedingsstoffen. Ze halen er ook het zuur uit, dat zijn schadelijke werking kan voortzetten. De zuren in de bodem veroorzaken een vergiftiging doordat ze andere giftige stoffen voor de planten oplossen. Zure regen tast ook steen aan: In vele steden zijn de bewoners trots op hun prachtige kathedraal, een fraai stadhuis of een ander bijzonder gebouw. Meestal gaat het om gebouwen die al vele eeuwen oud zijn. Het zijn kunstwerken met een onschatbare waarde. Die kunstwerken zijn niet tegen de zure regen bestand. Meestal zijn het gebouwen die geheel of gedeeltelijk zijn opgetrokken uit stenen waarin behoorlijk wat kalk zit verwerkt. En zuur lost die kalk beetje bij beetje op. Het gevolg is dat er na enkele jaren van de uitspringende versieringen, beelden en fijne ornamenten Verzuring van meren en rivieren: De verzuring kwam voor het eerst aan het licht in Scandinavië. Vooral de slecht gebufferde meren in gebieden met een granietsokkel ondervonden het meest schade van de verzurende neerslag. In sommige meren daalde de ph van 6 in 1960 tot 4,5 in Dit stemt overeen met de periode van de grootste zwavelemissies in West-Europa door het gebruik van zwavelhoudende brandstoffen en het ontbreken van rookgasreiniging. Samen met de daling van de ph werd ook een vissterfte waargenomen waardoor sommige meren hun visbestand volledig zagen verdwijnen. Vooral tijdens het voorjaar, wanneer smeltwater in de meren stroomde, werd telkens een verhoogde vissterfte en een daling van de ph waargenomen. Figuur (hier onder) toont duidelijk aan dat de laatste vissen er het bijltje bij neerleggen vanaf ph 4,5. Enkel insecten overleven bij nog lagere ph-waarden. De daling van de ph in de meren veroorzaakt een hoger gehalte aan metaalionen zoals aluminium, cadmium en zink in het water. Door instroom van verzuurd smeltwater vallen de hoogste concentraties in het voorjaar als de vissen kuit schieten. Dit heeft tot gevolg dat de eieren nooit zullen uitkomen zodat de vispopulatie uitsterft door de verminderde reproductie. Ook de vennen in de Kempen op de slecht gebufferde zandgronden hebben dezelfde daling van de phwaarden ondergaan tijdens de jaren '60 en '70. Het Zwart Water in Turnhout had in 1933 nog een phwaarde van 7,6 terwijl in 1993 waarden werden gemeten rond 4,2-4,3. Schade aan de gezondheid: Kan worden veroorzaakt door hoge concentraties van SO2 en NO2 in de lucht. In het eerste geval wordt in de luchtwegen zwavelzuur gevormd, wat leidt tot vernauwing van de luchtwegen, bronchitis en een verhoogde sterfte. In het tweede geval wordt salpeterzuur gevormd in de luchtwegen. Dit heeft een verlammend effect op de trilhaartjes, waardoor het zelfreinigend vermogen van de luchtwegen vermindert Pagina 3 van 5

4 en polluenten een bedreiging voor de gezondheid kunnen vormen. Indien zuur grondwater als drinkwater wordt gebruikt, kan dit de metalen leidingen aantasten waardoor koper en lood in het drinkwater kunnen terechtkomen. Van aluminium in het water is geweten dat het vooral schadelijk is voor nierpatiënten. Van de zware metalen is vooral cadmium erg mobiel in zuur water en zo kan dit element in verhoogde mate terechtkomen in het voedsel en in het drinkwater. Op langere termijn kan dit nierklachten veroorzaken. kunnen we eraan doen? Feit is dat de huidige luchtverontreiniging te hoog is. Men weet echter niet hoe hoog die mag worden. Door hogere schoorstenen te bouwen bereikt men niets, want de luchtverontreiniging komt toch weer op aarde terecht. Het is natuurlijk niet alleen de zure regen die funest is voor het milieu, maar de luchtverontreiniging in zijn totaliteit. Ondanks de vele fabrieken in Engeland, is daar bijna geen schade. Dat komt omdat de westenwind, die overheerst, de luchtvervuiling naar Europa deponeert. Minder met de auto rijden (misschien is de loodvrije benzine een uitkomst), minder energieverbruik door efficiëntere opwekkingsmethoden (windenergie, zonne-energie) zijn hard nodig. 4. Verzuring van de bodem Effecten van verzurende stoffen Zwaveldioxide, stikstofoxiden en ammoniak en hun atmosferische omzettingsproducten (samen aangeduid met respectievelijk SOx, NOy en NHx) dragen bij aan de verzuring. De depositie van de stikstofverbindingen (NOy en NHx) heeft tevens een vermestende (eutrofiërende) werking. De directe blootstelling aan zwaveldioxide, stikstofdioxide, vluchtige organische stoffen (VOS)i, fijn stof en ozon kan ook leiden tot gezondheidsschade bij mensen en tot schade aan materialen en ecosystemen. Toelichting verzuringsprocessen De actuele verzuring in bodem en water hangt af van een aantal processen en van de opname van de stoffen door planten. Ammoniak is bijvoorbeeld in de atmosfeer een base. Daar wordt ammoniak bij aanwezigheid van zuren omgezet in ammonium. Het neutraliseert daarbij de zuren die in de lucht uit zwavel- en stikstofoxiden zijn ontstaan. Eenmaal in de bodem wordt ammonium opgenomen door planten, gebonden aan organisch stof (immobilisatie) of omgezet in nitraat (nitrificatie). Bij de omzetting naar nitraat wordt zuur gevormd. Als planten rechtstreeks ammonium opnemen wordt door de plant zuur uitgescheiden om de ionenbalans neutraal te houden. Om dezelfde reden wordt bij opname van nitraat door de plant zuur opgenomen. Kortom: ammonium (en ammoniak) en nitraat werken niet verzurend als ze geheel door de plant worden opgenomen. Pas als er sprake is van een zodanige overmaat aan nitraat dat de plant dit niet meer opneemt, treedt verzuring van de bodem op. Oorzaken verzuring in de lage landen: Pagina 4 van 5

5 1. Slechte afwatering, bijvoorbeeld door een storende laag in de ondergrond, door slechte of geen waterafvoer, of door hoge grondwaterstand. In al die gevallen zullen je buren meestal ook last hebben van verzuring, vochtige tuin en dichtslaan van de grond en zou je dit gezamenlijk op kunnen lossen. (Storende laag doorbreken, samen zorgen voor goede afwatering, overleg met gemeente of (vereniging van) huiseigena(a)r(en) om de openbare paden te verlagen, e.d.) Als het water in je tuin niet weg kan, zou je grindputten kunnen maken en bij een grotere tuin zelfs drainagepijpen naar een grote grindput aan kunnen leggen. 2. Door (te) weinig bodembewerking en dichtslaan door zware regen, waarna je de bodem niet losmaakt, kun je verzuring ook in de hand werken, vooral als er weinig bodemleven in je tuin aanwezig is. Maak in dat geval op open plekken in je tuin de bodem regelmatig los met een cultivator of een schoffel 3. Een verkeerde kunstmestbemesting bijvoorbeeld in de vorm van Superfosfaat e.d. kan verzuring veroorzaken, maar hetzelfde kan ook gebeuren door overbemesting met gewone stalmest. 4. Tenslotte zijn er grondsoorten die van nature al zuur zijn, we denken dan bijvoorbeeld aan (voormalige) veengronden. Met goede bemesting en het los houden van de bodem kan de PH waarde daar echter ook verhoogd worden, een PH van 6 is voor veengrond waar je wat op wilt verbouwen een goede waarde om aan te houden. Welke stoffen veroorzaken de verzuring Verzuring wordt veroorzaakt door een combinatie van stoffen, die uit diverse bronnen afkomstig zijn. De stoffen die het meest bijdragen aan verzuring zijn: - Ammoniak (NH3): vormt salpeterzuur en is vrijwel volledig afkomstig van de landbouw (mest). Ammoniak veroorzaakt circa 55 procent van de Nederlandse verzuring (2000). - Zwaveldioxide (SO2), vormt zwavelzuur en is o.a. afkomstig van raffinaderijen en elektriciteitscentrales. SO2 veroorzaakt 20 procent van de verzuring (2000). - Stikstofoxiden: (NO en NO2, samen NOx genoemd): vormen salpeterzuur. Het wegverkeer is verantwoordelijk voor meer dan 50 procent van de uitstoot van stikstofoxiden. NOx is verantwoordelijk voor ongeveer 25% van de verzuring (2000). - Vluchtige Organische Stoffen (VOS): veroorzaken smog en zijn o.a. afkomstig van oplosmiddelen, verf, lijm, cosmetica en ruitenreinigingsvloeistof. Pagina 5 van 5