Klaipėdos „Versmės“ vidurinė mokykla Chemijos pamoka
Įvairių dujų sukeliančių rūgščius lietus įtaka dirvožemiui ir vandeniui
10d klasės mokinės Judita Žalaitė Simona Bučiūnaitė
Klaipėda, 2005 Turinys
1. Įvadas …………………………………………………………….. ………… 3 psl. 2. Rūgštieji lietūs ………………………………………………………….4–5 psl. 3. Siera …………………………………………………………….. …………….5 psl. 4. Azotas – trąša ir nuodas ……………………………………………5–6 psl. 5. Išplovimas …………………………………………………………….. …….6 psl. 6. Dirvožemio degradacija …………………………………………….6–7 psl. 7. Vanduo ir jo užterštumas ……………………………………………..7 psl. 8. Išvados …………………………………………………………….. ………….8 psl. 9. Naudota literatūra ……………………………………………………….9 psl.
Įvadas
Šio šimtmečio pradžioje ir viduryje į vis naujus kuriamus chemikalus buvožiūrima labai optimistiškai. Niekas nebandė išsiaiškinti galimų šalutiniųpadarinių. Tik septintojo dešimtmečio pradžioje, visų pirma RachelėsKarsons knygos „Tylusis pavasaris“ dėka, pradėtos rimtai svarstytineigiamos chemikalų naudojimų pusės. Užvirė ginčai dėl pavojaus. Kažkokios visuotinai priimtos teršalų klasifikacijos iki šiol nėra irvargu ar kada bus, tačiau vadovaujantis aplinkos teršimo apibrėžimu, visąteršalų įvairovę pirmiausia galima suskirstyti į tris dideles grupes: 1. Cheminiai teršalai. 2. Fizikiniai teršalai. 3. Biologiniai teršalai. Tačiau mes nagrinėsim tik cheminius teršalus. Cheminiai teršalai – tai vadinamos cheminės medžiagos, jų junginiai irmišiniai kurie viršijus tam tikrą koncentraciją ir/ar poveikio trukmę, daroarba gali daryti neigiamą poveikį žmonėms ir kitiems gyviems organizmams.Be to, svarbu suprasti, kad faktiškai visos medžiagos, esant didelei jųkoncentracijai, tampa teršalais. Geriausias pavyzdys čia yra azoto junginiai, kurie yra labai svarbūs gyvųorganizmų augimo ir vystimosi procesuose ir kurių nepriteklius dažniausiaiyra pagrindinis augalų augimą ribojantis veiksnys. Tačiau būtent azotojunginių perteklius aplinkoje dabartiniu metu yra viena iš svarbiausiųaplinkos problemų, sąlygojančių vandens telkinių ir dirvožemioeutrofikaciją[1] ir keliančių grėsmę daugeliui natūralių vandens irsausumos ekosistemų.
Iš visos didžiulės cheminių teršalų įvairovės čia išvardinsime tikdažniausiai minimas jų grupes: 1. Anglies, azoto ir sieros oksidai; 2. Kietosios dalelės (dulkės); 3. Sunkieji metalai; 4. Aromatiniai angliavandeniai; 5. Halogeninti angliavandeniai; 6. Biogeninės medžiagos (amonis, nitratai, fosfatai ir kt.); 7. Naftos produktai; 8. Greitai įrančios organinės medžiagos; 9. Patvarūs organiniai junginiai 10. Oksiduojančios medžiagos (ozonas ir kt.); Kai kurie iš šių cheminiai teršalai gali sukelti rūgščiuosius lietus.Kaip susidaro rūgštieji lietūs?Rūgštieji lietūs
Kasmet, palaipsniui, dalis sieros oksidų ir azoto oksidų virstasmulkiomis dujų dalelėmis ir iškrinta ant žemės. Taip pat šios dujosiškrenta kartu su lietumi ir sniegu. Sieros dioksido dujos suyra per 4-5paras ir neturėtų kelti nerimo, jei ne viena aplinkybė. Per trumpą savogyvavimo laiką, veikiamos saulės spindulių, SO2 dujos jungiasi su orodeguonimi ir virsta sieros trioksidu (SO3), kuris gerai tirpsta vandenyje,vandens garuose bei vandens lašeliuose ir sudaro sieros rūgštį (H2SO4).Toks lietus, pilnas rūgšties, vadinamas rūgščiuoju lietumi, todėl dirva arvanduo, į kuriuos toks lietus krenta taip pat darosi rūgštesni. Jei jųrūgštingumas viršija normas, tai daro žalą čia augantiems augalams,gyvenantiems žmonėms ir gyvūnams. Sieros oksidų kiekis ore yra svarbus rodiklis: kuo daugiau šių dujų yraore, tuo rūgštesnis yra lietus. Švedijos ir pietų Norvegijos ežerailabiausiai kenčia nuo rūgščiųjų lietų. Daugelyje ežerų išnyko žuvys. Miškaiyra pažeisti daugelyje Europos šalių, blogiausia padėtis yra taipvadinamame “juodajame trikampyje”. Tai Čekijos, Vokietijos ir Lenkijossienų susikirtimo riba. Čia miškai ne tik pažeisti, bet vietomis visiškaiišdžiūvę. Nuo taršos čia nukentėjo ežerai ir žmonės. “Juodajame trikampyje”
yra keletas anglimi kūrenamų stambių elektrinių ir lydymo fabrikų, kurieišmeta milžiniškus sieros oksido kiekius. Rūgštusis lietus yra rūgštis, o priešinga jai medžiaga vadinama šarmu.Kalkės yra šarmas. Kada jūs maišote rūgštį su šarmu, ji pasidaro ne tokiarūgšti.Lygiai taip pat atvėsta vanduo, kai mes įpilame į verdantį katiląšalto vandens. Tose vietose, kur uolienos ir dirva turi daug kalkių,reaguoja su rūgščiu lietumi, bet ilgainiui rūgštusis lietus “suvartoja”visas kalkes ir jos nebegali apsaugoti dirvos nuo rūgštėjimo.Taip pat dalisatmosferoje susidariusių sieros ir azoto rūgščių neutralizuojama į orąpatekusio amoniako ar kitų šarminių medžiagų. Gana dideli kiekiai amoniakopatenka į orą iš įvairių gamtinių šaltinių (pūvančios organinės medžiagos)ar žemės ūkio naudmenų. Susidariusios tirpios amonio druskos (amoniosulfatas, amonio nitratas) iškritusios į žemės paviršių, skatina paviršiniųvandens telkinių ir dirvožemio eutrofikaciją. Gamtoje krituliai yra naturaliai parūgštinami dėl angliarūgštėspoveikio, kuri susidaro oro sudėtyje esančiam anglies dioksidui reaguojantsu vandeniu. Tokių kritulių pH svyruoja apie 5,5 ir tokio rūgštingumokritulius priimta laikyti gamtiškai neutraliais.Vidutinis kritulių rūgštingumas Įvairiose Europos šalyse (1985 – 1990)
|Valstybė |Kritulių || |rūgštingumas ||Islandija |5,1 ||Š. Skandinavija|4,6 – 4,8 ||P. Skandinavija|4,3 – 4,4 ||Vokietija |4,3 – 4,6 ||Lenkija |4,3 – 4,4 ||Čekija |4,3 – 4,4 |
Sumažėjus teršiančių medžiagų emisijai[2] į orą, per pastarajįdešimtmetį gerokai sumažėjo ir kritulių rūgštingumas. Jei devintajamedešimtmetyje vidutinis kritulių pH Lietuvoje buvo apie 4,5, tai dabartiniumetu – apie 5,1. [pic]
Siera
Sieros dioksidas (SO2) yra dujos, kurių koncentracija atmosferoje labaimaža. Svarbiausi gamtiniai sieros dioksido šaltiniai – tai vulkanųišsiveržimai ir kai kurių bakterijų veikla. Kadangi sierą kaip maistomedžiagą naudojasi visi organizmai, jos yra visose biologinės kilmės
medžiagose, pavyzdžiui, medienoje, durpėse, anglyje, naftoje, ji randama irgrynuolės sieros pavidalu (sudaro 0,05% Žemės plutos masės). Degant šiomsmedžiagoms susidaro sieros dioksidas. Sieros turi ir daugelis svarbiųmineralų. Perdirbant tų metalų rūdas taip pat išsiskiria sieros dioksidas. S + O2 → S4+O22- 2ZnS2- + 3O20 → 2ZnO2- + 2S4+O22-Išmetamų į atmosfera sieros teršalų kiekis
|Medžia|Žmogaus veikla |Masė, mln. t |Natūralūs |Masė, mln.||ga | |per metus |procesai |t per || | | | |metus ||H2S |Naftos |3 |Vulkanų, |84 || |perdirbimas, | |bakterijų veikla | || |srutų puvimas | | | ||SO2 |Anglies, naftos |212 |Vulkanų veikla, |20 || |deginimas, rudų | |biologiniai | || |perdirbimas | |procesai | |
Azotas – trąša ir nuodas
Šiais laikais žmogus smarkiai kišasi į naturalią azoto apytaką ne tiknaudodamas mineralines trąšas, bet ir teršdamas orą. Visų degimo procesųmetu vyksta maždaug tas pats, kas ir žaibuojant – deguonis ir azotas sudaroazoto oksidus. Iš azoto oksidų susidaro azoto rūgštis (HNO3), kuri sukrituliais patenka į dirvožemį. Azoto rūgštis dirvą gali patręšti, bet galiją ir parūgštinti. Kada azoto junginių iškrinta tiek daug, kad medžiai irkiti augalai miške nespėja jų visų sunaudoti, tada azotas pradeda išdirvožemio skverbtis į vandenis – prasideda rūgštėjimo[3] procesas.Atsiradus per daug azoto, keičiasi augmenija, gali nukentėti net medžiai –jie neprisitaikę gyventi azoto pertekliaus sąlygomis. Reikia pridurti, kadžemės ūkyje naudojant kai kurių tipų trąšas į orą išsiskiria amoniakas(NH3) – dar vienas azoto junginys, sukeliantis azoto perteklių.
N2 + O2 → 2NO 2NO + O2 →2NO2 2NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 N2 + 3H2 →2NH3
Išplovimas
Iškritus rūgštiems lietums keliaudamas žemyn pro augmenijos sluoksnį,visų pirma pro medžių lajas, vanduo keičia savo cheminę sudėtį: jameesančias azotines ir sierines medžiagas gali sugerti augalai, kitos gali
išskirti ant spyglių ar lapų, nuo kurių gali būti vėl nuplautos. Vandeniuisunkiantis pro dirvą jo sudėtis vėl kinta. Sunkdamasis jis perneša įvairiasmedžiagas iš paviršinių dirvos sluoksnių į gilesnius. Šis procesasvadinamas išplovimu[4]; jis trunka tūkstančius metų. Dėl išplovimo daugeliodirvų viršutinis sluoksnis dažnai yra blyškios spalvos – tai eliuvinishorizontas[5]. Kai kurios žemyn gabenamos medžiagos, pavyzdžiui, geležiesjunginiai, kiek giliau iškrinta ir nudažo gruntą rūdžių spalva. Šissluoksnis vadinamas iliuviniu horizontu[6].Dirvožemio degradacija
Kaip prisimename, dirvožemio erozija – tai viršutinio dirvožemiosluoksnio ardymas. Cheminę dirvožemio eroziją skatina rūgštieji lietūs.Rūgštieji lietūs yra tipingas pasklidusios dirvožemio taršos šaltinis.Padidinto rūgštingumo krituliai, patekę į paviršinius dirvožemio sluoksniusne tik padidina jų rūgštingumą, bet ir suaktyvina katijonų (Ca, K, Mg irkt.) išplovimą padidina sunkiųjų metalų aktyvumą, skatina toksiniųaliuminio junginių susidarymą. Laikoma, kad būtent rūgštieji lietūs yraviena svarbiausių regioninio masto miškų džiuvimo priežaščių.Rūgštėjimointensyvumas priklauso ne tik nuo patenkančio rūgščių kritulių kiekio, betir nuo dirvožemio buferinio pajėgumo, t.y. nuo jame esančių cheminiųmedžiagų, galinčių neutralizuoti rūgštis. Metalų toksiškumas augalamsdažniausiai susijęs su žemu dirvožemio pH. Kadangi aliuminis labiausiai paplitęs žemės plutoje metalas, jotoksiškumas laikomas pagrindiniu žalingu veiksniu augalams, augantiemsdirvožemiuose, kurių pH<5,0. Nerūgščiuose dirvožemiuose aliuminioaptinkamanetirpių aliumosilikatų arba oksidų formos; jie neigiamo poveikio nedaro. Mažėjant dirvožemio pH, aliuminio tirpumas didėja. Vidutiniškairūgščiuose dirvožemiuose Al3+jonai veikia kaip rūgštis, kadangi jie
reaguoja su vandeniu ir sudaro aliuminio hidroksilą. Judriojo aliuminiokiekis dirvožemyje labiausiai priklauso nuo dirvožemio reakcijos.Rūgščiuose dirvožemiuose, kurių pH mažiau kaip 5,5, aliuminio tirpumasstaigiai padidėja; jis pradeda aktyviai konkuruoti su kitais katijonaisjonų mainuose. Neutralaus dirvožemio tirpale aliuminio būna iki 400 g/l,tuo tarpu dirvožemio tirpale, kurio pH 4,4, aliuminio padaugėja iki 5700g/l. Koreliacijos koeficientas tarp judriojo aliuminio ir pH Lietuvosdirvožemiuose yra iki 0,82 –0,85. Tam tikras judriojo aliuminio kiekis bei rūgšti dirvožemio reakcijalabiausiai kenkia žieminiams kviečiams ir rugiams, dobilams, liucernoms irkitiems žiemojantiems augalams. Jis kenksmingas ir vasariniams javams.Palyginus įvairius vystymosi tarpsnius, judrusis aliuminis pavojingiausiasjauniems augalams. Tyrimais nustatyta, kad aliuminio junginiai labiauslopina šaknų nei daigų augimą. Jautresnės aliuminio toksiškam poveikiuiyra daigų ir jaunų augalų šaknys. Dėl jo poveikio sutrinka jų išilginisaugimas, šaknys būna trumpos, pastorėjusios ir susisukusios, daigų viršūnėsruduoja ir apmiršta. Nustatyta, kad aliuminis sutrikdo maistinių medžiagų(P, Ca, Mg, K, N) pasisavinimą, pakeičia anijonų ir katijonų santykįaugale. Esant aliuminio jonų pertekliui, katijonų pasisavinama mažiau. Beto, toksiškas aliuminio poveikis susijęs ir su padidėjusiu Fe, Mn, gal būtir su kitų sunkiųjų metalų kaupimu . Daugelio užsienio autorių darbuosenustatyta, kad tolerantiškumą aliuminiui lemia genetinės augalo savybės.Pagal tolerantiškumą aliuminiui gali skirtis ne tik augalų rūšys, bet netir skirtingos veislės. Todėl genetiškai atsparių aliuminio junginiamsaugalų selekcija gali padėti sumažinti aliuminio stresą, kurį patiriadaugelis rūgščiuose dirvožemiuose auginamų žemės ūkio kultūrų. Mūsų šalyje miežių auginama daugiau negu kitų javų. Kai žiema būnanepalanki žiemkenčiams, vasarinių miežių plotai dar labiau padidėja. Tačiaumiežiai jautrūs dirvožemio rūgštingumui.Vanduo ir jo užterštumas
Viena iš ryškiausių rūgštėjimo pasekmių yra ta, kad ežeruose didėjaaliuminio koncentracija. Tai matyt yra pagrindinė priežastis, dėl ko mažėjažuvų reprodukcija. Natūraliuose, švariose vandens telkiniuose visų mineralinių elementų(C,O,S ir k.t.), reikalingų gyvų organizmų veiklai, yra pakankamai,išskyrus fosforą (P) ir azotą (N). Pastarųjų trūkumas dažnai būna tasveiksnys, kuris riboja pirminės produkcijos didėjimą vandens ekosistemoje. Po rūgščiųjų liučių vandenyje padaugėja azoto ir sieros junginių taippat ir kitų nuodingų medžiagų. Šios medžiagos kaupiasi vandens telkiniųdugno nuosėdose, augaluose ir gyvūnuose. Kuršių marių moliuskų audiniuoserandamos didelės sunkiųjų metalų (Cu, Ni, Pb, Ag, Hg, Co, Zn ir k.t.)koncentracijos. Valydami vandenį ir kaupdami teršalus savo kūnuose,moliuskai nuodijasi ne tik patys, bet kenkia ir žuvims, kurios jais minta.Šiaurinėje marių dalyje mažėja ne tik žuvų, bet ir aukštesniųjų augalų beibumblių rūšių. Įsivyrauja atsparios taršai melsvabakterės ir siūliniaidumbliai. Dėl tokių pat priežaščių daugėja nemaistingųjų ežerų. Distrofiniai ežerai [7]– tai nedideli durpynuose išsimėtę ežeriukai. Išpelkių atnešamos humusinės rūgštys jų vandenį nudažo rusvai. Paprastai šiųežerų produktyvumas labai mažas, juose gyvena tik atspariausios žuvys. Ežerui parūgštėjus vandens cheminė sudėtis pakinta taip, kadpažeidžiama arba visiškai nutraukiama žuvų reprodukcija. Dėl šiospriežasties ežero gyvūnų bendrija netenka ir daugelio kitų rūšių, tačiaukai kurių rūšių populiacijos padidėja. Ypač padaugėja kai kurių vabzdžių,
pavyzdžiui, dusių, laumžirgio lervų, vandeninių blakių. Tai yra tiesioginėžuvų išnykimo ir netiesioginė vandens parūgštėjimo pasekmė.Išvados
Rinkdami šia medžiagą sužinojome, kad rūgštūs lietūs yra globalinėproblema. Jie teršia paviršinius požeminius vandenis, dirvą, kenkiaaugalams, skatina metalų koroziją, jų veikiamos greičiau susidėvibesitrinančios mechanizmų dalys, apie 6 kartus greičiau suyra stogo dangos,statybinės medžiagos, metalinės konstrukcijos bei dažai. Bendri ekonominiainuostoliai kasmet sudaro milijardus dolerių. Europoje susiformavopadidėjusio rūgštingumo kritulių zona, apimanti Didžiąją Britaniją,Olandiją, Daniją, dalį Vokietijos, Skandinavijos pietus, NVS šiaurės vakarųdalį, Lietuvą. Nuo rūgščių lietų ir oro teršalų mažėja dirvos derlingumas, nes nykstadirvos organizmai, nudega pušų viršūnės, patamsėja medžių lapai,paraudonuoja spygliai. Medžiai meta lapus bei spyglius, nudžiūva. Rūgštūslietūs kenkia daržovėms: kopūstams, burokėliams, agurkams. Jie taip patnepaprastai kenkia miškams. Dėl rūgščių lietų poveikio iš dirvožemio greičiau į vandeningąjįhorizontą išsiplauna organinės medžiagos ir sunkieji metalai – užteršiamasgruntinis vanduo.Nuo tokių lietų žūva žuvų mailius ir jo maistas,migruojantis dirvoje aliuminis, patekęs į vandenį, pažeidžia žuvų žiaunas.
Kaip sumažinti oro taršą kad nekiltų ekologinė katastrofa?
Tam reikia: 1. gamyklų ir elektrinių kaminuose įrengti filtrus, surenkančius kietas daleles; 2. kur įmanoma, vietoj naftos ir anglių naudoti dujas arba kitą mažiau kenksmingą kurą; 3. padidinti oro kiekį kuro ir oro mišinyje, kad kuras geriau sudegtu; 4. automobilių išmetimo vamzdžiuose įtaisyti katalinius keitiklius, kurie anglies monoksidą oksiduotų iki anglies dioksido; 5. kurti elektra varomus automobilius ir t.t.
Naudota Literatūra
1. Aniol, A. (1997). The aluminium tolerance in wheat. Plant breeding:
theories, achievements and problems.Proceedings of international conference. Lietuvos žemdirbystės institutas. P. 14–22. 2. Foy, C. D. (1998). Plant adaptation to acid aluminum-toxic soils. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 19. P. 959–987. 3. Girgždys, A. ir kt. (1999). Atmosferos oro tarša ir jos sklaida. Lietuvos ekologinis tvarumas istoriniame kontekste. Red. L.Kairiūkštis, Z.Rudzikas. Vilnius. P.19–92. 4. Kairiūkštis, L. ir kt. (1999). Miško ekosistemų poveikis klimato pokyčiams ir atmosferos teršimui. Lietuvos ekologinis tvarumas istoriniame kontekste. Red. L. Kairiūkštis, Z. Rudzikas.Vilnius. P. 460–484. 5. Knašys, V. (1985). Dirvožemių kalkinimas. Vilnius.P. 4–25. 6. Kochian, L.V. (1995). Cellular mechanisms of Aluminum toxicity and resistance in plants. Plant Physiol. Plast Mol. Biol., 46. P. 237–260. 7. Mažvila, J., Eitminavičius, L., Ežerinskis, V. (1996). Lietuvos dirvožemių rūgštumas ir kalkinimas // Žemės ūkio mokslai, 2. P. 13–19. 8. Šopauskienė, D. (1994). Kritulių cheminė sudėtis. Rūgštūs lietūs. Lietuvos Respublikos aplinkos apsaugos ministerija. P. 33–37. 9. Vaičys, M. ir kt. (1999). Dirvožemių technologinė tarša. Lietuvos ekologinis tvarumas istoriniame kontekste. Red. L. Kairiūkštis, Z. Rudzikas. Vilnius. P. 161–242. 10. Pleijelis, H. (1994) Knyga apie Ekologiją // Žaliosios lietuvos įvadas į ekologijos pagrindus. Vilnius. P. 24 – 26, 62, 65, 68 – 69 73 – 74. 11. Lenkevičius,E., Motiejūnienė, E., Šegždaitė, V., (1997) Ekologijos Pagrindai. Lietuvos Respublikos švietimo ir mokslo ministerija. Kaunas. P. 98 – 101,106 – 107.———————–[1] Tai permaitinimas maistinėmis medžiagomis.[2] Kitaip tai būtu koncentracija.[3] Reiškinys, kada didėja dirvožemio ir vandenų rūgštingumas, t.y. mažėjajų pH reikšmė. Pagrindinė rūgštėjimo priežastis – sieros bei azoto junginiųišmetimas, pavyzdžiui, deginant iškasamąjį kurą.[4] Kai vanduo išplauna ir išneša medžiagas iš viršutinių dirvožemiosluoksnių.[5] Smarkiai išplautas dirvožemio sluoksnis.[6] Gilesni dirvos sluoksniai, į kuriuos iš viršutinių sluoksniųišplaunamos kai kurios maisto medžiagos.[7] Tai mažai maistinių medžiagų turintys arba išvis neturintys ežerai.