Įvairių dujų sukeliančių rūgščius lietus įtaka dirvožemiui ir vandeniui

Klaipėdos „Versmės“ vidurinė mokykla

Chemijos pamoka

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 iir viduryje į vis naujus kuriamus chemikalus buvo

žiūrima labai optimistiškai. Niekas nebandė išsiaiškinti galimų šalutinių

padarinių. Tik septintojo dešimtmečio pradžioje, visų pirma Rachelės

Karsons knygos „Tylusis pavasaris“ dėka, pradėtos rimtai svarstyti

neigiamos chemikalų naudojimų pusės. Užvirė ginčai dėl pavojaus.

Kažkokios visuotinai priimtos teršalų klasifikacijos iki šiol nėra ir

vargu ar kada bus, tačiau vadovaujantis aplinkos teršimo apibrėžimu, visą

teršalų 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 – ttai vadinamos cheminės medžiagos, jų junginiai ir

mišiniai kurie viršijus tam tikrą koncentraciją ir/ar poveikio trukmę, daro

arba gali daryti neigiamą poveikį žmonėms ir kitiems gyviems organizmams.

Be to, svarbu suprasti, kad faktiškai visos medžiagos, esant didelei jų

koncentracijai, tampa teršalais.

Geriausias pavyzdys čia yyra azoto junginiai, kurie yra labai svarbūs gyvų

organizmų augimo ir vystimosi procesuose ir kurių nepriteklius dažniausiai

yra pagrindinis augalų augimą ribojantis veiksnys. Tačiau būtent azoto

junginių perteklius aplinkoje dabartiniu metu yra viena iš svarbiausių

aplinkos problemų, sąlygojančių vandens telkinių ir dirvožemio

eutrofikaciją[1] ir keliančių grėsmę daugeliui natūralių vandens ir

sausumos ekosistemų.

Iš visos didžiulės cheminių teršalų įvairovės čia išvardinsime tik

dažniausiai 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 virsta

smulkiomis dujų dalelėmis ir iškrinta ant žemės. Taip pat šios dujos

iškrenta kartu su lietumi ir sniegu. Sieros dioksido dujos suyra per 4-5

paras ir neturėtų kelti nerimo, jei ne viena aplinkybė. Per trumpą savo

gyvavimo laiką, veikiamos saulės spindulių, SO2 dujos jungiasi su oro

deguonimi 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 ar

vanduo, į kuriuos toks lietus krenta taip pat darosi rūgštesni. Jei jų

rūgštingumas viršija normas, tai daro žalą čia augantiems augalams,

gyvenantiems žmonėms ir gyvūnams.

Sieros oksidų kiekis ore yra svarbus rodiklis: kuo daugiau šių dujų yra

ore, tuo rūgštesnis yra lietus. Švedijos ir pietų Norvegijos ežerai

labiausiai kenčia nuo rūgščiųjų lietų. Daugelyje ežerų išnyko žuvys. Miškai

yra pažeisti daugelyje Europos šalių, blogiausia padėtis yra taip

vadinamame „juodajame trikampyje“. Tai Čekijos, Vokietijos ir Lenkijos

sienų susikirtimo riba. Čia miškai ne tik pažeisti, bet vietomis visiškai

išdžiūvę. Nuo taršos čia nukentėjo ežerai ir žmonės. „Juodajame trikampyje“

yra keletas anglimi kūrenamų stambių elektrinių ir lydymo fabrikų, kurie

išmeta 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 tokia

rūgšti.Lygiai taip pat atvėsta vanduo, kai mes įpilame į verdantį katilą

šalto 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 dalis

atmosferoje susidariusių sieros ir azoto rūgščių neutralizuojama į orą

patekusio amoniako ar kitų šarminių medžiagų. Gana dideli kiekiai amoniako

patenka į orą iš įvairių gamtinių šaltinių (pūvančios organinės medžiagos)

ar žemės ūkio naudmenų. Susidariusios tirpios amonio druskos (amonio

sulfatas, amonio nitratas) iškritusios į žemės paviršių, skatina paviršinių

vandens telkinių ir dirvožemio eutrofikaciją.

Gamtoje kkrituliai yra naturaliai parūgštinami dėl angliarūgštės

poveikio, kuri susidaro oro sudėtyje esančiam anglies dioksidui reaguojant

su vandeniu. Tokių kritulių pH svyruoja apie 5,5 ir tokio rūgštingumo

kritulius 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 pastarajį

dešimtmetį gerokai sumažėjo ir kritulių rūgštingumas. Jei devintajame

dešimtmetyje vidutinis kritulių pH Lietuvoje buvo apie 4,5, tai dabartiniu

metu – apie 5,1.

[pic]

Siera

Sieros dioksidas (SO2) yra dujos, kurių koncentracija atmosferoje labai

maža. Svarbiausi gamtiniai sieros dioksido šaltiniai – tai vulkanų

išsiveržimai ir kai kurių bakterijų veikla. Kadangi sierą kaip maisto

medžiagą naudojasi visi organizmai, jos yra visose biologinės kilmės

medžiagose, pavyzdžiui, medienoje, durpėse, anglyje, naftoje, ji randama ir

grynuolės sieros pavidalu (sudaro 0,05% Žemės plutos masės). Degant šioms

medžiagoms susidaro sieros dioksidas. Sieros turi ir daugelis svarbių

mineralų. Perdirbant tų metalų rūdas taip pat išsiskiria sieros dioksidas.

S + O2 → S4+O22-

2ZnS2- + 3O20 → 2ZnO2- + 2S4+O22-

Išmetamų į atmosfera sieros teršalų kiekis

|H2S |Naftos |3 |Vulkanų, |84 |

|SO2 |Anglies, naftos |212 |Vulkanų veikla, |20 |

Azotas – trąša ir nuodas

Šiais laikais žmogus smarkiai kišasi į naturalią azoto apytaką ne tik

naudodamas mineralines trąšas, bet ir teršdamas orą. Visų degimo procesų

metu vyksta maždaug tas pats, kas ir žaibuojant – deguonis ir azotas sudaro

azoto oksidus. Iš azoto oksidų susidaro azoto rūgštis (HNO3), kuri su

krituliais patenka į dirvožemį. Azoto rūgštis dirvą gali patręšti, bet gali

ją ir parūgštinti. Kada azoto junginių iškrinta tiek daug, kad medžiai ir

kiti augalai miške nespėja jų visų sunaudoti, tada azotas pradeda iš

dirvožemio 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, kad

žemės 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: jame

esančias azotines ir sierines medžiagas gali sugerti augalai, kitos

gali

išskirti ant spyglių ar lapų, nuo kurių gali būti vėl nuplautos. Vandeniui

sunkiantis pro dirvą jo sudėtis vėl kinta. Sunkdamasis jis perneša įvairias

medžiagas iš paviršinių dirvos sluoksnių į gilesnius. Šis procesas

vadinamas išplovimu[4]; jis trunka tūkstančius metų. Dėl išplovimo daugelio

dirvų viršutinis sluoksnis dažnai yra blyškios spalvos – tai eliuvinis

horizontas[5]. Kai kurios žemyn gabenamos medžiagos, pavyzdžiui, geležies

junginiai, kiek giliau iškrinta ir nudažo gruntą rūdžių spalva. Šis

sluoksnis vadinamas iliuviniu horizontu[6].

Dirvožemio degradacija

Kaip prisimename, dirvožemio erozija – tai viršutinio dirvožemio

sluoksnio ardymas. Cheminę dirvožemio eroziją sskatina rūgštieji lietūs.

Rūgštieji lietūs yra tipingas pasklidusios dirvožemio taršos šaltinis.

Padidinto rūgštingumo krituliai, patekę į paviršinius dirvožemio sluoksnius

ne tik padidina jų rūgštingumą, bet ir suaktyvina katijonų (Ca, K, Mg ir

kt.) išplovimą padidina sunkiųjų metalų aktyvumą, skatina toksinių

aliuminio junginių susidarymą. Laikoma, kad būtent rūgštieji lietūs yra

viena svarbiausių regioninio masto miškų džiuvimo priežaščių.Rūgštėjimo

intensyvumas priklauso ne tik nuo patenkančio rūgščių kritulių kiekio, bet

ir nuo dirvožemio buferinio pajėgumo, t.y. nuo jame esančių cheminių

medžiagų, galinčių neutralizuoti rūgštis. Metalų toksiškumas augalams

dažniausiai susijęs su žemu dirvožemio pH.

Kadangi aaliuminis labiausiai paplitęs žemės plutoje metalas, jo

toksiškumas laikomas pagrindiniu žalingu veiksniu augalams, augantiems

dirvožemiuose, kurių pH<5,0. Nerūgščiuose dirvožemiuose aliuminioaptinkama

netirpių aliumosilikatų arba oksidų formos; jie neigiamo poveikio nedaro.

Mažėjant dirvožemio pH, aliuminio tirpumas didėja. Vidutiniškai

rūgščiuose dirvožemiuose Al3+jonai veikia kaip rūgštis, kadangi jie

reaguoja ssu vandeniu ir sudaro aliuminio hidroksilą. Judriojo aliuminio

kiekis dirvožemyje labiausiai priklauso nuo dirvožemio reakcijos.

Rūgščiuose dirvožemiuose, kurių pH mažiau kaip 5,5, aliuminio tirpumas

staigiai padidėja; jis pradeda aktyviai konkuruoti su kitais katijonais

jonų mainuose. Neutralaus dirvožemio tirpale aliuminio būna iki 400 g/l,

tuo tarpu dirvožemio tirpale, kurio pH 4,4, aliuminio padaugėja iki 5700

g/l. Koreliacijos koeficientas tarp judriojo aliuminio ir pH Lietuvos

dirvožemiuose yra iki 0,82 –0,85.

Tam tikras judriojo aliuminio kiekis bei rūgšti dirvožemio reakcija

labiausiai kenkia žieminiams kviečiams ir rugiams, dobilams, liucernoms ir

kitiems žiemojantiems augalams. Jis kenksmingas ir vasariniams javams.

Palyginus įvairius vystymosi tarpsnius, judrusis aliuminis pavojingiausias

jauniems augalams. Tyrimais nustatyta, kad aliuminio junginiai labiau

slopina šaknų nei daigų augimą. Jautresnės aliuminio toksiškam poveikiui

yra daigų ir jaunų augalų šaknys. Dėl jo poveikio sutrinka jų išilginis

augimas, šaknys būna trumpos, ppastorėjusios ir susisukusios, daigų viršūnės

ruduoja ir apmiršta. Nustatyta, kad aliuminis sutrikdo maistinių medžiagų

(P, Ca, Mg, K, N) pasisavinimą, pakeičia anijonų ir katijonų santykį

augale. Esant aliuminio jonų pertekliui, katijonų pasisavinama mažiau. Be

to, toksiškas aliuminio poveikis susijęs ir su padidėjusiu Fe, Mn, gal būt

ir su kitų sunkiųjų metalų kaupimu . Daugelio užsienio autorių darbuose

nustatyta, kad tolerantiškumą aliuminiui lemia genetinės augalo savybės.

Pagal tolerantiškumą aliuminiui gali skirtis ne tik augalų rūšys, bet net

ir skirtingos veislės. Todėl genetiškai atsparių aliuminio junginiams

augalų selekcija gali padėti sumažinti aaliuminio stresą, kurį patiria

daugelis rūgščiuose dirvožemiuose auginamų žemės ūkio kultūrų.

Mūsų šalyje miežių auginama daugiau negu kitų javų. Kai žiema būna

nepalanki žiemkenčiams, vasarinių miežių plotai dar labiau padidėja. Tačiau

miežiai jautrūs dirvožemio rūgštingumui.

Vanduo ir jo užterštumas

Viena iš ryškiausių rūgštėjimo pasekmių yra ta, kad ežeruose didėja

aliuminio koncentracija. Tai matyt yra pagrindinė priežastis, dėl ko mažėja

žuvų 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 tas

veiksnys, kuris riboja pirminės produkcijos didėjimą vandens ekosistemoje.

Po rūgščiųjų liučių vandenyje padaugėja azoto ir sieros junginių taip

pat ir kitų nuodingų medžiagų. Šios medžiagos kaupiasi vandens telkinių

dugno nuosėdose, augaluose ir gyvūnuose. Kuršių marių moliuskų audiniuose

randamos 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 bei

bumblių rūšių. Įsivyrauja atsparios taršai melsvabakterės ir siūliniai

dumbliai. Dėl tokių pat priežaščių daugėja nemaistingųjų ežerų.

Distrofiniai ežerai [7]– tai nedideli durpynuose išsimėtę ežeriukai. Iš

pelkių atnešamos humusinės rūgštys jų vandenį nudažo rusvai. Paprastai šių

ežerų produktyvumas labai mažas, juose gyvena tik atspariausios žuvys.

Ežerui parūgštėjus vandens cheminė ssudėtis pakinta taip, kad

pažeidžiama arba visiškai nutraukiama žuvų reprodukcija. Dėl šios

priežasties ežero gyvūnų bendrija netenka ir daugelio kitų rūšių, tačiau

kai kurių rūšių populiacijos padidėja. Ypač padaugėja kai kurių vabzdžių,

pavyzdžiui, dusių, laumžirgio lervų, vandeninių blakių. Tai yra tiesioginė

žuvų išnykimo ir netiesioginė vandens parūgštėjimo pasekmė.

Išvados

Rinkdami šia medžiagą sužinojome, kad rūgštūs lietūs yra globalinė

problema. Jie teršia paviršinius požeminius vandenis, dirvą, kenkia

augalams, skatina metalų koroziją, jų veikiamos greičiau susidėvi

besitrinančios mechanizmų dalys, apie 6 kartus greičiau suyra stogo dangos,

statybinės medžiagos, metalinės konstrukcijos bei dažai. Bendri ekonominiai

nuostoliai kasmet sudaro milijardus dolerių. Europoje susiformavo

padidėjusio rūgštingumo kritulių zona, apimanti Didžiąją Britaniją,

Olandiją, Daniją, dalį Vokietijos, Skandinavijos pietus, NVS šiaurės vakarų

dalį, Lietuvą.

Nuo rūgščių lietų ir oro teršalų mažėja dirvos derlingumas, nes nyksta

dirvos organizmai, nudega pušų viršūnės, patamsėja medžių lapai,

paraudonuoja spygliai. Medžiai meta lapus bei spyglius, nudžiūva. Rūgštūs

lietūs kenkia daržovėms: kopūstams, burokėliams, agurkams. Jie taip pat

nepaprastai kenkia miškams.

Dėl rūgščių lietų poveikio iš dirvožemio greičiau į vandeningąjį

horizontą išsiplauna organinės medžiagos ir sunkieji metalai – užteršiamas

gruntinis 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 nnaudoti 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 iir vandenų rūgštingumas, t.y. mažėja

jų pH reikšmė. Pagrindinė rūgštėjimo priežastis – sieros bei azoto junginių

išmetimas, pavyzdžiui, deginant iškasamąjį kurą.

[4] Kai vanduo išplauna ir išneša medžiagas iš viršutinių dirvožemio

sluoksnių.

[5] Smarkiai išplautas dirvožemio sluoksnis.

[6] Gilesni dirvos sluoksniai, į kuriuos iš viršutinių sluoksnių

išplaunamos kai kurios maisto medžiagos.

[7] Tai mažai maistinių medžiagų turintys arba išvis neturintys ežerai.