kunstbus

Ben jij de slimste mens? Test je kennisniveau op YaGooBle.com.
Dit artikel is 16 09 2017 16:28 voor het laatst bewerkt.

sulfaat

Een sulfaat(ion) (SO42–), zwavel in combinatie met zuurstof, is de zuurrest van zwavelzuur (H2SO4) en de zouten ervan.

Een atoom of molecuul dat een lading draagt dat verschillend is van nul, wordt een ion genoemd. Men spreekt van een positief geladen ion of kation, als het een elektron verliest en een negatief geladen ion of anion als het een elektron wint. Dit proces van elektronen verliezen en bijkrijgen wordt ionisatie genoemd.

De zuurrest is de geconjugeerde base van een zuur die ontstaat wanneer dat zuur één waterstofdeeltje afstaat. Een geconjugeerde base is de base die ontstaat bij ioniseren van een zuur (in water). Zwavelzuur H2SO4 (ook diwaterstofsulfaat genoemd) heeft waterstofsulfaat HSO4 als zuurrest, dat zelf weer sulfaat SO42– als zuurrest heeft. De lading van een zuurrest is negatief in bijvoorbeeld zouten en ongeladen in bijvoorbeeld vetzuurresten in vetten. Het sulfaation bezit een tweewaardig negatieve lading.

Sulfaatverbindingen ontstaan wanneer kationen (positief geladen ionen) combineren met het (negatief geladen) anion SO42−. Meestal resulteert deze combinatie in een zout, hoewel sulfaat ook een (covalente) binding kan aangaan met de meeste niet-metalen. Voorbeelden van de vele sulfaten zijn o.a. Bariumsulfaat (BaSO4), Calciumsulfaat (gips)(CaSO4), IJzer(II)sulfaat (FeSO4), IJzer(III)sulfaat (Fe2(SO4)3), Koper(II)sulfaat, magnesiumsulfaat (MgSO4), Natriumsulfaat (Glauberzout), Natriumdodecylsulfaat, Natriumwaterstofsulfaat, etc..

Naast sulfaat bestaan ook nog andere ionen van zwavel: persulfaat SO52-, sulfiet SO32-, hyposulfiet SO22-,  peroxodisulfaat S2O82-, etc..

Natuurlijke uitstoot zwavelverbindingen
Zwavel (S) is een veelvoorkomend element in de aardkorst en in zeewater. Het komt voor in de vorm van sulfides en sulfaten. Zinksulfide (ZnS) is bijvoorbeeld een belangrijk mineraal dat gewonnen wordt ten behoeve van de productie van zink (Zn). De meest voorkomende sulfaten zijn calciumsulfaat (CaSO4) en magnesiumsulfaat (MgSO4).

Sulfaten spelen een belangrijke rol in de anaerobe afbraak van organisch materiaal (algemene verhoudingsformule CH2O) door bacteriën. In situaties waar geen zuurstof beschikbaar is en wel sulfaat, wordt het sulfaat gebruikt als bron voor zuurstof. De volgende anaerobe reactie treedt dan op: 1/2 SO42- + CH2O + H+ -> 1/2 H2S + H2O + CO2. Deze anaerobe afbraak via sulfaatreductie is een veel optredende, natuurlijke afbraakroute van organisch materiaal op zeebodems doordat op zeebodems vaak (veel) organisch materiaal afzinkt en zeewater sulfaat bevat. In zoet water treedt deze reactie in veel natuurlijke wateren minder of niet (moerassen) op doordat er geen of veel minder sulfaat aanwezig is. Wereldwijd wordt via deze route ongeveer een kwart van de zwavel van biologische oorsprong (H2S) naar de atmosfeer geëmitteerd. De andere route van natuurlijke, biologische zwavelemissie naar de atmosfeer is die door plankton in de oceanen. Als onderdeel van de stofwisseling emitteert plankton dimethylsulfide (DMS, H3C-S-CH3). In de atmosfeer worden zowel H2S als DMS geoxideerd tot zwaveldioxide (SO2). Zwaveldioxide is een kleurloos gas met een scherpe karakteristieke reuk, dat goed oplosbaar is in water.

In de wereldwijde natuurlijke zwavelcyclus spelen de volgende fysieke processen een rol:
• emissie van sulfaten aanwezig in de aardkorst door stof
• emissie van sulfaten uit zeewater (vorming van microscopisch zeezout)
• natuurlijke verwering en erosie van de aardkorst
• emissie van H2S en andere zwavelverbindingen uit vulkanen
• depositie van hydrothermische sulfiden (vorming van sulfidische mineralen op de zeebodem uit vulkanen, geisers etc.)
• vorming van pyriet op/in de zeebodem
• depositie van sulfaten in zeezout (hoofdzakelijk in de oceanen)
• netto transport van land naar zee via de lucht

De emissie en depositie van sulfaten (stof, zeezout) is min of meer in balans: de door verwering en erosie ontstane sulfaten worden in de (diepe) oceaan langzaam weer omgezet in sulfides, sediment en uiteindelijk gesteenten. Sulfaten worden in de atmosfeer slechts beperkt omgezet. De natuurlijke emissie van zwavel is gekoppeld aan deze kringloop en in de loop van de tijd heeft zich een evenwicht ingesteld. De jaarlijkse hoeveelheid zwavel in dit gedeelte van de kringloop wordt geschat op 20 Mton.

De grootste invloed van de mens op de wereldwijde zwavelcyclus is de uitstoot van SO2 door verbranding van zwavelhoudende fossiele brandstoffen. Wereldwijd wordt de industriële uitstoot van zwavel geschat op zo'n 60 Mton, dus drie keer zo veel als de hoeveelheid zwavel in de biologische kringloop! Door de verbranding van fossiele brandstoffen en het winnen en verwerken van sulfidische ertsen wordt een reservoir (voorraad) van zwavel dat zich in miljoenen jaren heeft opgebouwd in korte tijd ontsloten. De zwavel komt in eerste instantie terecht in de atmosfeer en doordat, anders dan voor CO2, de atmosfeer voortdurend wordt ontdaan van zwavel, komt deze als zure regen in bijna alle watersystemen en bodems op aarde terecht.

 De uitstoot van verzurende stoffen kan de biologische zwavelkringloop intensiveren doordat zure regen een bron van sulfaat is. Zure regen bevat immers zwavelzuur, H2SO4, waardoor in veel meer (water)bodems anaerobe afbraak van organisch materiaal kan (gaan) plaatsvinden.

 http://eduweb.eeni.tbm.tudelft.nl/TB142E/?zwaveluitstoot-natuurlijk

Sulfaat is één van de meest voorkomende anionen in natuurlijke waters. Het sulfaatgehalte in natuurlijke waterlopen kan variëren van enkele mg/l tot enkele g/l. In Nederland zal het gehalte in natuurlijke waters meestal tussen 200 mg en 300 mg/l liggen. Zeewater, dat circa 3.5% zouten bevat heeft een sulfaatgehalte van ongeveer 2700 mg/l. Hoge sulfaatconcentraties kunnen diarree veroorzaken en leiden tot ernstige geurhinder ten gevolge van de reductie van sulfaat tot sulfide onder anaerobe omstandigheden. Deze sulfaatreductie kan ook tot corrosie van beton leiden. In de tuinbouw leidt sulfaat tot vergiftiging, eutrofiëring (overmaat aan voedingsstoffen) en verzuring. Hoge sulfaatconcentraties zelf zijn niet zozeer schadelijk voor de meeste gewassen, maar leiden tot verhoging van het zoutgehalte van het water.

Sulfaat

Herkomst en gebruik
Sulfaat komt van nature voor in mineralen en fossiele brandstoffen. Sulfaat wordt veel gebruikt in de industrie bij de productie van onder andere kunstmest, verfstoffen, glas, papier, zeep en bestrijdingsmiddelen. Verbranding van fossiele brandstoffen leidt tot emissies in het milieu. Oxidatie van sulfiden tot sulfaat wordt beschouwd als de motor die het oplossen van kalk, en daarmee de hardheid van grondwater, in gang zet. De concentratie kan in grondwater, afhankelijk van de locatie, variëren van 0-150 mg/l. maar meestal ligt deze tussen de 40-80 mg/l.

 De aanwezigheid van sulfaat in combinatie met chloride en bicarbonaat in distributiesystemen kan tot corrosie leiden van gietijzeren en stalen leidingen. Bij hogere concentraties sulfaat treedt meer corrosie op en wordt meer ijzer door de leidingen afgegeven. Sulfaat verhoogt het koperoplossend vermogen van drinkwater. De dagelijkse inname van sulfaat bedraagt circa 500 mg. In het algemeen vindt de grootste inname plaats via voedsel. In het buitenland kan in gebieden met hoge sulfaatconcentraties de inname via drinkwater hoger zijn dan de inname via voedsel. De bijdrage van lucht aan de dagelijkse inname is verwaarloosbaar.

Gezondheidskundige betekenis
Sulfaat is weinig toxisch. Het wordt slecht geabsorbeerd vanuit de dunne darm. De belangrijkste effecten van inname van grote hoeveelheden sulfaat zijn uitdroging en darmirritatie.

Normen en richtlijnen
 De smaakdrempel van de meeste sulfaatzouten ligt tussen 200-900 mg/l. In het Waterbesluit is als norm 150 mg/l vastgesteld. De gemiddelde concentratie sulfaat in drinkwater in Nederland is 35 mg/l.

Geo-engineering - Stratospheric Aerosol Injection (SAI) / Solar Radiation Management (SRM)
Sulfaten komen voor in de atmosfeer als microscopische deeltjes (aerosolen) als gevolg van verbranding van fossiele brandstoffen en biomassa.

Deze sulfaataerosolen reflecteren het licht waarmee het albedo van de aarde wordt verhoogd. Dit leidt tot een koeling van gemiddeld 0,4 W/m2 ten opzichte van de pre-industriële waarden, waardoor het grotere (ongeveer 2,4 W/m2) opwarmingseffect van broeikasgassen gedeeltelijk wordt gecompenseerd. Dit effect is het sterkst meetbaar boven industriële gebieden.

Daarnaast zijn er ook indirecte effecten.  Door het Twomey-effect trekken sulfaataerosolen de waterdruppels in een wolk aan en daarmee uitelkaar, wat leidt tot een groter aantal kleinere druppels water waardoor het licht efficiënter wordt verspreid. Ook blijven de druppels hierdoor langer in de lucht hangen en komen de wolken hoger in de atmosfeer te hangen. Daarnaast worden er ook meer watermoleculen rond de aerosolen gecondenseerd waardoor er meer en eerder wolkenmassa ontstaat. De kleinere druppels nemen ook relatief meer gassen en andere kleine deeltjes op die zich in de atmosfeer bevinden. Al deze indirecte effecten samen hebben een verkoelingseffect tot misschien wel 2 W/m2.

Sulfaten worden om hun klimaateffecten steeds meer genoemd als mogelijke oplossing om onze planeet af te koelen wanneer alle maatregelen tegen CO2 uiteindelijk niet gaan werken.

'In 1991 spuwde de berg Pinatubo tijdens een lange uitbarsting duizenden tonnen zwaveldioxide (SO2) de lucht in. De zwaveldeeltjes bleven hoog in de atmosfeer hangen, waar ze als ontelbare kleine spiegeltjes zonlicht terugkaatsten de ruimte in. Hierdoor daalde de gemiddelde temperatuur op aarde het jaar erop met 0,5 graad. De Nederlandse Nobelprijswinnaar Paul Crutzen kwam hierdoor op het idee om dit proces na te doen. Door grote hoeveelheden zwavel de lucht in te sturen, zouden we opwarming tijdelijk tegen kunnen gaan. Er kleeft alleen een groot nadeel aan het idee, namelijk het vernietigende effect op de ozonlaag. In het jaar van de Pinatubo-uitbarsting bereikten metingen aan het ozon in de atmosfeer historische dieptepunten. Dit plan vervangt dus het ene probleem door het andere. Crutzen vindt het zelf ook een idioot idee, maar ja, zegt hij, je moet wát doen tegen het broeikaseffect.' - ( https://www.nemokennislink.nl/publicaties/geo-engineering-als-laatste-redmiddel/ )

'Sulfaat de lucht inspuiten zou de energie die het aardoppervlak bereikt, kunnen verminderen met 3,7 Watt per vierkante meter. Dat zou genoeg zijn om een verdubbeling van het CO2-gehalte in de atmosfeer (ten opzichte van de pre-industriële situatie) te compenseren (Latham e.a. 2008). Andere berekeningen komen echter lager uit (Lenton en Vaughan, 2009).' - ( https://www.nemokennislink.nl/publicaties/wolken-bleken-een-wit-jasje-tegen-de-zon/ ) Rik Leemans van het IPCC houdt het op een daling van enkele tienden van een graad.

'Voorstanders zeggen dat het een relatief goedkope (enkele miljarden per jaar) oplossing is voor het probleem. Tegenstanders waarschuwen voor catastrofale gevolgen voor het weer op aarde. Het verspreiden van de deeltjes kan zorgen voor een gebrek aan neerslag in Azië, Zuid-Amerika en Afrika, wat leidt tot extreme droogte. Dat kan de voedselvoorziening van miljarden mensen bedreigen.' - ( https://nos.nl/artikel/2165196-trump-regering-zet-deur-open-voor-klimaatexperimenten.html )    

'Door deeltjes in de atmosfeer te pompen die het licht van de zon weerkaatsen boots je het koelende effect dat vulkaanuitbarstingen op de aarde hebben, na. Maar de deeltjes zouden ook invloed op de neerslag hebben. Het goede nieuws is dat de maatregel de opwarming van de aarde zodanig zou bestrijden dat de wereldwijde temperatuur weer op pre-industrieel niveau terechtkomt. En wereldwijd gezien zou ook de hoeveelheid neerslag vergelijkbaar zijn met de hoeveelheid neerslag in pre-industriële tijden. Maar anders wordt het als we inzoomen op lokaal niveau. Dan zien we dat het ene gebied extreme regenval zal krijgen, terwijl andere gebieden veel droger worden.' - ( https://www.scientias.nl/cocktail-engineering-oplossing-klimaatprobleem/  )

Klimaat- en milieueffecten
Sulfaten verhogen de zuurgraad van de atmosfeer en vormen zure regen. Hoe?
Zuurgraad neemt toe bij toename van H+ waterstofionen.
Sulfaat (SO42–) vormt in combinatie met water (H2O) zwavelzuur (H2SO4). Zwavelzuur is een diprotisch zuur, het beschikt over twee zure waterstofatomen.

Zure regen, zure neerslag of zure depositie ontstaat wanneer zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx), ammoniak (NH3) en vluchtige organische stoffen (VOS) oplossen in de regenwolken. Stikstofoxiden (NOx) is een verzamelnaam voor het giftige stikstofmonoxide (NO) en stikstofdioxide (NO2). Ammoniak (NH3) en vluchtige organische stoffen kunnen afkomstig zijn van de uitlaatgassen van auto's en van de verbranding van zwavelhoudende en stikstofhoudende brandstoffen zoals mazout, stookolie en benzine. Samen met water vormen zij daar zuren; zwavelzuur (H2SO4) en salpeterzuur (HNO3). Ook de intensieve veeteelt is een belangrijke uitstoter. Ammoniak vormt samen met zuurstof ook stikstofoxiden, die aanleiding kunnen geven tot vorming van salpeterzuur.

Zure regen is in de jaren '80 voortdurend in de belangstelling geweest, doordat de verzuring van de neerslag in verband wordt gebracht met het afsterven van bossen, het volledig verdwijnen van planten en dieren uit Scandinavische en Noord-Amerikaanse meren en de aantasting van monumenten en gebouwen.

De Themagroep Zure Regen van de Raad voor Milieu- en Natuuronderzoek verstaat onder zure regen: „de natte en droge depositie van bestanddelen die de bodem en het oppervlaktewater direct of indirect verzuren”. Deze definitie wordt vrij algemeen, ook internationaal gehanteerd.

Hoewel de term zure regen vooral aan neerslag in de vorm van regen, hagel en sneeuw doet denken, is de bijdrage van deze zogenaamde natte depositie relatief gering. Van de totale hoeveelheid zwavel die op het aardoppervlak neerkomt en daar het milieu verzuurt, wordt slechts circa 30% afgezet tijdens buien. Voor de schadelijke werking van zure regen is de droge depositie dus veel belangrijker. De verzurende stoffen kunnen al zuur zijn als ze in de atmosfeer worden gebracht (bijvoorbeeld zoutzuur), maar ook in de atmosfeer, op planten, op materialen, in de bodem of in het water worden omgezet in zuren (zwavelzuur en salpeterzuur).

Stoffen waaruit zuren ontstaan zijn zwaveldioxide (SO2), de nitreuze gassen (NOx) en aërosolen (vaste en vloeibare in de atmosfeer zwevende deeltjes) zoals ammoniumzouten en chloride-ionen (boven zee). De vorming van stoffen, die uiteindelijk bijdragen aan de verzuring, is het resultaat van complexe en gekoppelde chemische en fysische omzettingen in de atmosfeer.

Schoonmaken gebouwen
De anaërobe sulfaatreducerende bacteriën Desulfovibrio desulfuricans en D. vulgaris kunnen de zwarte sulfaatkorst verwijderen die vaak gebouwen verontreinigt.

Bronnen:
 https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfate
 https://www.nemokennislink.nl/publicaties/geo-engineering-als-laatste-redmiddel/
 https://en.wikipedia.org/wiki/Stratospheric_sulfur_aerosols
 https://en.wikipedia.org/wiki/Stratospheric_aerosol_injection_(climate_engineering)

 https://www.nemokennislink.nl/publicaties/schuilen-onder-een-scherm-van-stof/

 http://www.chemischefeitelijkheden.nl/Uploads/Magazines/h010.pdf

Ook interessant:
 http://www.joostdevree.nl/bouwkunde2/uitbloeiing_meer.htm


Test je competentie op YaGooBle.com.

Pageviews vandaag: 692.