Keskkonna­­probleemid

Meie elukeskkonna saastumine tundub olevat tsivilisatsiooni arengu paratamatu kaasnähtus. Maakeral elab üle 7 miljardi inimese. Kõik nad tahavad süüa, rõivaid, elamuid, sõidukeid ja palju muud, mida argielus vaja läheb. Kõige selle tootmiseks vajalikud lähteained ja energia ammutatakse loodusest. Aastas kaevandatakse üle 100 miljardi tonni mitmesuguseid maavarasid, peamiselt kütuseid ja metallimaake. Aastas toodetakse üle 1500 miljoni tonni metalle, üle 500 miljoni tonni mineraalväetisi, üle 260 miljoni tonni sünteetilisi materjale, peamiselt plaste. Seda loetelu võiks veelgi jätkata. Kõigi nende ainete põhjal valmistatud toodete kasutamisel tekib olme­jäätmeid, mis jõuavad tagasi loodusesse.

Osa atmosfääri kogunevaid gaase on otseselt kahjulikud. Kütuste mitte­täielikul põlemisel tekib aastas umbes 200 miljonit tonni mürgist CO-d. Suurem osa kütuseid sisaldab natuke väävliühendeid, mille põlemisel tekib SO₂. Kütustes leiduvatest lämmastikuühenditest võivad tekkida nii N₂ kui ka NO ja NO₂. Lämmastikoksiid (NO) oksüdeerub õhus lämmastik­dioksiidiks (NO₂). SO₂ ja NO₂ on happelised oksiidid ning muudavad tavalised sademed (vihma ja lume) happe­sademeteks. Happe­sademed on taimedele väga ohtlikud.

Aastas paiskub atmosfääri SO₂, NO ja NO₂ umbes niisama palju kui CO-d – üle 200 miljoni tonni.

Atmosfääri saastab ka tolm, mis on tekkinud inimtegevuse tagajärjel, näiteks metallide tootmisel tekivad raskmetallide (plii, elavhõbe, kaadmium) ühendid, mis on väga mürgised. Tuuma­elektrijaamade avarii tulemusena satub atmosfääri väga ohtlikku radioaktiivset tolmu.

Ohtlikud saastegaasid on ka freoonid (gaasilised süsiniku halogeen­ühendid), mida kasutatakse mitmesugustes aerosool­balloonides (värvid, desodorandid jt). Jõudnud atmosfääri kõrgemas osas (stratofääris) asuvasse osoonikihti, põhjustavad need osooni lagunemist ja nn osooniaukude teket. Osooni­kihti lagundavad ka mitmed teised saastegaasid, nt lämmastiku oksiidid. Osoonikiht neelab tugevasti Päikese ultraviolett­kiirgust ja kaitseb selle eest Maal elavaid organisme.

Osooniaukude piirkonnas on ultraviolett­kiirgus väga tugev, eriti kevadel, kui atmosfäär on puhas ja läbipaistev. Liiga tugev ultraviolett­kiirgus võib põhjustada nahavähki, kahjustada silmi ja tekitada teisi kahjulikke muutusi organismides. Seetõttu on freoonide asemel hakatud aerosool­balloonides kasutama teisi, kahjutuid gaase (nt gaasilisi süsivesinikke).

Igal aastal paisatakse atmosfääri umbes 33 miljardit tonni CO₂. Iseenesest ei ole CO₂ otseselt kahjulik ega keskkonnavõõras ühend. See on taimedele hädavajalik lähteaine sahhariidide tootmiseks fotosünteesi abil. Kütuste intensiivse põletamise tulemusena koguneb atmosfääri rohkem CO₂, kui taimed jõuavad ära tarvitada. Aastasadu püsis CO₂ sisaldus atmosfääris konstantsena (0,03%). Viimase sajandi vältel on aga CO₂ sisaldus järjekindlalt tõusnud ning on praegu juba ~0,04%.

Süsihappegaas on koos vee ja metaaniga (CH₄) põhilised nn kasvuhoonegaasid. Need neelavad üsna suure osa Maa pinnalt kiirguvast soojus­energiast ega lase sellel maailma­ruumi hajuda. Nende sisalduse suurenemine atmosfääris rikub Maa soojuslikku tasakaalu ja põhjustab kliima­muutust. Tekib nn kasvuhoone­efekt. Mandrijää Gröönimaal ja Antarktikas hakkab sulama, ookeani pind tõuseb ja madalamad alad ujutatakse üle. Atmosfäärse CO₂ hulga suurenemist on põhjustanud ka Maa „kopsude” – troopiliste vihma­metsade – ulatuslik hävitamine viimastel aastakümnetel.

Vett reostavad mitmesugused heitveed. Nii tööstuslikud kui ka olmeheitveed jõuavad lõpuks ju looduslikesse veekogudesse. Tööstuse heitveed võivad sisaldada raskmetallide ühendeid ja mitmesuguseid mürgiseid orgaanilisi ühendeid. Viimased on pärit tahkete kütuste (kivisöe, pruunsöe, põlevkivi) töötlemisest. Õlireostust põhjustab nii tööstus kui ka transport. Õli takistab õhuhapniku lahustumist vees ja võib põhjustada veelindude hukkumist.

Olmereostuse tulemusena satub vette hulgaliselt orgaanilisi ühendeid (ainevahetuse saadusi jm), mis hakkavad kiiresti oksüdeeruma ja võtavad organismide eest hapnikku ära.

Taimed vajavad kasvuks ja arenguks peale põhiliste „bioelementide“ (süsiniku, hapniku ja vesiniku) ka paljude teiste keemiliste elementide ühendeid. Kuna mullas ei ole neid sageli piisavalt, tuleb neid väetistena juurde anda. Suuremates kogustes vajavad taimed lämmastik-, fosfor- ja kaalium­väetisi, väiksemas koguses aga ka paljusid teisi elemente (Ca, Mg ja nn mikro­elemente Fe, B, Mn jt). Väetistes esinevad need elemendid enamasti vees hästi­lahustuvate sooladena. Üleväetamise korral kanduvad üleliigsed väetise­kogused pinnaveega veekogudesse ja põhjavette ning põhjustavad veekogude eutrofeerumist, s.t rikastumist taimsete toitainetega, eelkõige lämmastiku- ja fosfori­ühenditega. Eutrofeerunud veekogus hakkavad vohama vetikad ja veetaimed, mis lagunedes muutuvad põhjamudaks. Selle tagajärjel väheneb vee hapniku­sisaldus ning halvenevad kalade jt organismide elutingimused. Eutrofeerunud veekogud hakkavad ülemäärase taimekasvu tõttu kiiresti kinni kasvama.

Keemiat ja keemiatööstust süüdistatakse sageli elukeskkonna saastamises. See süüdistus on natuke ülekohtune. Elukeskkonda ei saasta mitte keemia, vaid see, et inimene kasutab keemiat ebaõigesti ja vastutustundetult. Elukeskkonna saastumise vältimiseks või oluliseks vähendamiseks on mitmesuguseid võimalusi.

Üks võimalus on jäätmevaba (suletud tsükliga) tootmine, kus püütakse täielikult ära kasutada kogu lähteaine ja töödelda see kasulikeks saadusteks. Ka heitgaasid ning tolm püütakse kinni ja kasutatakse ära (heitgaasid annavad soojust). Heitveed puhastatakse põhjalikult ja suunatakse tootmisse tagasi. On selge, et selline tootmine nõuab suuri kulutusi ja keerukaid seadmeid, kuid lõppkokkuvõttes tasub see ära. Ettevõtjad, kes seda ei mõista, peavad maksma saastamise eest trahve, mis paljudes arenenud maades on üsna suured.

Teine võimalus on muuta tootmis­jäägid elu­keskkonnale võimalikult ohutuks. Mitmesuguste keemiliste puhastus­võtete rakendamise kõrval on sageli vaja ka tootmine põhjalikult ümber korraldada. Uueks suunaks on näiteks alternatiivsete energia­allikate kasutamine. Tuule-, päikese- ja hüdro­energia ning tuumaenergia kõrval on selleks süsinikku mitte­sisaldavate kütuste kasutamine. Selliseks kütuseks võib olla vesinik. Vesiniku põletamise ainukene saadus on vesi, mille sisaldus atmosfääris ei saa liiga suureks muutuda, sest ülemäärane veeaur muutub sademeteks. Kahjuks ei ole seni veel õnnestunud toota nii odavat vesinikku, mis oleks hinna poolest võrreldav näiteks maagaasiga.

Looduslikku vett puhastada on enamasti küllaltki lihtne. Näiteks kui kasutada looduslikku vett joogi­veena, tuleb kõrvaldada vees hõljuvad tahked osakesed setitamise ja filtrimise teel, nii sadestuvad välja raua­ühendid. Bakterid kõrvaldatakse joogiveest tavaliselt osooni (O₃) abil. Erinevalt kloorimisest ei riku osoonimine vee maitset ning ainsaks lagu­saaduseks on O₂.

Palju keerulisem on puhastada heitvett. Seda on peamiselt kahte liiki: tööstuslik ja olme­heitvesi. Mõlemad on tugevasti reostunud, kuigi reostavad ained on kummaski erinevad. Nagu loodusliku vee puhul, nii on ka heitvee puhastamise esimeseks võtteks setitamine ja filtrimine. Tänapäeval on kasutusel väga peente pooridega filtrid, millega on võimalik eelnevalt puhastatud veest isegi baktereid kinni püüda. Teisest küljest saab mikro­organisme väga efektiivselt kasutada heitvee puhastamisel. Seda tehakse spetsiaalsetes biotiikides, milles vastavad mikro­organismid muundavad loodus­keskkonna jaoks väga mürgised ühendid kahjutuks, näiteks karboksüülhapeteks. Mikro­organismide elutegevust on võimalik reguleerida nii, et tekivad ka metaan ja teised orgaanilised süsivesinikud. Selline gaasisegu sobib hästi küttegaasiks.