PODSTAWY OCHRONY SRODOWISKA
Środowisko naturalne- ogół elem przyrod powierzchni Zemi z glebą, wody powierzch i podziemne, krajobraz nat i przekształcony przez człowieka.
Czynniki ekologiczne- wszelkie elementy przyrody ożywionej i nie ożywionej charakterystycznej dla danego srod. Oddziałujące zespołowo na życie i rozwój poszczególnych osobników, populacji i
otoczenia.
Biocenoza-zespół organizmów na danym terenie połączone więzami troficznymi.
Ekologia- bada organizmy w ich środowisku, populacje zwierzęce i roślinne oraz różnego rodzaju typy zespołów organizmów, ich strukturę, funkcjonowanie, zmienność i wzajemne zależności na tle środowiska abiotycznego
Sosjologia- nauka o przyczynach doraźnych skutkach i przyczynach zachodzących w ś®od. Na wskutek działalności człowieka oraz o sposobach zapobiegania jeje następstwom lum możliwościach złagodzenia.
Ekosystem-układ funkcjonalny łączący cały zespół istot żywych i ich środowiskach. Układ o obiegu zamkniętym.
Kryzys środowiska
Raport UTHANTA(1968),,Tylko jedna Ziemia”-zagrożenia wynikające z degradacji środowiska, gwałtowny wzrost zagrożeń, Brak etycznej postawy człowieka w stosunku do środowiska.
Specjalistyczne organizacje:PHAO,WKO,GMS,UNEP(ONZ)
I-raport klubu Rzymeiczego-„Granice wzrostu”(1968)- istotny raport prognozy dla ludzkości, cel : selekcja najważniejszych problemów globalnych środ zalecenie specjalistom opracowywanie raportów, perspektywa rozwoju, raporty podstawą podejmowania decyzji
II Światowa konf w Rio de Janerio: Karta zieleni- ekorozwój, prawa i obowiązki obywateli wobec środwowiska naturalnego
Agenda 21- międzynarodowa propaganda działań ochrony środowiska poza rok 2030
Ogólne zasady współczesnej nauki :
-jedność materii
-powszechność praw przyrody
wszystkie ciała materii ozyw i nieżyw zbudowane są z tych samych składników
-oddziaływanie między elementami skład materii, własniości prawa rządzące naturą są takie same
Wszystkie struktury srod, procesy wynikiem wewnętrznych poraw przyrody
Atmosfera, hyrdosfera, litosfera tworzą BIOSFERĘ
Struktura Ekosystemu-logiczny przebieg procesów w charakterze przycz-skkutkowym. Ekosystem świat w stanie równowagi wkształtowanej w procesie ewolucji i określonej składem jakościowym i ilościowym poszczególnych elementó ekosyst. ( Skład atmosfery, wód oceanów,morskich, sródlądowych,podziemnych, powierzchniowych, warstwy skorupy ziemi)Odstępstwa od stanu równowagi na terenach gdzie jest człowiek.
Ochrona nat, środ, człowieka-świadome działanie człowieka, cel:wykorzystywanie środowiska, w którym żyje dla swych celów bytowych w sposób racjonalny(ograniczający do minimów zakłócenia równowagi bilogicznej, stwarzający warunki do odbudowy środ.)Oś sprowadza się do ochrony przyrody oraz człowieka przed bezpośrednim wpływem czynników szkodliwych( chałas, wibracje, toksyny, prom jonizujące)
Rozpatrując elementy środ:
Atmosfera : troposfere( 7-18 km) ozonosfere(10-80 km) stratosfere(do 80 km) jonosfere( 55-1000km)
Skłąd troposfery : 78% N, 21% O 1% Ar, 0,03 % Co2 reszta gazy szlachetne.
Zródła Azotu-gazy wulkaniczne, materia organiczna, procesy spalania, slapnia rolę filtra, przepuszcza prom słoneczne, cieplne, chroni przez UV, utrata ciepła.
Hydrosfera: woda we wszystkich stanach skupienia, morza oceany, rzeki, jeziora, podziemne wody, chmury lodowce, para wodna
Litosfera: różnice gęstości, ciała sprężyste
-skorupa( do35 km), płaszcz ( do 3000 km)- jądro( strafa ciągle płynna) skład:Fe, O,Mg,Si
Zasoby ekosystemu(:kryteria: E, materia, info
z pkt E
-Z systemem otwartym( pobór energii ze słońca, przetwarzanie w nowe formy Energii., promieniowanie słoneczne jest podstawowym źródłem E w procesie fotosyntezy)siła napędowa obiegu wody w przyrodzie
z pkt widzenia info
-Zjawisko samoorganizowania się środowiska polega na ...( nie mogę się rozczytac )...do ciągłego przechodzenia materii do struktury ukorządkowanej i złożonych. Straty na poziomie strukturalnym. Zjawisko homeostazy-stan równowagi dynamicznej środowiska, w którym zachodzą procesy biologiczne. Zasadniczo sprowadza się to do równowagi płynów wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych. Homeostaza jest podstawowym pojęciem w fizjologii. Pojęcie to jest także stosowane w psychologii zdrowia dla określenia mechanizmu adaptacyjnego. Organem służącym do utrzymania homeostazy jest homeostat.
*z punktu widzenia materii
-Tramsformacja materii-przenoszenie w cyklach biochemicznych bywa utylizowane w procesach naturalnych lub porzucona z lądów do mórz-szybsze migracje pierwiosatków C2 powoduje zużywanie ( niszczenie szaty roślinnej, intensyfikazję erozjii gleby, ubożenie składnikó odżywczych)
W nie wszystkich rodzajach ekosystemów mamy do czynienia z wytwarzaniem, obiegiem, gromadzeniam i przetworzeniem materii przez organizmy żywe i metabolizmem.
Pierwiastki chem-krążenie- przenosza się ze środ abiotycznego do organiz żywych.Dzięki metabolizmowi, śmierći ,rozkładowi wracają do środ w najprostszej postaci.
Składniki biotyczne: rośliny zielone ( producenci)
Zwierzęta ( konsum)
Grzyby, bakterie ( destruenci)
Składniki przeniesione przesiąkają do tkanek.Cykle obiegu pierwisatków mają momenty stagnacjii. Cykle : C, N, P, H2O, CO2.
Tylko CO2 jest w stanie gazowym lub rozpuszczone w wodzie jest żródłem C wykaz do tworzenia materiii organicznej przez zycie.Organ żywe składają się prawie z wody, węgla wodoru i tlenu oraz azotu( 99,4% masy organizmów żywych stanowią te wymienione pierwiastki)
Główne zasoby C w skałach -węglany( wapienia) rozproszony C, organiczny w skałach osad ¾ C zmagazynowane w związki nieorganiczne.C w pozostałych zbiornikach stanowi mniej niż 1 % C na kuli ziemskiej.
Najwięcej Co2nad obszarami fabryj, spalania odpadów. Najmniej nad cieczami.
O2-naj nad obszarami zielonymi, morzami z fitoplanktonem.
OBIEGI
Obieg CO2 w 5 układach
-atmosf roślzwierzęta szczatki
pochodzi z fotosynt zwiazki chemrozkład do atmosfery
-atmosfocean
równowaga ( CO2 rozpuszcozne w wodzie do wystąpienia stanu równowagi)tworzy hydratoniczne cząsteczkimieszanina
-ocean skorupiaki
CO2 złoża wapienii, dolomitu.
Obieg N2
-powietrze atmopsf ( 78,09%)
mikroorganizmy( rozkład mat organ)
-wybuchy wulkanów
-wyładowania elektr
fotosynteza, wydzielanie N
N2->NK2-> NO3->amonokwasy-> białka->C-> mioneralizacja-> czysty N
Organizmy przyjmują N w postaci zw azotowych itp.
Rozkład materii organicznej:
Białka0> proteozy->peptony->aminokwasy lub aminy -> NH3-> Azotyny->azotany
Obieg P:
-cykl otwarty
-minerały organiczne-rozkład
-w osadach dennych
fosforany-> nawóz sztuczny
Obieg Wody:
-źródłem jest Energ słon, wspomagają ją wiatr, fale, pary
-woda pokrywa ok. 70 % pow ziemi, określa warunki klimatu
-powstanie procesów życiowych
-60% wody w organizmach ludzkich, rosliny ok. 80-90%
-środek transportujący
-zasoby na ziemi ograniczone
-97% ogólnie w hydrosferze-wody słone , 2,5 % słodkie w tym 75 % to lodowce
tereny suche to tam gdzie liczba opadów < ilości parowania, ciepło parójącej wody morskiej o ok. 3 % <od parowania wody słodkiej => wpływ oceanu na wilgotność gleby jest duży gdyż stanowią 2/3 powierzchni ziemi.
Obieg wody- O=S+E (O-opad, S- spływ powierzchniowy i podziemny, E-parowanie)
Dzięki temu zachodzi proces samooczyszczania wody, niewystarczające wielkie ruchy wody.
1)parowanie wody z otwartych powierzchni pod wpływem energii słonecznej- warunkiem odnawialności zasobów wód słodkich i wilgotności powietrza, w atmosferze para wodna znajduje się przez 11 dni a w oceanach 4 tys lat.
86% wody wyparowuje z powierzchni oceanów z czego 78% powraca.
2)Kondensacja wody w chmurach unoszonych przez wiatr- razem z parą przenoszą się też zanieczyszczenia - ochłodzenie to opad deszczu i śniegu.
3)Wchłanianie przez glebę lub wpływ wody po powierzchni ziemi zasalający zbiorniki wodne strumienie i rzeki.
4)powrót do zbiorników wodnych
funkcję osłony pełni roślinność ( 25% powierzchniowych opadów w naszym klimacie )
woda wytranspirowana przez roślinność + przez glebę = 3 tys lat - 7 tys lat za 1 h.
Rośliny ze sfery suchej zużywają 2x więcej wody na wyprodukowanie tej samej biomasy co w rośliny w klimacie wilgotnym
Woda jest zatrzymywana przez glebę , a część przesiąka przez kolejne warstwy do zbiorników wodnych.
Opad wody > pojemności gleby- woda wtedy przesiąka do warstwy wodonośnej
Masy wody nie są stałe- ulegają natężeniu przez energię słoneczną odbieraną przez ziemię, ochładzanie klimatu - powiększa się lodowiec - ubytek wody
Ocieplanie- zanik lądów, między wodami oceanicznymi.
Wszystkie organizmy żywe wymagają mikro i makroelementów rośliny 16 pierwiastków człowiek 23.- większośc z nich w glebie ale ich stężenie jest bardzo małe 1 mlg/kg gleby.
Powierzchnie biologicznie czynne (PBC)
-warstwy graniczne makrosfer atmosfery z litosferą i hydrosfery z litosferą( strefy wody przybrzeżnej) , hydrosfera z atmosferą (powierzchniowe warstwy wód)
-przebiegają procesy biochemiczne i biofizyczne
-proces biologiczny- różnokierunkowe procesy przemiany materii-> metabolizm, ciągła cykliczna
przemaina materii
procesy składowe
*anaboliczne (tworzenie materii) np.: fotosynteza
*kataboliczne( procesy rozkładu na składniki proste i końcowe zwiąki nieorganiczne).
FUNKCJE PCB-
-Produkcja i rozkład biomasy 12 mld ton biomasy rocznie
-zapobieganie erozjii gleb
-produkcja tlenu
-wpływa na parametry klimatu- łagodzą ekstremalne temperatury, wilgotość powierzchniowa , wpływ na wiatr
-wpływa na parametry klimatu
-wpływ na stan sanitarny powietrza
Organizmy w ekosystemie = biomasa
Szybkość produkcji biomasy= produktywność
Produktywnośc pierwotna= produkcja całej masy pomniejszony o oddychanie
Produktywność wtórna= biomasa wytwarzana przez konsumentów, producentów i destruentów
Produktywność- zasoby żywieniowe na ziemi(decydujące o nich)
Wartość produktywności zależy od:
rodzaju ekosystemu
szerokości geograficznej
wys. Nad poziomem morza
Ekstensywna gospodarka- małe nakłady na dany tere
Intensyfikacja rolnictwa-> degradacja środowiska (kryzys współczesnej cywilizacji)
Kryzys współczesnej cywilizacji:
nadmierny przyrost naturalny
podział świata na kraje bogate i biedne
degradacja środowiska
kurczenie się zasobów
efekt cieplarniany, dziura ozonowa, niszczenie lasów
katastrofy ekologiczne
groźba katastrofy termonuklearnej
erozje i destrukcja gleby
erozja wód śródlądowych
koncentracja przemysłu i ludzi
max technalizacji życia
produkcja żywnośći
Polska 2x więcej więcej zasobów niż kraje bardziej rozwinięte
Narost autogonizmów religijnych, narodowych- grozi zakłócenie środowiska
Wojna:
-zniszczenie zakładów przemysłowych z chemikaliami -> zanieczyszczenia rzek żywności
mała efektywność wykorzystywania zasobow
wzrost patologii i bezrobocia- brak dostępu do edukacji, brak oświaty.
Duży przyrost naturalny:- głód nędza, degradacja środowiska
2000- 6mld
2025 8.2 mld 7.5 mld-11mld dla tylu ludzi jest wyżywienie
1968- raport klubu ziemskiegoniedola i głód jeśli się nie dostosujemy do metod ograniczenia przyrostu naturalnego.
Najczęściej stosowane kryteria czynników negatywnie wpływających na środowisko:
-źródło powstania zagrożeń
-czynniki zagrażające środowisku
klasyfikacja zasięg geograficzny (umowy międzynarodowe)
lokalny charakter(osiedla, okolice zakładów przemysłowych)
regionalny charakter
kontynentaklny charakter
globalny charakter
Zasoby niewyczerpalne: nie wymagają ochrony
-E wiatru
-E słoneczna
- E prądów morskich
wymagają ochrony :
powietrze atmosferyczne
woda (morza i oceany)
przestrzeń geograficzna
Zasoby wyczerpalne
Mogą być zachowane :
lasy
kompleksy glebowe
wody powierzchniowe
siła spadku wód
nie mogą być zachowane
ropa naftowa
węgiel brunatny i kamienny
złoża mineralne
WYCZERPALNE:
MOGĄ BYĆ ZACHOWANE |
NIE MOGĄ BYĆ ZACHOWANE |
|
|
Zasoby odnawialne: lasy są zagrożone działalnością człowieka lub przyrody (np. burza, szkodniki)
LASY AMAZONI - PŁUCA ŚWIATA
Duże tempo niszczenia tych lasów - wycinka
Pożary w przeszłości - duże koszty usuwania strat (1,5mld przez 2lata)
Emisja szkodliwych substancji - wprowadzenie szkodliwych substancji do środowiska objawia się niepożądanymi konsekwencjami zarówno dla człowieka, jak i organizmów żywych (słabe zdrowie, obniżenie plonów, ubożenie i dezorganizacja ekosystemów, erozja gleby, eutrofizacja jezior, wymieranie niektórych gatunków fauny i flory)
Podstawowe komponenty środowiska naturalnego: powietrze, woda, gleba przenikają się wzajemnie a szczególnie integrującą rolę odbywa obieg wody, dlatego rozprowadzanie zanieczyszczeń obejmuje całą biosferę.
W środowisku rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń i ich gromadzenie, tylko w I fazie będzie związane z elementem, do którego nastąpiło wrzucenie zanieczyszczenia, później obejmuje pozostałe elementy środowiska.
Wszystkie zanieczyszczenia są rozprowadzane w atmosferze.
Przechodzą z atmosfery -> wodę
Przechodzą z wody -> organizm żywy
Migrują w glebach
Ulegają tranzytowi w zwierzętach
Podlegają transformacji w produktach rolnych
Z punktu widzenia zagrożenia dla organizmu ludzkiego, zagrożenie dzielimy na:
Działające bezpośrednio - niekorzystne zmiany w organizmie
W organizmie człowieka działają na jego układ, a następnie na jego losy
Powstała ta klasyfikacja dla uzmysłowienia prom. w środowisku.
Najczęściej stosowane kryterium to kryterium samych składników środowiska i wiąże się z tym zanieczyszczenie (składniki obce w jakimś elemencie ekosystemu, które do niego nie należą i zniekształcają jego cechy oraz właściwości obciążające środowisko)
Lt = MKj/SN
Lt - obciążenie środowiska funkcji czasu (Wastera)
M - liczba mieszkańców
Kj - jednostkowa konsumpcja
S - środowisko nadające się do życia, rozważane w konkretnym przypadku
N - wskaźnik uświadomienia społeczeństwa
Odpady: stałe, ciekłe i gazowe
Usuwanie: gazowe -> ciekłe -> stałe (deformacja w troposferze)
Ciekłe (hydrosfera tysiące lat)
Odpady powstające przy produkcji (pierwotne=Irzędu) są zwracane do produkcji
Wtórne odpady są coraz częściej wykorzystywane -> rozwój recyklingu
Najlepiej poznany jest skład i rodzaj ścieków komunalnych (bytowo-gospod.), spaliny elektrociepłowni (zasilane: paliwa konwencjonalne), spływy z pól (nawożone nawozami). Natomiast mało poznane są emisje przemysłowe, bo rozwijają się, co raz nowsze.
1/3 wydobytych zasobów -> półprodukty
2/3 wydobytych zasobów -> odpady pierwotne
Intensywny rozwój toksykologii:
I opis otrucia 1550r. p.n.e.
Początek XX w. osobna nauka
70 tys. substancji chemicznych jest używanych. 2tys żywność, 3tys żywność (wydłużające terminy przydatności)
SPEKOL urządzenie do pomiaru absorpcji (mętności, substancji organicznych, pH)
Najniebezpieczniejsze substancje -> nie ulegają rozkładowi -> magazynują się w organizmach żywych.
Dla znanych i analizowanych substancji każdy prawodawca ustala maksymalną granicę dopuszczalnych stężeń MDS w powietrzu, w wodzie, glebie i żywności zwłaszcza, gdy są to substancje szkodliwe, czyli te, które:
kumulują się w organizmach żywych
uchodzą do łańcucha pokarmowego i krążą w nim w wielokrotnych cyklach
nie ulegają rozkładowi w procesach biochemicznego rozkładu, tzw. substancje refrakcyjne
wykazują działanie synergistyczne z innymi substancjami (schorzenia i zejścia śmiertelne)
Z punktu widzenia praktyki przemysłowej istotne znaczenie ma znajomość łącznego działania szeregu substancji toksycznych na ustrój. Działanie to może być:
niezależne - wywołuje różne efekty lub wykazują różne mechanizmy działania, np. Cl2
addytywne - gdy wielkość efektu równa się sumie efektów cząstkowych poszczególnych substancji a mechanizmy działania są takie same, np. opary benzenu i toluenu
synergistyczne - więcej niż addytywne - wzmożenie negatywnych efektów, np. tlenki azotu, dwutlenku siarki, ozon
antagonistyczne działania < addytywne - do pewnego stopnia znoszą swoje oddziaływania
TOKSYKOLOGIA - bada szkodliwy wpływ leków, związków chemicznych i ich mieszaniny, na organizmy żywe. Zapobieganie chorobom i ochrona zdrowia ludzkiego. Najszerzej zajmuje się ochroną zdrowia przed działaniem szkodliwych substancji chem.
EKOTOSKYKOLOGIA - bada toksyczny wpływ zanieczyszczeń fizycznych i chemicznych na populację występujących ekosystemów. Zajmuje się badaniem dróg przenoszenia tych zanieczyszczeń, wzajemne oddziaływanie zanieczyszczeń między sobą, a środowiskiem, przemiany zachodzące na skutek tych oddziaływań …
TOKSYCZNOŚĆ - działanie niepożądane, biologicznie szkodliwe (odwracalne jak i nieodwracalne), wywołane reakcjami chemicznymi lub fizykochemicznymi pomiędzy związkiem, który wniknął do organizmu a układem biologicznym w tym organizmie napotkanym.
Działanie szkodliwe wyraża się objawami ze strony organizmu - natychmiastowe objawy organizmu to - zatrucia ostre i inne, w czasie - nowotwory.
Reakcja organizmu - skutek ekspozycji organizmu na toksyny, tzn. ilość substancji wnikającej do organizmu z różnych źródeł.
SZKODLIWOŚĆ - zdolność związków chem. do uszkodzenia prawidłowych czynności organizmu na skutek interakcji z białkami ustrojowymi, DNA lub enzymami.
Oddziaływania na organizm wynikają z wrodzonej odporności, dróg i szybkość wchłaniania oraz od organizmu.
Kilka dróg wchłaniania substancji niebezpiecznych:
Rośliny - liście, naczynia włosów korzeni
Zwierzęta i ludzie - skóra, układ pokarmowy i drogi oddechowe
BEZPIECZEŃSTWO - pewnik, że uszkodzenie organizmu nie nastąpi, gdy substancja toksyczna zostanie użyta w ilościach oraz w sposób zgodny z jej przeznaczeniem. Substancje chemiczne wprowadzone do organizmu różnymi drogami i w różnych dawkach -> zmiany biologiczne zw. Efekty lub reakcji lub odpowiednio.
Efekt zmiana patologiczna - nieżyt oskrzeli, martwica komórek wątroby.
Rażoną ekspozycję?? na wysokie stężenie parbenzenu i jego pochodne, dochodzi do działania narkotycznego - objawy: duże zatrucie.
Długotrwała ekspozycja na niskie stężenie tych związków - uszkodzenie szpiku kostnego i narządów limfoidalnych (zatrucie przewlekłe)
Odpowiedź - odsetek populacji, w której wystąpią określone efekty, czyli reakcje
Dla określenia szkodliwych dla organizmu człowieka toksyn:
Dawka -> efekt (zmiana)
Dawka -> odpowiedź
Zależności te pozwalają ustalić próg działania substancji toksycznych -> taka dawka lub stężenie w środowisku pracy poniżej, której nie istnieje efekt działania substancji toksycznych.
LD 50 letalna dawka (śmiertelna) 50% badanych organizmów umiera
EC 50 dawka efekt
Brak ogólnej systematyki toksyn.
TOKSYNY:
kryterium szkodliwości
porażenie i śmierć organizmu,
zaburzenie ruchliwości
zaburzenie reaktywności
zmiany w procesach fizjologicznych (oddychania, pobieranie pokarmu, wzrost, reprodukcji, aktywność enzymów)
kryterium toksyczności (brak jednolitej klasyfikacji szkodliwości substancji). Najczęściej stosuje się klasyfikację opartą o wartość stężeń progowych dla związków szkodliwych
STĘŻENIE PROGOWE [mg/dm3 ] < 1 1 - 9 10 - 99 100 - 500 > 500 |
OCENA TOKSYCZNOŚCI WYSOKA TOKSYCZNY MOCNO TOKSYCZNY ŚREDNIO TOKSYCZNY SŁABO TOKSYCZNY ZALEDIWE TOKSYCZNY |
LD50 i EC50 służy do porównania toksycznych związków chemicznych między sobą, dokonuje się przez porównanie ...
Pogrupowanie chemikaliów, wiele wykazów subst. szkodliwych
Najbardziej niebezpieczne:
metale ciężkie i ich związki,
pestycydy,
polichlorowane dwufenyle, tzw. PCB
polichlorowane węglowodory aromatyczne, tzw. WWA
fenole i ich pochodne,
azotany i azotyny
syntetyczne środki piorące - detergenty
azbest
ozon i utleniacze fotochemiczne
promieniowanie jonizujące.
Są w tkankach ludzkich, mleku matek karmiących.
Prof. Z.Rudolf twórca inżynierii sanitarnej
G.H. Brunohland twórca współczesnej ochrony środowiska (powst. 1987r)
Raport Brunohland po raz pierwszy „zrównoważony rozwój”
Zrównoważony rozwój:
każdy człowiek ma prawo do rozwoju i zapotrzebowania swoich potrzeb oraz uwzględnienie, że każdy człowiek w przyszłości ma prawo do życia w dobrym środowisku, do rozwoju życia.
- WOŚ rozwój społeczno - gospodarczy, w którym następuje proces integrowania działań, polityka gospodarczo - społeczna z zachowaniem równowagi przyrodniczej i trwałości podstawowych procesów przyrodniczych w celu zaspokojenia potrzeb zarówno obecnych jak i przyszłych pokoleń.
1992 roku w Rio - szczyt Ziemi - rozwinięcie „rozwój rozwoju” - człowiek chroniąc przyrodę myśli egoistycznie.
I człowiek jako podmiot - Leutrunn ma prawo do twórczego życia zgodnie z rozwojem przyrody
Agenda 21 - globalny program działań na XXI w. - podstawa nowego spojrzenia na środowisko:
problem społeczno-ekonomiczny [związane z OŚ istnieje pewna bariera środowiska niepozwalająca na dalszy rozwój przemysłu, w różnych państwach jest inny poziom tego rozwoju, różne etapy spojrzenia na środowisko]
ochrona i zarządzanie zasobami
rola główna grup i organizacji
uwarunkowania organizacyjne
Rozwój przemysłu, a rozwój zrównoważony - nie ma sprzeczności między tymi zależnościami
Modele realizacji polityki OŚ
Czynniki determinujące wybór modeli:
- …. Skutki wyprzedzają świadomość i technikę (oraz ekonom.) Możliwość wskazania negatywnych skutków.
- przeczucie odpowiedzialności za skutki działalności produkcyjnej - przyroda i jej zasoby były i są często traktowane jako niewyczerpalne. Zasoby przyrody w ekonomii - element + zw. kosztów wewnętrznych, brak rozwiniętego mechanizmu wprowadzania całkowitych kosztów przyrody do rachunku ekonomicznego.
- poziom rozwiązań technicznych - rozwój nowych technologii często ma charakter jednostronny - w kierunku bardziej efektywnych procesów bez (lub w małym stopniu) uwzględniania ich skutków dla środowiska. Przyszłość musi należeć do zamkniętych cykli produkcyjnych (bez odpadów)
- ograniczona zasobność materialna producentów, słaby nacisk grup społecznych [przeważnie uczestników lub beneficjentów cyklu produkcyjnego] powoduje chęć przełożenia kosztów ekologii na system ekonomiczny państwa lub następne pokolenia.
MODELE:
zrzutów niekontrolowanych - niekontrolowane odprowadzanie odpadów stałych, ciekłych i gazowych do środowiska bez zamierzonych działań ograniczających, np. wysypiska w pobliżu siedlisk ludzi, otwarte obiegi wodne - ścieki do rzek, odpady do lasu, spalanie odpadów w nocy, model prawnie zakazany (w krajach rozwiniętych), ale nadal stosowany świadomie bądź nieświadomie w tych krajach oraz w krajach o niższym poziomie rozwoju.
zrzutów kontrolowanych - rozcieńczanie szkodliwych substancji np. budowa wysokich kominów, wyprowadzanie kolektorów ściekowych głęboko do odbiorników wodnych. Model imisyjny - model funkcjonujący powszechnie w latach 70, a czasem również obecnie
usuwanie skutków - model statyczny OŚ - model końca rury polega na redukcji wytwarzanych już zanieczyszczeń. Pierwszy raz świadoma ingerencja w kierunku likwidacji skutków działalności przemysłowej i ponoszenie przez producentów kosztów środowiskowych (części) (model emisyjny)
Zasada - zanieczyszczający płaci - jako początek wprowadzania instrumentów ekonomicznych do realizacji polityki OŚ. Jest to cząstkowa internalizacja kosztów, - czyli włączenie ich do kosztów produkcji.
Wprowadzenie czynnika ekonomicznego spowodowały:
potrzebę wprowadzenia klasyfikacji odpadów,
opracowanie metod bilansowania odpadów
opracowanie metod oceny odpadów,
organizacja systemów kontroli ilości i jakości odpadów
utworzenie systemu opłat za korzystanie ze środowiska
Równocześnie powstają nowe przemysły redukcji, przeróbki, rozładowania odpadów, - które regenerują nowe koszty ekologiczne i energetyczne.
Niedogodność modeli oraz włączenie rachunku ekonomicznego stymulują nowe działania:
od usunięcia odpadów -> do zapobiegania ich powstawaniu
model imisyjny Sso2∞ = 100 μg/m3
Sso2 = 200 μg/m3
model zapobiegania zanieczyszczeniom - model dynamiczny OŚ - model działania u źródła. Model OŚ wbudowany w funkcję czasu - czynnik ciągłej poprawy (ISO 14000)
czystszej produkcji - jako strategia nowoczesnej polityki OŚ. Wprowadzenie dynamicznego modelu OŚ wskazuje szereg cech:
nastąpiło poszerzenie możliwości stosowania modelu na wszystkie obszary życia społecznego - od indywidualnego konsumenta, poprzez producenta, jednostkę usługową, administracyjną
potrzebę ciągłej poprawy odniesiono nie tylko do odpadów, lecz do całego cyklu produkcyjnego i usługowego.
model obejmuje zarówno ograniczenie zrzutów do środowiska jak i zasadę poszanowania zasobów przyrody, E, wody, surowców
zasada ciągłej poprawy powoduje objęcie analizy nie tylko samego procesu produkcyjnego, lecz również produktu - jego jakości, czasu życia oraz wpływu produktu na środowisko w trakcie i po zakończeniu cyklu życia
Model produkcji bezodpadowej - jako następny (czasowo) model OŚ
Powietrze bezpośrednio lub pośrednio oddziaływuje na wszystkich.
Wzorcowy skład czystego, suchego powietrza:
N2 780900 vppm
O2 290500 vppm
Ar 9300 vppm
1000000 = 100%
Pozostałe składniki:
Ne 28,0 ppm
He 5,2 ppm
CH 2,2 ppm
Kr 1,0 ppm
N2O 1,0 ppm
H2 0,5
Xe 0,08
Zanieczyszczenia powietrza:
- wszystkie substancje stałe, ciekłe lub gazowe, których udział w powietrzu przekraczają średnią wartość tych substancji w czystym powietrzu atmosferycznym
- substancja, która należy co najmniej do jednej z trzech kategorii
substancje chemiczne powstałe z działalności ludzkiej (związki syntetyczne, nie występują naturalnie)
substancje naturalne występujące w środowisku, których naturalny obieg w przyrodzie uległ zakłóceniu przez działalność człowieka lub, których emisje mogą mieć skutki długofalowe, np. CO2
związki trujące lub szkodliwe dla ludzi i roślin, jeżeli ich …
Dwutlenek siarki - umiarkowane zanieczyszczenie Dso2∞ = 350 μg/m3
Da = 30 μg/m3
Stężenie gazów:
a) stężenie masowe Sm=mz/V [g/m3] [μg/m3 ]
gdzie mz - masa zanieczyszczenia
V - ośrodek dyspersyjny (najczęściej powietrze)
b) stężenie objętościowe Sv= Vz/Vg [cm3/m3]
gdzie Vz - objętość zanieczyszczenia
Vg - objętość gazu (ośrodka dyspersyjnego)
1vppm -> 10-6
1 pp mm -> 10-9
1 ppm -> 1cm3/m3
Stężenie odnosimy do jakiś ustaleń.
Wartości umowne i normalne:
- warunki umowne -> T=273,15K (t=0*C)
Atmosfera techniczna p = 1bar -> 105 Pa
- warunki normalne -> T=273,15K
Atmosfera fizyczna p=760mmHg -> 1At=1013,25Pa [ 1,01325bara]
Se so2 = 100mg/nm3 (n-trzeba przeliczyć na stałą wartość) T=150* p=150Pa
Gdzie Se jest to dopuszczalne stężenie emisyjne
Przeliczanie:
- SH -> SV
Seso2 w spalinach opuszczających komin kotłowni węglowej równa się 0,08%
Jaka musi być krotność rozcieńczenia spalin na odcinku między wylotem, aby wartość stężenia imisyjnego nie przekraczała wartości dopuszczalnej 60min=350 μg/m3
S=0,8-1,2% - zawartość siarki w węglach spalinowych w kotłowniach
SE = 0,08% -> 800vppm
Sy ≤ 350 μg/m3
SV = Sm * 1/ρ
cm3/m3 = μg/m3 * cm3 / μg
ρ=M/V gdzie M - wartość molowa [kg/kmol]
V - objętość molowa
PRAWO AVOGADRO - liczba drobin dowolnego gazu w takiej samej objętości i w takich samych warunkach termicznych jest taka sama [1kmol -> N=(6.02252)*1026 ] objętość 1mola gazu doskonałego w warunkach normalnych T=0*C p=1013,25Pa VA = 22,415
ρ = 64,07/22,415 = 2,86 [kg/nm3]
ρp = 1,2 kg/m3 (powietrza)
SVy = 0,350/2,86 = 0,122 [cm3/m3] = 0,122 ppm
x = 800/0,122 = 6557 razy (x - krotność rozcieńczenia)
Spaliny muszą być rozcieńczone 6557 razy, aby przy budynkach była bezpieczna ilość.
Emitor wysoki zapewnia wysokie wymieszanie spalin (niski nie)
Źródła emisji zanieczyszczeń:
naturalne (wulkany, bagna, rozlewiska, pustynie (burze piaskowe), pożary lasów i ląk
antropogeniczne, z działalności człowieka
SO4, CO2- emisja antropogeniczna porównywalna lub wyższa od naturalnej
CO2- naturalna ok. 80% antropogeniczna ok. 20%
Obecnie CO2- 400 ppm , miasta 450-500 ppm, wzrost t= 150 lat zmalała ilość lasów
Zwiększa się ilość CO2--> bo zmniejsza się ilość lasów
antropogeniczna 5% naturalna 95%
ANTROPOGENICZNA:
-procesy spalania paliw (w przemyśle, produkcja energii elektrycznej, komunikacja), emitowane są:
CO2 1g C=
C+ O2 = CO2
12 + 32 = 44g
1kg CH4:
[kg CO2] =
procesy produkcyjne
zagospodarowanie i unieszkodliwianie odpadów (np. oczyszczalnia ścieków, spalanie odpadów)
gospodarka rolna (nawozy i środki ochrony roślin- przenoszone przez wiar, chów zwierząt)
gaz ziemny, technologie przemysłowe lub gospodarstwa domowe-kotłownie 30-40Mw)
główne oparcie energetyki polskiej - węgiel kamienny
duża elektr. 80-100 Mw
ropa naftowa (produkty ropy) jej frakcje
-paliwa ciekłe ropopochodne- cele motoryzacyjne, energetyczne, awaryjne kotły w ciepłowniach
-rzadko stosowane- za drogie!
Paliwa gazowe- wygodniejsze niż stale
Najbliższa przyszłość- nowe technologie, spalanie węgla kamiennego w sposób czysty, wzrost udziału energetyki naturalnej.
Zmiana emisji SO4 i NO2: Zmniejszenie o (10 lat)-->
SO2 z energetyki zawodowej 50%
SO2 inne Źródła stacjonarne 30%
czynnik- powód
-bodźce ekonomiczne
-w latach 80tych niska cena paliw- brak podstaw do oszczędzania
-wzrost ceny- oszczędzanie, inwestycja w instalacje budynku
-wyższa cena węgla- odsiarczanie węgla przez kopalnie
-ciepłownie- własne laboratoria
-prawodawstwo- wprowadzenie norm emisyjnych zgodnie z UE
np. max stężenie Smax=
duże elektrownie odsiarczają spaliny małe elektr. MAX 400
większe 100
duże 50
Zanieczyszczenia pyłowe -większe stężenia
-łatwiej ograniczyć
Emisja głównych gazów cieplarnianych w Polsce w 200 r.
|
CO2 |
CH4 |
CO2EQ |
N2O |
CO2EQ |
Razem |
Emisja spalania paliw |
302 |
47,4 |
995 |
7,2 |
2232 |
305509 |
Emisja lotna |
184 |
772,3 |
16218 |
0 |
0 |
16402 |
Procesy przemyslowe |
12347 |
8,3 |
174 |
14 |
4340 |
16861 |
Rolnictwo |
0 |
469,4 |
9857 |
53,3 |
16523 |
26380 |
Odpady |
0 |
885,8 |
18602 |
26 |
806 |
19408 |
Razem |
314812 |
2183,4 |
45851 |
77,1 |
23901 |
384561 |
Wskaźnik dla CH4: 21:23
1g CH4 taki sam efekt cieplarniany jak 21g CO2
1g NO2 taki sam efekt cieplarniany jak 31g
Jedyne paliwo ekologiczne- wodór--> wodne
reszta- emisja toksycznych substancji, nawet elektrownia wiatrowa
Emisja metanu:
-I polowa XIX wieku
-główne Źródła:
-procesy beztlenowe (tereny podmokłe, mokra technologia hodowli ryżu
-oceany
-przeżuwacze (bydło- procesy trawienne)
-składowanie odpadów
-energetyka
-spalanie
-hydranty
-termity
-utylizowanie odpadów
Bardzo szybki wzrost CH4 w powietrzu.
CO2 antropogeniczny świata ok. 20 mld ton + naturalne = Eco2
Eco2= Eco2 A +Eco2N
600 mln ton CH4 --> 12,6 mln CO2
Roślinność zielona emituje metan ok. 15-20% całości
Efekt cieplarniany:
-gaz mniej CO2 wydala
Emisja metali ciężkich:
-arsen Procesy spalania- główne źródło emisji. Więcej w
-chrom przemyśle niż w sektorze komunalnym czy mieszkalnym.
-cynk
-kadm
-miedź
-nikiel
-ołów
-rtęć
Źródła:
-spalanie w sektorze produkcji, transformacji energii
-spalanie w sektorze komunalnym i mieszkaniowym
-procesy spalania w przemyśle
-procesy spalania w produkcji
-transport drogowy
-inne rodzaje transportu
-zagospodarowanie odpadów
Emisja trwałych zanieczyszczeń org. tzn. których czas życia kilkanaście lat 15-20
-źródła a,b,c,d,e,f,g zastosowanie rozpuszczalników, inne pojazdy i urządzenia, główne źródło b- spalanie drewna, worków itp. itd. (odpadów)
SO2 --> SO3 -->H2SO4 + AOH--> powstają siarczany, np. magnezu, wapnia
wytrącenie wchłonięte przez środowisko
tlenek siarki- czas życia 5-6 dni
-wwa- wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
wwa + dioksyny i fluory
benzen- emisja motoryzacyjna dibenzodioksyna
Gdy 1,2,3 Cl polichloroanedioksyny (?)- bardzo toksyczne ok. 300 różnych dioksyn
Najbardziej toksyczna dioksyna czterochlorodibenzodioksyna- SEVESO
Pierwsze dioksyny zmutowane DDT- zabijanie insektów, związek szkodliwy również dla ludzi, zaprzestano stosowania.
Gdzie powstają dioksyny i furany, gdzie może nastąpić kontakt zw. Cl z C? np. :
-fabryki papieru
-produkcja kabli (powlekanie ich)
-tworzywa oparte na PCV (polichlorek winylu, utylizacja, produkcja)
WWA:
-bireny
-benzopireny t spalanie paliw ---> CO2 + O2 jak nie ma dobrych warunków - zw węglowodorowe- wysoko toksyczne
Przyczyny toksyczności:
budowa przestrzenna molekuł
-rozpuszczalność
-dawka
-sorpcja i desorpcja
-przemiany metaboliczne
-czas ekspozycji (uderzeniowa, chroniczna)
-własności osobnicze organizmu (nadwrażliwość osobnicza)
-jakość środowiska
a) często ma wpływ na toksyczność związku
bardzo toksyczny dwuchloryn fenylu
słabo toksyczny
b) podział na:
-hydrofilowe + podział na substancje polarne i niepolarne
-hydrofobowe
Najbardziej toksyczne; hydrofobowe niepolarne rozpuszczają się w lipidach
-przenikanie przez kom. (błony komórkowe) substancje rozpuszczalne w lipidach silne toksyny, łatwiej przechodzą przez błony niż substancje rozpuszczalne w wodzie
-łatwiej są wydalane przez komórki substancje hydrofilowe polarne, a niepolarne z trudnością.
c) ilość toksyny wprowadzona do organizmu (waga organizmu)
-ilość pochłonięta przez 1kg masy ciała- najlepiej określa dawka
d) sorpcja- wchłanianie
desorpcja- wydalanie
Ciągle wchłanianie przez organizm toksyn- badanie sorpcji i desorpcji (każdy org ma swój mechanizm ochronny) po przekroczeniu max dawki zatrucie lub uszkodzenie organizmu.
Subst. toksyczne są poddawane różnym reakcjom -->krew--> cały org. (tkanki, organy)
Trucizna:
-wiążąca się z bialkiem krwi
-trucizna niezwiązana ---> przenikanie przez błony komórkowe
e) wszystkie substancje przenikają do org 3 drogami:
1. najbardziej niebezpieczna i najszybsza- przez drogi oddechowe
-przedostają się do krwiobiegu bez przejścia do wątroby
-szybkość zatrucia- intensywność pracy ogr (praca serca, szybkość oddychania)
-stężenie toksyny w powietrzu i rozpuszczalności toksyny we krwi
2. przewód pokarmowy
-wszystkie substancje resorbują się wolniej niż w płucach lecz lipofilowe dużo szybciej niż hydrofilowe
-wchłanianie zależy od stopnia rozdziału danej substancji (im dokładniej rozłożona tym szybciej wchłaniana), na szybkość rozkładu wpływają enzymy trawienne i kwasy żołądkowe
3. przez skórę
-resorbowane substancje lipofilowe- działają żrąco i niszcząco na tkankę skórną --> chlorofenole i pochodne, węglowodory aromatyczne.
Na skutek przemian metabolicznych mało toksycznych powstają bardzo toksyczne związki. Prowadzą do rozkładu, dezaktywacji i wydalenia toksyn z organizmu, ale prowadzą też do powstania bardzo toksycznych metabolitów np. Dialbrim powstaje z z aldrinu i tlenek chloroetylenu powstaje z chlorku winylu.
Przykład przemian metabolicznych:
-toksyczność alkoholu metylowego i etylowego--> dehydrogenaza --> w oku nie ma--> zatrzymanie rozkładu alkoholu--> zniszczenie tkanki oka. Dla alkoholu etylowego: LD50= 50g/kg, dla etanolu LD50= 20-25g/kg.
Najbardziej toksyczne gromadzące się w organizmach:
-metale ciężkie
-pestycydy
-dwubenzofurony
-....?
Efekt działania substancji toksycznych a=na organizm:
-nowotwory, czynniki genetyczne, środowiskowe i nieokreślone
Cechy organizmu- wpływ na rezultat toksyczności, najbardziej podatne bardzo młode i starsze.
TESTY toksyczności:
1) ostrej- najwcześniejsza reakcja org po podaniu pojedynczej lub malej liczby dawek w określonym
czasie LD50= .
Liczbowo toksyczne wyraża się:
-LD50 dawka letalna śmiertelna, 50- w efekcie testu po określonej dawki toksyny nastąpiła śmierć 50% testowanych org.
-EC50 efekt koncentracji 50, stężenie toksyny, przy którym nastąpiło 50% obniżenie analizowanej funkcji lub wskaźnika w badanym zespole org. np. zanik funkcji
2) Subostrej- codzienne podawanie testowanej toksyny w dawce:
amax tolerowanej- MTD (MTD<LD10)
bnie zaobserwowano efektu szkodliwego (margines bezpieczeństwa 1/100-1/1000 NOAEL
najniższego efektu szkodliwego LOAEL
prowadzone głównie na zwierzętach.
3) chronicznej- stwierdzenie nabrania rakotwórczości, teratogennego i mutagennego (na gryzoniach)
4) epidemiologicznego- ogromne znaczenie dla ustalenia zależności między zachorowalnością i śmiertelnością a poziomem badanych związków w tkankach i płynach ustrojowych w organizmach żywych. Wymagają dużych zespołów badawczych i równoczesnych badań monitoringowych- badanie związków i metaboli w wodzie , żywności i glebie. --> powiązanie wyników z badaniem ludzi, zwierząt i roślin
-bardzo ważne i bardzo kosztowne
Różnice między testami:
-okres obserwacji
-wielkość i liczba dawek
-sposób i częstość podawania substancji
-zakres badań szczegółowych (badania wszystkich tkanek i płynów ustrojowych, badanie biochemiczne, histopatologiczne, hematologiczne, zdolności rozrodczej, rakotwórczości
-ostra- kryterium- śmierć
-pozostałe- min dawka wywołująca niepożądany efekt oraz max dawki niepowodującej żadnych zmian
Rezultaty badań pozwalają określić :
-dawkę śmiertelną
-wielkość dawki leczniczej jednorazowej lub dawkowanej
-wielkość dawki dopuszczalnej żywności(?) w życiu
-max stężenie w pracy 8 lub 1h
-max dopuszczalną dawkę toksyny w przedmiotach do bezpośredniego kontaktu z żywnością i człowiekiem
W inżynierii środowiska pozwalają:
-prognozować procesy samo czyszczenia się wody w obecności składników ścieków przemysłowych
-projektować procesy technologicznego oczyszczania ścieków
-oceniać efektywność sposobów czyszczenia wody, ścieków i rekultywacji gleby
-ocenić skuteczność zastosowanych metod detoksykacji terenów skażonych.
Analiza chemiczna jest niewystarczająca do analizy toksyczności- musi być test toksyczności.
WOSA (Niemcy, Francja) przed zrzutem oczyszczonych ścieków test toksyczności
Toksyczne substancje przemysłowe:
- skutki awarii przewożenia:
-zależą od terenu awarii
-pory dnia
-pogody, nasłonecznienie, wilgotność, wiatr
-lokalnych warunków geofizycznych i geograficznych
-rodzaj substancji i ilość
-systemy ostrzegawcze, uświadomienia ludności mieszkającej w pobliżu zakładów chemicznych
-kształt zanieczyszczenia, rodzaj
Z toksycznego obłoku wychodzimy pod wiatr!
W Polsce ponad 1000 działalności np. Płock, Tarnów.
Najważniejsze substancje przechowywane w przemyśle:
-amoniak 60 tys ton
-Cl 8 tys ton
-siarkowodór 1500 ton- 12 zakładów
-dwusiarczek węgla
-akrylonikiel
-tlenek etylenu
-cyjanowodór, siarkowodór, kwasy, związki fosorogenu- ochrona roślin
Stężenie śmiertelne- 0,001 do kilku gram w powietrzu.
Rozprzestrzenianie par:
-H2S 10 km
-Cl 80 km
Powierzchnia zagrożona skażeniem 20-200 km2
Trwałość: charakter awarii, rodzaj zbiornika, rodzaj toksycznego środka- 1h- 5 dni.
TSP- przechowywane w Polsce, zagrożenie dla 43 terytoriów.
Coraz większe zagrożenie- transport rurociągowy (przejście przez rzeki: Narew, Warta, Bug, Odra, Wisła).
W obrębie strefy rozprzestrzeniania substancji 3 rodzaje porażeń:
-śmiertelne od miejsca awarii 30-40% zasięgu
-ciężkie, średnie 10-20%
-lekkie 50%(?)
W ostatnich latach w Polsce Nh3, Cl, H2S transport lądowy wielu awarii.
Od 2001 roku konwencja 35 krajów europejskich- substancje ... i transport najbardziej niebezpiecznych np. Nh3, azotan amonowy- określono max liczbę jaką można przechowywać w zakładzie przemysłowym i ustalono zasady współpracy przy awariach między państwami.
Woda słodka występuje w postaci:
-wód opadowych
-powierzchniowych (rzeki, jeziora)
-podziemnych lub głębinowych
Wody powierzchniowe:
-naturalne bagna, morza, oceany, rzeki i potoki
-sztuczne- stawy, zbiorniki zaporowe
Wody słodkie, słonawe i słone (stopień mineralizacji >1kg)
Wody kwaśne, zasadowe, twarde i miękkie, dobrze natlenione i bez tlenu, bogato i skąpożyznych.
Opady i osady atmosferyczne dostarczają wilgoci bezpośrednio do odbiorcy (przemysł, rolictwo, leśnictwo)
Wody podziemne:
-wody zaskórne (przypowierzchniowe) zalegają od kilkudziesięciu cm do kilku m poniżej powierzchni terenu. Wody te wykazują dobowe wahania temperatur, bardzo często zanieczyszczone związkami organicznymi i mineralnymi, mogą być też zarażone organizmami chorobotwórczymi.
-wody gruntowe- od kilkunastu do kilkudziesięciu m, oddzielone od powierzchni cienkimi przepuszczalnymi warstwami gruntu- zabezpieczają wodę przed bezpośrednim kontaktem z glebą. Nawet przy najwyższych stanach wody temperatura i skład chemiczny wody gruntowej wykazują niewielkie zmiany i zależą od zmian ...
-wody wgłębne kilkadziesiąt m, stala temperatura i skład chemiczny, wody artezyjskie i subartezyjskie
-wody głębinowe, nie mają żadnego związku z wodą z atmosfery, powierzchniowymi, powstają z pochodzącej z głębi ziemi pary wodnej wydzielanej z magmy stygnącej, głęboko pod ziemią, w znacznym stopniu zmineralizowane.
-wody infiltracyjne- podziemne, wzbogacone wody powierzchniowe
-wody podziemne głębokie- przeznaczone w zasadzie zgodnie z planem do zaopatrywania ludności do celów konsumpcyjnych, pobór tych wód nie może naruszać równowagi hydrogenicznej, nie może stale obniżać poziomu wodonośnego.
1
Takie stężenia nie uznaje się za zanieczyszczenia