DEFINICJA SKAŻENIA:

Skażeniem nazywamy wprowadzenie do środowiska przez człowieka substancji lub energii będących źródłem zagrożenia dla zdrowia ludzkiego, szkodliwych dla gatunków żywych i systemów ekologicznych, niszczących struktury nieożywione lub piękno przyrody oraz utrudniających uzasadnione korzystanie ze środowiska.

Substancje szkodliwe można podzielić na dwa typy:

-substancje szkodliwe pierwotne (wywołujące skutki szkodliwe w tej postaci, w której zostały wprowadzone do środowiska)

-wtórne- powstające w wyniku procesów chemicznych w środowisku, często ze znacznie mniejszej szkodliwości substratów

W większości przypadków przede wszystkim związki toksyczne odpowiadają za skażenie, ale skażenie mogą powodować również materiały uważane za nieszkodliwe jeśli znajdują się w nadmiernej ilości lub w niewłaściwym miejscu.

BIOAKUMULACJA- zjawisko gromadzenia w tkankach organizmów (roślinnych bądź zwierzęcych) substancji skażających.

W środowisku wodnym organizmy filtrujące wodę (pokarm) pobierają z niej również inne substancje chemiczne, które nie ulegają trawieniu i akumulują się w organizmie . Zachodzi to również w organizmach roślinnych.

BIOMAGNIFIKACJA- zatężanie i komulowanie przyswojonych związków w innych organizmach żerujących na skażonych niższych organizmach, jest to proces lub seria takich procesów.

Ostatecznie na wyższych poziomach łańcucha troficznego ilość toksycznego związku może być na tyle duża, ze może stać się toksyczna.

Związki chlorowane (trwałe chemicznie i biologicznie) wykazują właściwości liofilowe. Mogą gromadzić się w tkance tłuszczowej.

BIOLOGICZNE NAGROMADZENIE- wzrost stężenia substancji chemicznej w organizmie w porównaniu ze spotykanym w otaczającym środowisku, w którym on bytuje- np. większe stężenie substancji skażających w rybie w porównaniu z występującym w wodzie.

SORPCJA SUBSTANCJI organicznych występujących w środowisku wodnym na ciałach stałych.

-w środowisku wodnym występują rozmaite czynniki, które określają w jaki sposób cząsteczki organiczne ulegają podziałowi na znajdujące się w roztworze i sorbowane na koloidalnych ciałach stałych.

-istota tego podziału jest stała podziału w układzie oktanol/woda (K_OW), która pozwala przewidywać podział hydrofobowej substancji organicznej na postaci rozpuszczone w wodzie i ulegające sorpcji na stałej materii organicznej w wodzie

K_OW=C_O/Caq

gdzie:

C_O- rozpuszczelność molowa substancji w oktanolu w stanie równowagi

Caq- rozpuszczalność w wodzie

- OKTANOL (n-oktanol) CH₃(CH₂)₇OH(charakter zarówno hydrofilowy jak i hydrofobowy), woda nieźle się w nim rozpuszcza podczas gdy oktanol w wodzie w niewielkim stopniu, charakter amfifilowy nadaje mu zdolność solwatowania podobną do huminy i innych koloidów organicznych tzn. może się przyłaczać do związków polarnych jak i niepolarnych.

- na podstawie wartości Kow można przewidzieć właściwości wielu związków organicznych

-małe wartości Kow- sprzyjające fazie wodnej są charakterystyczne dla substancji o małej masie cząsteczkowej i zwierającej atom tlenu.

- węglowodory lub związki o dużej wartości stosunku węgiel: tlen szczególnie dużej masie cząsteczkowej charakteryzują się dużymi wartościami Kow i wykazuja tendencję do asocjacji z materią organiczną w zawiesinie lub osadzie.

METODY WYZNACZANIA:

1-wytrząsanie mieszaniny badanej substancji oktanolu i wody do momentu ustalenia się stanu równowagi.

2-następnie mierzymy stężenie substancji w obu fazach

3-chromatografia cieczowa

ZALEŻNOŚĆ POMIĘDZY STAŁĄ PODZIAŁU Kow A WARTOŚCIĄ WBN:

- zależność opiera się na założeniu, ze oktanol ma zdolność do rozpuszczania związków liofilowych w podobny sposób co niektóre rodzaje tkanek biologicznych.

-DDT, PCB dioksyny są nieco lotniejsze

-zachodzi transport w atmosferze

-biakumulacja w tkance tłuszczowej

- dobra korelacja pomiędzy wartościami Kow i WBN dla wielu związków chloorganicznych(wykres)

PROBLEMY ŚRODOWISKOWE ZWIAZANE Z MATERIĄ ORGANICNZĄ W WODZIE:

-WWA

-PCB

-Dioksyny

-Pestycydy

-Istotnym jest sposób migracji i oddziaływania na środowisko

-toksyczność materii organicznej związane z zużyciem tlenu w wodzie

- reakcje między materiałem humusowym i małymi cząsteczkami organicznymi

Substancje humusowe reagują ze związkami organicznymi pochodzenia antropogenicznego np. pestycydami. MECHANIZMY ODZDZIAŁYWANIA:

-siły Van der Waalsa

-przyciąganie elektrostatyczne

- tworzenie kompleksów

-wiązania wodorowe

-oddziaływania hydrofobowe

-karbaryl i materiał huminowy

-grupy funkcyjne z atomami tlenu i azotu

- wiązanie pestycydu- kwasu 2,4 dichlorofenoksyoctowego z materiałem huminowym

-grupy karboksylowe pozbawione protonów wiązane są za pomca jonów metali przejściowych, a nawet kationów takich jak Ca.

-wiązanie insektycydu DDT z materiałem huminowym- cząsteczki DDT niepolarne znajdują odpowiednie ułożenie w obrębie węglowodorowej części cząsteczki humianu.

Zachowanie się cząstek organicznych (małych) zalezy od obecności materiału huminowego(w dużym stopniu). W tych oddziaływaniach należy uwzględnić również pH i siłę jonową.

W konsekwencji wiązania substancji rozpuszczonej, nierozpuszczalne substancje organiczne mogą przejść do roztworu dzięki połączeniu się z materiałem rozpuszczonym.

Procesy przeciwne: gdy humus staje się nierozpuszczalny np. w ujściach rzek do morza zachodzi wytrącenie koloidów(koagulacja)- może wtedy następowac osadzanie substancji organicznych czyli unieruchamianie.

W zależności od panujących warunków humian zwiększa rozpuszczalność lub usuwa z roztworu związki organiczne.

BIOCYDY ORGANICZNE:

BIOCYD- zabijać życie

KSENOBIOTYK- obcy dla życia

BIOCYD- dowolna substancja wytworzona przypakowo lub uwolniona do powietrza, wody lub gleby, która wykazuje określon toksyczność w stosunku do rozmaitych form życia np. pozostałości ropy naftowej, toksyczne dioksyny,

NIEKTÓRE RODZAJE BIOCYDÓW

-akarcydy-śmiercionośne dla pająków i roztoczy

- aglicydy- glonów

-fungicydy- grzybów

-herbicydy- roślin

-insektycydy-owadów, instektów

-pestycydy- synonim biocydów, chociaz bez herbicydów

-fumiganty- śmiercionośne dla szerokiego spektrum organizmów

LD₅₀- wielkość dawki powodującej śmierć 50% osobników populacji narażonej na ekspozycję w różny sposób (doustnie, pobrane przez skórę)

LC_50- stężenie związku chemicznego w otaczającym powietrzu lub wodzie powodujące śmierć 50% populacji ( dla organizmów narażonych na inhalację lub żyjących w wodzie)

Szkodliwość w środowisku wiąże się z :

-jego trwałością

-ruchliwością

-z powstaniem pośrednich produktów toksycznych

Biocydy organiczne obejmują wiele rodzajów związków syntetycznych, obcych dla środowiska glebowego i wodnego. Niektóre z nich są materiałami przypadkowo uwalnianymi do środowiska, podczas gdy inne, np. pestycydy są produkowane. W obu przypadkach istotne jest ich zachowanie w środowisku: ich trwałość i ruchliwość.

TRWAŁOŚĆ CHMICZNA

-ostatecznymi trwałymi produktami rozkładu są dwutlenek węgla i woda

-ponieważ te produkty są substancjami nieorganicznymi cały czas proces ten nazywamy MINERALIZACJĄ

-podczas mineralizacji powstają produkty pośrednie np. reakcj dechlorowania ichlorodifenylotrichloroetan

-DDE- mniej toksyczny niż związek macierzysty

-produkty pośrednie mogą być również toksyczne.

WYKŁAD 1

Podział substancji między różne jej postaci

Większość substancji może występować w więcej niż jednej postaci

Przypisie składu próbki potrzebna jest znajomość podziału substancji miedzy postaci

Stosuje się wykresy podziału substancji między rożne jej postaci

Wykresy podziału opierają się częściowo na danych analitycznych dotyczących stężeń danej substancji jak i termodynamicznych stałych równowagi.

Wykres podziału węglanów w funkcji pH

Wykres podziału węglanów w funkcji pH. Współczynnik α określa ułamek danej postaci

α =[ okreslona postać]/[wszystkie postacie łącznie]

• Wykresy podziału opierają się częściowo na danych analitycznych dotyczących zarówno stężeń określonej postaci substancji próbce środowiskowej, jak i różnych termodynamicznych stałych równowagi.

• Wykres dotyczący węglanów

• Zależy od stałej asocjacji dwutlenku węgla i wody

•Oraz stałych dysocjacji kwasu węglowego

• Wiarygodność wykresu zależy od dostępności i jakości danych termodynamicznych, oraz od przyjęcia założenia, że naturalny układ znajduję się w stanie równowagi termodynamicznej ( co jest problematyczne)

POCESY CHEMICZNE

Środowisko w którym zachodzą reakcje chemiczne skąłda się z czterech głównych elementów:

• Atmosfery ( środowisko gaowe)

• Hydrosfery

• Lądów (środowisko stałe)

• Biosfery ( środowisko życia)

Rys. 1.4. Obieg wody

Większość z przedstawionych tutaj procesów to procesy fizyczne związane z przemianą faz, nie reakcji chemicznych

Rysunek przedstawia obraz zależności między różnymi postaci substancji chemicznych

Wskazuje na cykliczność wielu procesów naturalnych

W stanie stacjonarnym ( ustalonym) części cyklu są zrównoważone i dlatego stężenia pozostają stałe. Pozwala to obliczyć czas przebywania substancji w danym elemencie środowiska

W cyklu wody całkowita masa w atmosferze w dowolnym momencie wynosi ok. 1,3 x 10¹⁶ kg.

Przepływ wody do atmosfery wynikający z parowania z powierzchni oceanów i lądów wynosi ok. 4,23 x 10¹⁷ oraz 7,3 x 10¹⁶ kg a ^-1

Jest to zrównoważone przez opad atmosferyczny na powierzchnię oceanów i lądów wynoszący odpowiednio 3,86 x 10¹⁷ oraz 1,1 x 10¹⁷ kg a^-1

Całkowity przepływ wody w jedną i drugą stronę wynosi więc 4,96 x 10¹⁷ kg a^-1

Czas przebywania w atmosferze można obliczyć w następujący sposób:

T = czas przebywania = ilość w atmosferze w stanie stacjonarnym/ całkowity przepływ=

1,3x10¹⁶ kg/ 4,96x10¹⁷ kga^-1 = 0,0262 lat = 9,6 dni

Jest to średni czas przebywania cząsteczki wody w atmosferze ziemskiej

SKUTKI ANTROPOGONICZNE

Określenie wpływu działalności człowieka na naturalne procesy w środowisku

• Skutki katastroficzne (określone jako klęski żywiołowe) np. uwolnienie toksycznego gazu

• Skutki mające stopniowy przebieg ( mogą występować po upływie jakiegoś czasu). Na przykład możliwość globalnego ocieplenia na skute uwalniania gazów cieplarnianych

Rozpatrując taką zależność musimy wykorzystać wiedzę z zakresu składu chemicznego jak o zachodzących procesów

Przykład stanowi możliwe problemy związane z użyciem osadów ściekowych jako nawozu do wykorzystywania w rolnictwie

Trzeba odpowiedzieć n pytanie czy dodanie osadu ściekowego do gleby spowoduje wystąpienie problemu toksyczności kadmu

• ilość wprowadzonego osadu

•postać kadmu w osadzie np. związane z materią organiczną

• geochemiczne i biochemiczne reakcje kadmu w glebie

Są to

Przejścia miedzy rozmaitymi nieorganicznymi i organicznymi formami, ługowanie rozpuszczalnych jego postaci, unieruchamianie w wyniku wymiany jonowej lub innych procesów adsorpcji na powierzchni faz stałych gleby, sorpcja biologiczna

Gazy cieplarniane i aerozole

Są to substancje, które oddziałują z promieniowaniem termicznym emitowanym przez powierzchnię ziemi

Woda - para wodna jest najważniejszym z gazów cieplarnianych. Absorbuje w podczerwieni

Globalna średnia wilgotności względnej wynosi 1%

Nie obserwuje się tutaj aktywności antropogenicznej, która by bezpośrednio powodowała jej zwiększenie w istotnym stopniu

Para bierze udział w procesach sprężenia zwrotnego:

Dodatnie sprężenie - globalne ocieplenie prowadzi do wzrostu szybkości parowania w wyniku czego następuje wzrost stężenia w atmosferze powodujący zwiększenie ocieplenia

Ujemne sprzężenie zwrotne - większe zachmurzenie troposfery, które powoduje wzrost odbicia i adsorpcji promieniowania słonecznego. Strumień docierający do ziemi ulega zmniejszeniu.

Nie wiadomo który element będzie przeważał

Obecnie efekt cieplarniany związany z parą wodną wynosi 110 W m^-2 ( jest to też wartość historyczna)

DWUTLENEK WĘGLA

Źródła dwutlenku węgla:

- procesy oddychania zwierząt, roślin, mikroorganizmów i ich rozkładu oraz spalania biomasy podczas pożarów lasów i łąk

-{CH₂O} + O₂ <=>CO₂ + H₂O

Oceany uwalniaj do atmosfery ( np. wypływanie zimnych mas głębinowych wód oceanicznych bogatych w CO₂

- procesy na ziemi działające jako zlewy (źródła ujemne)

- fotosynteza

Rozpuszczanie w wodzie morskiej gdzie krąży w masach wody, ostatecznym zlewem dla jonów węglanowych jest ich strącanie w postaci kalcytu CaCO₃

- źródła antropogeniczne

- Spalanie paliw kopalnych

-Wycinanie i spalanie lasów

7,9 Gt ( w przeliczeniu na C ) - antropogenicznego CO2 jest uwalniana do atmosfery

- z tego trzy czwarte pochodzą ze spalania paliw kopalnych reszta ze zmieniającego się wykorzystania się gruntów głównie w tropikach

- około 2,3 Gt ( w przeliczeniu na C ) rozpuszcza się w oceanach

- tyle samo wiążą rośliny

Reszta 3,3 pozostaje w atmosferze

Roczny wzrost stężenia w atmosferze 1,5 ppmv

Efekt cieplarniany wynikający z obecności CO₂ to 50 Wm^-2

METAN

- stężenie w troposferze 1,78 - 1,84 ppmv

- czas przebywania w troposferze - ok. 12 lat

Źródła - rozkład martwej materii organicznej w warunkach beztlenowych ( tereny bagienne naturalne sztuczne), pola ryżowe. Ilość uwalnianego metanu jest skorelowana z temperaturą

- Metan powstaje przy eksploatacji złóż paliw kopalnych, ich transportu i niepełnego spalania

- Układy trawienne zwierząt przeżuwających oraz termitów

- Składowanie odpadów

- Zmniejszenia emisji od 1998 roku w krajach uprzemysłowionych przypisuje się poprawie stanu technicznego odwiertów gazowych oraz rurociągów w krajach dawnego ZSSR

Sposoby pozbywania się metanu:

- utleniane inicjowane przez rodniki hydroksylowe w troposferze

- Inne do zatrzymania w glebie i uwalnianie do stratosfery

Potencjalne źródło metanu:

- Hydranty klatratowi CH₄ x H₂O uwięzione w kryształach lodu w osadach arktycznych i glebach poniżej wiecznej zmarzliny ( ok. 10¹⁷ kg węgla ) - obecna zawartość węgla w atmosferze - 10¹⁵ kg.

Udział metanu w efekcie cieplarnianym - 1,7 W^m-2

OZON

Ozon absorbuje promieniowanie podczerwone i jest gazem cieplarnianym. Wzrost zawartości ozonu w troposferze o ok. 1,6 w skali roku na półkuli północnej spowodowany jest wzrostem zawartości NOx

Wkład ozonu w efekt cieplarniany - 1,3 Wm^-2

TLENEK AZOTU

Źródła tlenku azotu (I)

Procesy denitryfikacji zachodzące pod wpływem mikroorganizmów ( gleby, jeziora, oceany). Jest to proces naturalny, ale może ulec przyspieszeniu w wyniku działalności człowieka ( stosowanie nawozów azotowych- nadmiar azotanów (V)

- Procesy przemysłowe - ( produkcja kwasu azotowego)

- Wysypiska odpadów

- Miejsca gdzie odprowadza się ścieki do dużych zbiorników wodnych

- brak zlewów troposferycznego dla tego gazu

- usuwany na drodze wolnego przenikania do stratosfery gdzie ulega degradacji fotolitycznej

- czas przebywania w troposferze to 120 lat

- efekt cieplarniany w przybliżeniu jak ozon

FREONY

- uczestniczą w katalitycznym rozkładzie ozonu

-są gazami cieplarnianymi ( absorbują promieniowanie w zakresie (1250-830 cm^-1)

- CFC- spada ich stęknie

HCFC- zamienniki CFC, krótszy czas przebywania w atmosferze

AEROZOLE

- chmury odbijają emitują promieniowanie docierające do ziemi jak również promieniowanie przez nią emitowane

- inne aerozole

-Aerozol siarczanowy

-Siarczan amonu

-Sylfidy uwalniane przez ocean

-Dwutlenek siarki

-Dymy pochodzące z pożarów

ZASOBY ENERGII

- Źródła energii użytecznej

- jednostki energii i ich równoważniki w dżulach

- energia odnawialna: ma możliwość odnowienia się , jest dostępna w nieograniczonym okresie np. biomasa, ale wiąże się z kosztami podtrzymywania odnawialności źródeł

- energia nieodnawialna: paliwa kopalne

Wytwarzanie energii oraz jej konsumpcja stanowi główne źródło gazów cieplarnianych. Obserwuje się również różne rodzaju konsekwencje środowiskowe związane z każdym e sposobów produkcji energii.

GAZY CIEPLARNIANE ZWIĄZANE ZE STOSOWANIEM PALIW OPARTYCH NA WĘGLU

WĘGIEL

- materiały osadowe pochodzące z resztek materiału roślinnego, które znalazły się pod ziemią i podległy działaniu wysokiej temperatury i ciśnienia

- węgle różnią się tak zwanym stopniem uwęglenia ( spadek zawartości wilgotności i wzrost węgla pierwiastkowego)

Porównanie spalania węgla pierwiastkowego (C) zawartego w różnych paliwach

C + O₂ →CO₂ ϪH= -393,5 KJ

Gaz ziemny

CH₄ + O₂→ CO₂ + 2H₂O ϪH= -890,3 KJ

Olej ciężki

C₂₀H₄₂ + 30,5 O₂ →20CO₂ + 21 H₂O

Podczas spalania węgla na 1 GJ (109) J wytworzonego ciepła przypada następująca ilość CO2:

(10⁹ J x GJ^-1 / 393,5 x 10³J) x 44 x 10^-3 kg = 112 kg/ GJ

44- masa molowa CO₂

- odpowiedni w ilości dla dwóch innych paliw wynoszą odpowiednio 49 kg CO₂/ GJ dla gazu ziemnego i 66 kg CO₂/GJ dla oleju

- licząc na jednostkę wyprodukowanej energii węgiel jest najbardziej obciążającym paliwem

Technologie przetwarzania węgla w produkty gazowe lub ciekłe

Tabela: Ciąg reakcji wykorzystywanych w w procesie gazyfikacji węgla

Częściowe zgazowanie	Węgiel →(500-700°C)→2C + CH4 + H2	Powstaje stosunkowo mała ilość gazów o dużej wartości energetycznej
Węgiel-tlen	C + O2 →CO2 2C + O2 →2 CO	Monotlenek węgla jest produktem palnym
Para wodna - węgiel	C + H2O →(energia, powietrze)→CO + H2	Obydwa produkty gazowe są palne, ale są rozcięczone azotem, dając paliwo o małej wartości energetycznej.
… metanizacja	3H2 + CO → CH4 + H2O	Katalizator jak tlenek niklu (II) mogą zwiększać stopień konwersji monotlenku węgla w metan, który ma dużą wartość energetyczną

- różne procesy konwersji pozwalają na otrzymanie paliw które dają się lepiej składować, transportować i wykorzystywać oraz są czystsze

- koszty ich wytwarzania są duże

- potrzebna energia do przeprowadzenia tych przemian (dostarczana w postaci węgla), dl każdej jednostki równoważnika energii w produkcie paliwowym potrzeba 1,5 jednostki energii

- ilość odpadów ( np. popiołu) - 2,5 - krotnie większa niż przy bezpośrednim spalaniu

ROPA NAFTOWA

- łatwo i bezpiecznie wydobywana

- rozdzielana na frakcje podczas rafinacji

- produkty rafinacji łatwo transportowane i składowane

- zawierają mało siarki

- dwie trzecie ropy wykorzystywane przez najbogatszą jedna czwartą światowej populacji ludzkiej

- spalanie produktów naftowych w sektorze transportu - jest przyczyną zanieczyszczenia miejskiej atmosfery

- tlenek węgla CO tlenki azotu i lotne węglowodory uczestniczą w cyklu fotochemicznym

GAZ ZIEMNY

-najkorzystniejsze paliwo

- mało zanieczyszczeń

Niebezpieczeństwo mogą stanowić niekontrolowane wycieki metanu związane z wydobyciem i transportem

Główne składniki gazu

Metan ( 75-100%)	Wykorzystywany bezpośrednio lub postaci sprężonego gazu ziemnego jako paliwo do użytku przemysłowego i domowego oraz w coraz większym stopniu do pojazdów mechanicznych
Etan (6-10%)	Wykorzystywany jako paliwo lub jako surowiec w zakładach petrochemicznych produkujących etylen
Propan i butan (5-8%)	Skroplone, wykorzystywane jako paliwo lub jako surowiec w zakładach petrochemicznych
Pentan i cięższe węglowodory (1-4%)	Kondensat wykorzystywany jako surowiec w zakładach petrochemicznych
Azot, dwutlenek węgla, siarkowodór, hel ( zmiennie)	Składniki inne niż węglowodory

Pytanie Fermiego

- całkowita ilość dwutlenku węgla uwalnianego na całym świecie każdego roku w wyniku spalania paliw kopalnych wynosi w przybliżeniu 23Gt. Ile dwutlenku węgla jest w tym czasie uwalniane do atmosfery przez ludzi, którzy oddychają?

565 g na dobę

Biomasa

- materiał organiczny powstały w procesie fotosyntezy

CO₂ + H₂O → {CH₂O} + O₂

- jest postacią energii pochodzącej od energii źródła pierwotnego, tj. strumienia promieniowania słonecznego, stanowiącego siłę napędową produkcji biomasy

- źródło odnawialne bo średnia energia słońca osiągająca ziemię pozostaje stała a uprawy mogą rosnąć i być zbierane każdego roku

- podczas wzrostu rośliny pochłaniają prawie tyle dwutlenku węgla jaka jest uwalniana podczas spalania

- biomasa

- drewno

- trzcina cukrowa

- kukurydza

Produkty uboczne działań rolniczych ( słoma, nawóz zwierzęcy)

- sposoby przekształcania biomasy w energię:

- bezpośrednie spalanie:

{CH₄O} + O₂→CO₂ + H₂O Ϫ=- 440 kJ

- z równania tego wynika, że z jednej tony suchej biomasy podczas spalania uzyskamy

1,5 x 10¹⁰ J energii

- w rzeczywistości biomasy to nie tylko węglowodany stąd rzeczywista jej wartość może być większa lub mniejsza

- wszystkie paliwa kopalne podczas spalania wydzielają dwutlenek węgla

- stosunek ilości wytwarzanej energii do ilości uwolnionego dwutlenku węgla maleje w kolejności: gaz ziemny >ropa naftowa >biomasa> węgiel

- biomasa daje możliwość pochłaniania dwutlenku węgla podczas wzrostu

Procesy przekształcenia biomasy i ich produkty

surowiec	proces	produkty
Sucha biomasa- słoma, drewno, plewy itp. Wilgotna biomasa - domowe i zwierzęce odpady, rośliny wodne itp. Cukry - z soków i zhydrolizowanej celulozy	Zgazowane Piroliza Fermentacja i destylacja Trawienie beztlenowe Fermentacje i destlacja	Ciekłe-metanol Gazowe-wodór, amoniak Stałe-węgiel drzewny Ciekłe Gazowe etanol Metan etanol

CHEMIA SMOGU FOTOCHEMICZNEGO

- smog fotochemiczny powstaje w wyniku spalania paliw w pojazdach mechanicznych

- zanieczyszczenia ulegaj reakcjom chemicznym i fotochemicznym. Smog taki charakteryzuje się podwyższonym poziomem zawartości utleniaczy i produktów reakcji zawierających węgiel. Powstanie jego wymaga jednoczesnej obecności nieopalonych węglowodorów i tlenków azotu.

- fotochemiczne reakcje utleniania w czasie powstawania smogu inicjowane są przez rodniki hydroksylowe {tworzące się w dużej części w wyniku obecności tlenku azotu (II) pochodzącego z procesów spalania}

- węglowodory i inne lotne związki organiczne są substratami ulegającymi utlenieniu. Produkty obejmują częściowo utlenianie węglowodory, takie jak tlenek węgla, aldehydy i ketony, oraz resztkowe ilości tlenków azotu i ozonu

WYKŁAD 3

- właściwości smogu

- chemia powstawania rodników hydroksylowych:

N₂ + O₂ ↔2NO

2NO + O₂→2NO₂

NO + O₃ →NO2 + O₂

ROO* + NO →RO* + NO₂

- fotoliza dwutlenku azotu ( promieniowanie widzialne i nadfioletowe)

NO₂---→NO + O

O + O₂ + M → O₃ + M

- powstawanie wzbudzonych cząsteczek O2* i O*

O₃→O* + O₂*

Powstawanie rodników hydroksylowych

O* + H₂O→2OH

NO₂ + H₂O →NO + 2OH* reakcja sumaryczna tworzenia rodników hydroksylowych

Przyspieszenie syntezy powstawania rodników hydroksylowych w atmosferze ziemskiej jest główną konsekwencją powstawania tlenków azotu w wyniku spalania paliwa w silnikach spalinowych

- utlenianie węglowodorów

- w gazach wydechowych występują również nieopalone lotne węglowodory, które ulegają utlenieniu w reakcjach inicjonowanych przez rodniki hydroksylowe

- reakcje utleniania rodników alifatycznych:

OH* + RCH₃ →RCH₂* rodnik alkilowy

RCH₂ + O₂ + M →RCH₂OO* + M rodnik alkiloperoksylowy

RCH₂OO* + NO→RCH₂O* + NO₂ rodnik alkoksylowy

RCH₂O* + O₂ →RCHO + HOO* rodnik wodoroperoksylowy + aldehyd

HOO* + NO →NO₂ + OH *

RCH₃ + 2O₂ + 2H₂O →RCHO + 4OH* sumaryczna reakcja utleniania węglowodorów

- reakcje wtórne zachodzące jednocześnie z utlenianiem węglowodorów

- tworzenie bezwodnika azotowo-nadoctowego przez rodniki hydroksylowe:

CH₃CHO →CH₃C(O) OONO₂ - bezwodnik azotowo nad-octanowy PAN

- bezwodnik azotowo-nadoctanowy i połączenia pochodne, oznaczone akronimem PAN są głównymi składnikami smogu powodującymi podrażnienia oczu. Znaczenie PAN jako produktu reakcji wynika z faktu, że działają one jako związki zbiorniki rozmaitych postaci tlenków azotu

Właściwości ekotoksylogiczne VOC

- benzen właściwości rakotwórcze

- inne podrażnienia nabłonka, zawroty głowy

- pośrednie produkty utleniania węglowodorów

- istnieje szereg rozmaitych źródeł węglowodorów emitowanych do atmosfery

- rodniki hydroksylowe odgrywają główną rolę w utlenianiu tych połączeń

- końcowym produktem utleniania jest dwutlenek węgla, ale szereg przejściowych połączeń wykazuje znaczne czasy przebywania w atmosferze i te wtórne produkty występują w atmosferze na całym globie

---