Chemia środowiska
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Zagadnienia
�� Charakterystyka geoekosystemów.
�� Rola atmosfery w bilansie cieplnym Ziemi.
�� Reakcje zachodzące w atmosferze - obieg podstawowych
pierwiastków, kwaśne deszcze, smog, substancje niszczące warstwę
ozonową.
�� Rola wody w przyrodzie.
�� Substancje organiczne i nieorganiczne w wodach naturalnych.
�� Budowa, rola i właściwości litosfery.
�� Substancje chemiczne w środowisku  systematyka, mikro- i
makroelementy.
�� Podstawowe zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne w
środowisku.
�� Krążenie pierwiastków chemicznych w środowisku - cykl węgla,
azotu, siarki i fosforu.
�� Zanieczyszczenie środowiska chemikaliami  samooczyszczanie i
usuwanie zanieczyszczeń metodami chemicznymi.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Substancje organiczne
i nieorganiczne w wodach naturalnych.
C) Zanieczyszczenia
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Domieszki i zanieczyszczenia
Domieszki - substancje pochodzenia naturalnego.
Zanieczyszczenia - substancje wprowadzane na skutek działalności człowieka;
pogarszają jakość wód.
E. Kociołek-Balawejder, E. Stanisławska  Chemia środowiska , Wyd. UE we Wrocławiu,2012
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Zanieczyszczenia
Definicja:
Zanieczyszczenie środowiska to występowanie różnych substancji w takiej
koncentracji i przez tak długi czas, że prowadzi do szkodliwych konsekwencji
dla zdrowia lub samopoczucia ludzi, dla organizmów żywych albo do
uszkodzeń obiektów nieożywionych (np. przez korozję). Zanieczyszczenia
ograniczają lub uniemożliwiają wykorzystywanie wód do picia i celów
gospodarczych, a przypadku gleby uniemożliwiają jej normalne użytkowanie.
Podział ze względu na pochodzenie:
�� naturalne (autochtoniczne)  zasolenie, zanieczyszczenie związkami
żelaza, rozwój i obumieranie wodnych organizmów roślinnych i zwierzęcych;
wypłukiwanie pewnych substancji ze skał i gleb,
�� antropogeniczne (allochtoniczne) - zanieczyszczenia komunalne,
zanieczyszczenia przemysłowe, zanieczyszczenia rolnicze, z transportu
wodnego i lądowego, zanieczyszczenie atmosfery.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Klasyfikacja zanieczyszczeń
Ze względu na charakter zanieczyszczeń:
�� zanieczyszczenia fizyczne - substancje organiczne lub nieorganiczne
nierozpuszczalne w wodzie;
�� zanieczyszczenia chemiczne - substancje organiczne i nieorganiczne
rozpuszczalne w wodzie;
�� zanieczyszczenia biologiczne i bakteriologiczne - bakterie i
drobnoustroje; bezpieczne dla zdrowia ludzi i zwierząt oraz chorobotwórcze;
�� zanieczyszczenia radioaktywne - w ograniczonych przypadkach.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne wód
�� O szkodliwym wpływie zanieczyszczeń na środowisko decydują ich
trwałość (brak podatności na degradacje) oraz zdolność do adsorpcji i
kumulowania się w organizmach żywych.
�� Zanieczyszczenia refrakcyjne  toksyczne związki, które bardzo trudno lub
wcale nie ulegają degradacji w środowisku.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Szkodliwość zanieczyszczeń
�� Zanieczyszczenia nieorganiczne - związki metali ciężkich, cyjanki i
radionuklidy;
�� Zanieczyszczenia organiczne - wiele substancji naturalnych i
syntetycznych należących do różnych grup związków organicznych - mieszaniny
związków rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych; szczególnie szkodliwe są
syntetyczne związki chemiczne, odporne na rozkład biologiczny (syntetyczne
detergenty i chlorowcopochodne węglowodorów, m.in. pestycydy); ropa
naftowa i oleje opałowe (zanieczyszczenie mórz i oceanów).
�� Najczęściej występujące antropogeniczne zanieczyszczenia wód
powierzchniowych: pestycydy, substancje powierzchniowo czynne,
węglowodory ropopochodne, fenole, chlorowe pochodne bifenylu oraz metale
ciężkie: Pb, Cu, Cr, Cd, Hg i Zn.
�� Najgroz
niejsze zanieczyszczenia wód: fosforany i azotany; metale ciężkie;
substancje powierzchniowo czynne (detergenty); węglowodory aromatyczne i
ich chlorowcopochodne; pestycydy; fenole.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Metale ciężkie
�� Metale ciężkie - metale, których liczba atomowa jest wyższa niż 20, z
wyłączeniem metali ziem alkalicznych, lantanowców i aktynowców; o dużej
gęstości (powyżej 4,5 g/cm3). W zagadnieniach związanych z ochroną
środowiska i toksykologią środowiska termin  metale ciężkie odnosi się do
grupy metali i półmetali o gęstości większej niż 6,0 g/cm3.
�� Arsen, kadm, kobalt, chrom, miedz
, rtęć, ołów, cynk, cyna, nikiel,
żelazo, mangan.
�� Związki metali ciężkich występują w środowisku w minerałach i rudach
metali.
�� y
ródła antropogeniczne:
- górnictwo i hutnictwo metali;
- spalanie paliw kopalnych;
- przemysł elektroniczny i elektrotechniczny;
- przemysł chemiczny;
- przemysł farmaceutyczno-medyczny;
- poligrafia;
- ścieki komunalne, wysypiska i spalarnie odpadów;
- rolnictwo i przemysł rolno-spożywczy;
y
ródłem wtórnego zanieczyszczenia wód metalami ciężkimi są osady denne.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Ołów, Pb2+
Za najbardziej toksyczne metale ciężkie uważa się ołów, rtęć, kadm i arsen.
�� y
ródła ołowiu: wietrzenie minerałów (np. galeny); dawniej 
zanieczyszczenia wody wodociągowej ołowiem, tam gdzie zainstalowano rury
ołowiowe, czteroetylek ołowiu Pb(C2H5), dodawany do benzyny celem
podniesienia jej liczby oktanowej; obecnie - kopalnie rud ołowiu, praca z
ołowiem.
�� Ołów jest silnie sorbowany przez minerały ilaste i materię organiczną. Jeśli
ołów jest dostarczony do środowiska glebowego z powietrza, to jego
większość jest akumulowana w glebie, a w znikomej części przedostaje się do
wód gruntowych. Wody miękkie, lekko zakwaszone sprzyjają względnie dobrej
rozpuszczalności tego pierwiastka. Rozpuszczalność ołowiu wzrasta, gdy pH
wody spada poniżej 8.
�� Sole i tlenki tego pierwiastka są trucizną kumulującą się w organizmie.
Ołów silnie wiąże się z wieloma biopolimerami, takimi jak: białka, enzymy,
RNA, DNA, w ten sposób ulega zaburzeniu wiele przemian metabolicznych.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Rtęć, Hg2+
�� y
ródła rtęci: wietrzenie minerałów (ruda rtęciowa  cynober; HgS ),
procesy wulkaniczne; paleniska paliw kopalnych, przemysłowe procesy
elektrolityczne, a także środki grzybobójcze stosowane w rolnictwie.
�� Toksyczność:
- dimetylortęć - rozpuszczalny w tłuszczach, bardzo toksyczny i trwały  jest
to główna postać rtęci, która przedostaje się do organizmów żywych i kumuluje
się w nich.
- pary rtęci  wchłaniane przez drogi oddechowe. Z płuc dostaje się do krwi,
gdzie wnika do erytrocytów, w których jest utleniana. Pewne ilości rtęci wnikają
też do mózgu. Kumuluje się w nerkach uszkadzając je. Toksyczność rtęci
polega na niszczeniu błon biologicznych i łączeniu się z białkami organizmu.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Kadm, Cd2+
�� y
ródła kadmu: w warunkach naturalnych kadm praktycznie nie występuje
w wodzie; przemysł (elektroenergetyka, kopalnictwo (wody dołowe), przemysł
tworzyw sztucznych, oświetleniowy i lakierniczy; rolnictwo (nawozy fosforowe).
�� Toksyczność:
Kadm jest niezwykle toksyczny. Powoduje anemię, zmiany zawartości
potasu i magnezu we krwi, chorobę nadciśnieniową; uszkodzenia nerek i
odwapnienie kości. Ma działanie rakotwórcze.
Wiążąc się z atomami siarki, tlenu i wodoru obecnymi w tkankach, zmienia
strukturę niektórych elementów komórek. Kadm może zaburzać obieg
niezbędnych mikroelementów (Fe, Cu, Mg, Ca, Se, Zn) i upośledzać różne
procesy zachodzące w organizmie.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Arsen, As3+
�� y
ródła arsenu: W wyniku działalności bakterii, arsen łatwo przechodzi z
litosfery do hydrosfery; jest powszechnym składnikiem wód naturalnych. Z nie
całkiem wyjaśnionych powodów, woda z płytkich studni rurowych, od której
zależy ludzkie życie, ma niebezpieczny poziom stężenia tej toksycznej
substancji. Arsen występuje również w produktach spożywczych.
�� Toksyczność:
Wykazuje bardzo silne działanie toksyczne oraz zdolność do kumulowania
się w organizmie (w kościach, włosach i wątrobie). Arsen blokuje działanie
niektórych enzymów. Ostre zatrucia arsenem uszkadzają centralny układ
nerwowy, układ pokarmowy, oddechowy i skórę. Spożywanie wody pitnej
zawierającej arsen powoduje różne konsekwencje zdrowotne: zmiany skórne,
podwyższenie ciśnienia tętniczego, cukrzycę, choroby wieńcowe i naczyniowe.
Najbardziej trujące są związki As(III): arszenik i arsenowodór.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Inne metale ciężkie
�� Inne metale najczęściej wykrywane w wodzie  Zn i Cu.
y
ródła: obszary ich eksploatacji, Zn  z korozji galwanizowanych
zbiorników.
Nie stanowią istotnego zagrożenia dla zdrowia ludzi, gdyż są wydalane z
organizmu. Niewielkie ilości tych metali są wskazane do prawidłowego
funkcjonowania organizmu.
�� Chrom  dawniej szeroko używany w metalurgii do wytapiania stali
odpornych na korozję. Obecnie zakazane jest stosowanie chromianów. Cr(VI)
ma działanie toksyczne, mutagenne i kancerogenne. Ma zdolność penetracji
błon komórkowych i przedostawania się do wnętrza komórki, gdzie ulega
redukcji do chromu trójwartościowego. Chrom trójwartościowy tworzy związki
kompleksowe, między innymi z DNA uszkadzając go, co może prowadzić do
powstania nowotworu.
�� Zatrucia metalami ciężkimi
Toksyczne działanie powyższych metali wiąże się m.in. ze zdolnością do
kumulacji w organizmie. Ich sole oraz tlenki mogą być przyczyną zatruć,
chorób układu krążenia, układu nerwowego, nerek, chorób nowotworowych.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Forma występowania metali ciężkich
�� Forma występowania metali ciężkich (rozpuszczone, zaadsorbowane)
zależy od: rodzaju metalu, jego stężenia i składu chemicznego wody (pH
wody, ilości tlenu rozpuszczonego, twardości węglanowej).
�� Metale te mogą występować w postaci jonów lub wiązać się z zawartymi w
wodzie nieorganicznymi lub organicznymi związkami kompleksujacymi
(EDTA, kwas aminooctowy NTA, kwas cytrynowy, szczawiowy, kwasy
humusowe); mogą adsorbować się na iłach, glinach, nierozpuszczalnych
substancjach organicznych, tlenkach i wodorotlenkach żelaza i manganu,
cząsteczkach węglanu wapnia.
�� Metale ciężkie mogą akumulować się w organizmach bezkręgowców,
skorupiaków i ryb, zaburzając ich cykl rozwojowy. Wpływ, jaki wywierają na
organizmy żywe, zależy od gatunku zwierząt i roślin, od ich indywidualnych
cech genetycznych. Niektóre zwierzęta maja wykształcone cechy
umożliwiające im tolerowanie, a nawet przyswajanie bez szkody dla
organizmu, zwiększonych dawek trucizn.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Biotyczny model ligandu (BML)
Pomiar całkowitego stężenia metalu w próbce wody, nie wystarcza do
określenia ryzyka jego efektów toksycznych.
Biotyczny model ligandu (BML) - model służący do opisu sposobu
pobierania metalu przez żywe organizmy. Prawidłowo opisuje sposób
pobierania metalu przez ryby i bezkręgowce.
Metal zanieczyszczający przyłącza się do ścianki komórki - ścianka komórki
działa jak ligand zdolny do skompleksowania metalu i usunięcia go z roztworu.
Dalsze etapy obejmują przeniesienie metalu do wnętrza komórki i jego
oddziaływanie z enzymami i innymi cząsteczkami uczestniczącymi w
metabolizmie. Cząsteczki na ściance komórki konkurują z ligandami
związanymi z metalem, które utrzymują go w roztworze.
Teoria przewiduje, że dostępność jonu metalu do jego pobrania zależy nie od
wartości stężenia metalu, ale od stężenia wolnego, nieskompleksowanego
metalu  to znaczy metalu, który bez trudu zdolny jest do utworzenia wiązania
z ligandami występującymi na ściankach komórki.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Związki organiczne w wodach naturalnych
�� Związki organiczne pochodzenia naturalnego:
- z rozkładu obumarłych organizmów roślinnych i zwierzęcych zamieszkujących
wody (substancje humusowe, ligninosulfoniany  produkty rozkładu drewna, taniny
 produkty rozkładu roślin i zwierząt, aminokwasy  produkty rozkładu białka
martwych organizmów, chlorofil);
- produkty ich procesów życiowych.
�� Związki syntetyczne:
- związki pochodzące z ropy naftowej (węglowodory o różnej budowie);
- pestycydy;
- halogenowane węglowodory alifatyczne i aromatyczne;
- PCDD, PCB, WWA, fenole;
- związki powierzchniowo-czynne pochodzące ze ścieków;
- węglowodany, białka i tłuszcze zawarte w ściekach z zakładów przemysłu
spożywczego, celulozowo-papierniczego, drzewnego, tekstylnego.
Rozróżnienie między z
ródłami naturalnymi i antropogenicznymi nie zawsze jest
proste. Trichlorometan (chloroform) jest chlorowanym węglowodorem,
wytwarzanym w procesach przemysłowych; miliony ton tego związku każdego roku
tworzą się również w wyniku reakcji naturalnych.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Pestycydy
Pestycydy  substancje syntetyczne lub naturalne, stosowane do
zwalczania organizmów szkodliwych lub niepożądanych - substancje
chwastobójcze (herbicydy), grzybobójcze (fungicydy) i owadobójcze
(insektycydy), i in.
�� Należą do wielu rodzajów związków chemicznych (np. chlorowane
węglowodory, związki fosforoorganiczne, pochodne kwasów
fenoksykarbosylowych, karbaminiany).
�� Rozpuszczalność pestycydów w wodzie zależy od ich budowy chemicznej.
Dobrze rozpuszczają się pochodne fosforoorganiczne, a najgorzej chlorowane
węglowodory, które dobrze rozpuszczają się w tłuszczach.
�� Występują w formie rozpuszczonej lub sorbowane na zawiesinach
organicznych i nieorganicznych.
�� Mogą ulegać biodegradacji (z udziałem bakterii), rozkładowi chemicznemu
(hydrolizie pochodnych fosfoorganicznych) lub fotochemicznemu (reakcjom
rodnikowym). Produkty ich rozkładu są niejednokrotnie bardziej toksyczne, niż
pestycyd. Obecnie stosowane pestycydy są w większości degradowalne.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Pestycydy
�� Pestycydy niszczą organizmy szkodliwe, ale także pożyteczne bytujące na
danym obszarze.
�� W wyniku znoszenia pestycydów przez wiatr lub spłukiwania ich przez
ulewne deszcze dochodzi do skażenia zbiorników i cieków wodnych. W
końcowym efekcie pestycydy trafiają do gleby.
�� Pestycydy stanowią także bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia i życia
człowieka.
Te pestycydy, które ulegają bardzo powolnemu rozpadowi (DDT), podlegają
bioakumulacji w tkankach tłuszczowych zwierząt i ludzi, atakując centralny
system nerwowy i wątrobę.
Na przewlekłe zatrucie narażona jest cała populacja ludzka, z powodu
powszechnego użycia pestycydów, ich gromadzenia się w żywności, glebie,
wodzie i powietrzu. Zgromadzone w organizmie pestycydy wywierają wpływ na
procesy rakotwórcze (mogą je zapoczątkowywać lub nasilać), są
neurotoksyczne, zaburzają regulacje hormonalną i enzymatyczną.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - grupa kilkuset związków
zawierających od dwóch do trzynastu skondensowanych, najczęściej
sześciowęglowych pierścieni aromatycznych,
ułożonych w sposób liniowy, kątowy lub klasterowy.
�� Tworzą się w trakcie niepełnego spalania węgla i innych substancji
organicznych (m.in. oleju napędowego, opałowego, drewna); są obecne w
ściekach z zakładów karbochemicznych i petrochemicznych.
�� Osadzają się na powierzchni cząstek sadzy i mogą opadać bezpośrednio
na powierzchnię wód lub dostawać się do wody ze spływami
powierzchniowymi; są słabo rozpuszczalne w wodzie, ale tworzą emulsje;
detergenty poprawiają rozpuszczalność tych związków i ułatwiają przenikanie
ich w głąb gruntu, a w końcu do wód podziemnych.
�� W glebach występuje 90% całkowitej ilości WWA znajdujących się w
środowisku - na glebę opada większość wyemitowanych do powietrza WWA.
�� Policykliczne węglowodory aromatyczne są bardzo trwałe, trudno ulegają
biodegradacji (rozkładają je tylko niektóre szczepy bakterii tlenowych).
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)
��  Niska emisja ma miejsce w okresie zimowym, kiedy uruchomione zostają
piece starego typu. Pył pochodzący z niskiej emisji jest często bardziej
toksyczny niż pył emitowany ze z
ródeł przemysłowych; wynika to z faktu, że
niska emisja jest zwykle związana z niepełnym spalaniem, zachodzącym w
relatywnie niskiej temperaturze.
�� Większość z WWA to substancje wysoce szkodliwe, nawet kancerogenne.
�� Powszechna emisja WWA prowadzi do skażenia wszystkich elementów
środowiska naturalnego człowieka: powietrza, naturalnych i sztucznych
zbiorników wodnych, gleby, roślin, żywności.
�� WWA przenikają do żywności na dwóch drogach:
- pośrednio: w wyniku opadu z powietrza wraz pyłem i deszczem;
- bezpośrednio: przy wpływie wysokiej temperatury w procesach
przetwarzania żywności takich jak wędzenie, smażenie, grillowanie.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Chlorowane związki organiczne (ChZO)
Chlorowane związki organiczne - związki organiczne zawierające co
najmniej jeden atom chloru. Powstają w wyniku chlorowania i utleniania materii
organicznej, która jest mieszaniną wielu związków organicznych o
zróżnicowanych właściwościach fizycznych i chemicznych.
�� ChZO dostają się do wód w wyniku działalności człowieka, wraz z opadami
atmosferycznymi i ściekami lub powstają w wodach zawierających ich
prekursory (substancje humusowe, fenole i inne związki organiczne), gdy do
wody odprowadzane są ścieki zawierające wolny chlor.
�� Do grupy ChZO występujących w wodach zalicza się polichlorowane
bifenyle (PCB), pochodne bifenylu i polichlorowane trifenyle PCT, które mogą
zawierać od 3 do 7 atomów chloru w cząsteczce.
bifenyl polichlorowane bifenyle
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Polichlorowane bifenyle (PCB)
�� Zastosowanie PCB - czynniki chłodzące, dielektryki w kondensatorach i
transformatorach, ciecze hydrauliczne. Do środowiska naturalnego
przedostają się w wyniku niewłaściwej eksploatacji, konserwacji, awarii
urządzeń, w których są stosowane, oraz podczas pożarów, wycieków ze z
le
zabezpieczonych składowisk odpadów zawierających PCB.
�� Są niepalne, nielotne, są odporne na rozkład w zwykłych warunkach - są
trwałe i łatwo rozprzestrzeniają się w środowisku.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Polichlorowane bifenyle (PCB)
�� Przy zwykłym spalaniu PCB tworzą się związki typu dioksyn i furanów,
należące do jednych z najbardziej groz
nych trucizn. W środowisku naturalnym
ulegają one bardzo powolnemu rozkładowi z wydzieleniem pochodnych o
własnościach zbliżonych do dioksyn.
�� Są one szkodliwe dla człowieka i zwierząt - odkładają się w tkance
tłuszczowej, uszkadzają wątrobę i nerki, zakłócają prace układu
enzymatycznego organizmu. Stwierdzono wpływ PCB na zapis genetyczny w
komórkach człowieka. Mogą wywoływać nowotwory, choroby układów
immunologicznego i nerwowego, bezpłodność, a także uszkodzenie płodu u
kobiet w ciąży.
dioksyna
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Związki powierzchniowo czynne (zpc)
Związki powierzchniowo czynne - stosowane jako środki piorące, myjące i
czyszczące w gospodarstwach domowych i niemal wszystkich gałęziach
przemysłu.
�� Każdy środek powierzchniowo czynny zawiera ugrupowanie hydrofobowe
wykazujące powinowactwo do olejów oraz grupę hydrofilową wykazującą
powinowactwo do wody. Dzięki takiej budowie mają one zdolność obniżania
napięcia powierzchniowego na granicy faz.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Związki powierzchniowo czynne (zpc)
�� Szkodliwe działanie zpc:
- tworząc plamę na powierzchni wody, utrudniają wymianę gazową między
wodą i atmosferą, przez co zmniejsza się dyfuzja tlenu;
- obniżając napięcie powierzchniowe wody, działają jak emulgatory
(emulsje olejów i tłuszczów) i ułatwiają rozpuszczanie w wodzie wielu
szkodliwych i trudno usuwalnych zanieczyszczeń (WWA, ChZO);
- występując w wodzie w większych ilościach wpływają szkodliwie na
przebieg procesów życiowych organizmów;
- utrudniają samooczyszczanie wód naturalnych.
�� Zpc trudno ulegają biodegradacji, a ponadto nie można ich usunąć
zwykłymi sposobami stosowanymi do oczyszczania wody.
�� Próby zastąpienia detergentów odpornych na biologiczne usuwanie
doprowadziły do zsyntetyzowania związków mniej trwałych ale bardziej
szkodliwych dla ryb.
�� Dla ułatwienia działania czyszczącego detergentów dodaje się do nich
fosforany, których rola w zanieczyszczeniu wody jest równie znaczna.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Substancje ropopochodne
Substancje ropopochodne - mieszaniny węglowodorów o podobnych
właściwościach fizykochemicznych.
�� Skażenie terenu - w wyniku powodzi, awarii w zakładach chemicznych,
zakładach wydobywających ropę naftową i gaz ziemny, podczas transportu w
wyniku pęknięcia rurociągów, rozszczelnienia zbiorników, wycieku z
tankowców czy platform wiertniczych; lokalne zanieczyszczenie środowiska -
zaniedbania i niewłaściwa obsługa urządzeń do poboru paliwa na stacjach
benzynowych, w warsztatach i myjniach samochodowych.
�� Wycieki do gruntu  zanieczyszczenie warstw wodonośnych, czyli skażenie
wód gruntowych.
�� Zanieczyszczenie wód powierzchniowych  widoczna plama
węglowodorowa; związki te zatruwają wiele roślin i zwierząt; substancje oleiste
utrudniają poruszanie się po powierzchni wody ptakom i innym zwierzętom
wodnym; plama na powierzchni blokuje wymianę gazową między wodą i
powietrzem atmosferycznym, zakłócając procesy życiowe flory i fauny wodnej.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Fenole
Fenole  związki organiczne zawierające grupy hydroksylowe związane
bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym.
�� Pochodzenia naturalnego (z rozkładu związków humusowych, lignin i
białka, składniki żywic naturalnych i ropy naftowej, mogą być wytwarzane
przez żywe organizmy)
�� Pochodzenia antropogenicznego (ścieki z koksowni, gazowni, zakładów
zgazowywania paliw stałych, przeróbki ropy naftowej, produkcji tworzyw
sztucznych, barwników, środków ochrony roślin).
�� Jeśli woda zawierająca fenole poddawana jest w procesie uzdatniania
chlorowaniu, tworzą się chlorofenole.
�� Są niebezpieczne dla roślin oraz zwierząt wodnych i znacznie utrudniają
procesy samooczyszczania rzek.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Sorpcja substancji organicznych na ciałach stałych
Termin  sorpcja obejmuje pojęcia  adsorpcja i  absorpcja .
�� Składniki mineralne - uwodnione tlenki i minerały ilaste, które zawierają na
swej powierzchni grupy hydroksylowe skierowane od strony minerału w
kierunku roztworu wodnego. Za wiązanie się substancji z powierzchną
odpowiedzialne są oddziaływania van der Waalsa, indukowany dipol-dipol
trwały, dipol trwały-dipol trwały oraz wiązania wodorowe. W większości
przypadków sorpcja ta jest bardzo słaba.
�� Składniki organiczne - bardziej aktywne powierzchnie mają
makrocząsteczki naturalnie występujące w zawiesinach i osadach; materiał
huminowy ma właściwości polarne ze względu na obecność grup funkcyjnych
zawierających tlen oraz hydrofobowe ze względu na części węglowodorowe.
Małe cząsteczki hydrofobowe mogą się skutecznie  rozpuszczać wewnątrz
tego niewodnego medium.
�� Materiał huminowy może zostać przyłączony do fazy mineralnej, na której
tworzy powłokę, blokując powierzchnię minerału na bezpośrednie reakcje z
innymi substancjami rozpuszczonymi.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Podział substancji organicznych między wodę i osad
�� Małe cząsteczki organiczne w wodzie rozdzielają się między fazę wodną i
fazę stałą (cząstki zawiesin koloidów lub cząstki osadów).
�� Podział substancji rozpuszczonej między fazę stałą i wodę zależy od:
- rozpuszczonej substancji organicznej,
- chemicznych i fizycznych właściwości fazy stałej
- od innych właściwości środowiska, takich jak temperatura i siła jonowa
roztworu.
�� Im silniejsze oddziaływania między substancją rozpuszczoną i fazą stałą,
tym więcej danej substancji wiąże się z fazą stałą i mniej pozostaje w wodzie.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Współczynniki biologicznego nagromadzania
Flora i fauna wodna są zdolne do skumulowania rozpuszczonych metali i
związków organicznych. Przyswojone związki mogą być dalej kumulowane i
zatężane w innych organizmach żerujących na skażonych nimi niższych
organizmach. Ostatecznie na wyższych szczeblach łańcucha pokarmowego
ilość nagromadzonego związku chemicznego może być wystarczająco duża,
aby była toksyczna.
OPIS POBORU SUBSTANCJI CHEMICZNYCH PRZEZ ŻYWE ORGANIZMY
�� Biologiczne nagromadzanie - wzrost stężenia substancji chemicznej w
organizmie w porównaniu ze spotykanym w otaczającym środowisku, w
którym on bytuje.
�� Współczynnik biologicznego nagromadzania (WBN) - określa stopień
akumulacji substancji chemicznych w organizmach; jest to stosunek stężeń
substancji skażającej w organizmie i w otaczającym środowisku.
�� Bioakumulacja - procesy pobierania i zatrzymywania przez organizm
substancji skażających.
�� Biomagnifikacja - proces lub seria procesów, w wyniku których
sukcesywnie wzrasta stężenie substancji skażającej w organizmach przy
przejściu od niższych do wyższych ogniw łańcucha pokarmowego.
Iwona Flis-Kabulska,
WBNS/WMP SNS UKSW
Problemy środowiskowe związane z materią organiczną
w wodzie
�� Toksyczność określonych związków organicznych
Określone związki organiczne mogą być toksyczne w stosunku do organizmów
żywych - WWA, PCB, dioksyny, pozostałości pestycydów i produkty ich
metabolizmu.
�� Reakcja z innymi połączeniami występującymi w wodzie
Istnieją pośrednie sposoby oddziaływania materii organicznej na procesy
środowiskowe. Np., cyna nieorganiczna ulega alkilowaniu w środowisku
wodnym, dając związek monometylocynę (CH3Sn3+) i dimetylocynę
[(CH3)2Sn2+]. Związki cynoorganiczne są bardziej toksyczne w stosunku do
fauny i flory wodnej niż wyjściowe nieorganiczne związki cyny. Toksyczność ich
staje się większa wraz ze zwiększeniem się liczby grup organicznych i
przyjmuje maksymalną wartość, gdy podstawnik jest grupą metylową lub
etylową. Właściwości chemiczne i toksyczne tych związków związane ze
środowiskiem różnią się od właściwości wolnych jonów metalu.
�� Zużycie tlenu
Martwa materia organiczna zużywa podczas utleniania ditlen pozostawiając
zbiornik wodny w stanie pozbawionym ditlenu. Warunki beztlenowe
(anaerobowe) mogą wpływać na zmianę właściwości chemicznych całego
środowiska.