I.

1. Co to jest smog?- skutki

Smog - zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. Są 2 typy smogów:

• smog Los Angeles (utleniający) - od lipca do października w temp. 24-35^oC powodując ograniczenie widoczności. Główne zanieczyszczenia to: tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne i nienasycone, ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się smogu tego typu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza.

• Smog londyński (kwaśny, „siarkawy”) - może występować w zimie, przy temp. 3^oC -5^oC. Powoduje ograniczenia widoczności nawet do kilkudziesięciu kilometrów. Skład się z nagromadzonych w powietrzu mieszanin zawierających pyły węglowe, sodę i popiół oraz tlenki azotu i siarki pochodzące ze spalania węgla. Ograniczenie emisji promieniowania i zahamowanie procesu fotochemicznego rozkładu, niska temp., brak wiatru powodowało utrzymywanie się pyłow na niskim poziomie. Mgła składała się głównie z SO₂ i SO₃ oraz wilgoci będąc niebezpiecznym elementem katalizującym reakcję utleniania:

SO₂ + O₂ →SO₃ i SO₃ + H₂O→H₂SO₄

Powoduje on duszności, łzawienie, zaburzenia pracy układu krążenia, podrażnienia skóry. Wywiera silne działanie korozyjne na środowisko.

2. Źródła zanieczyszczeń wód podziemnych

Źródła zanieczyszczeń:

• geogeniczne

• składowanie odpadów

• napływy słonych wód głębinowych do wód słodkich

• ingerencja wód morskich

• punktowe

• liniowe

• małopowierzchniowe

→ składowiska odpadów

• wysypiska odpadów komunalnych

• hałdy górnicze

• składowiska popiołów lotnych i żużli z elektrowni, hutnictwa żelaza i metali nieżelaznych

• rozlewnia odpadów płynnych

• system gromadzenia ścieków

• osadniki- wielkoobszarowe

• emitory gazów i pyłów

czynniki wpływające na zanieczyszczenia wód podziemnych:

• głębokość zwierciadła

• stopień izolacji

• spadek zwierciadła

• zdolność przewodzących utworów wodociągowych

Transport zanieczyszczeń:

• dyfuzja - zw chem przemieszczają się od obszarów o wyższych stężeniach do obszarów o niższych

• adwekcja - napływ zanieczyszczeń zależy od prędkości wód podziemnych

• dysrekcja - rozprzestrzenianie i mieszanie się wód zanieczyszczonych z wodami czystymi

• retradacja - czynniki opóźniające wytrącanie: sorpcja, wymiana jonowa, neutralizacja, redoks, procesy cichochemiczne.

Skład ścieków bytowo-gospodarczych:

• sucha pozostałość

• ciała rozpuszczone (stałe, lotne)

• zawiesiny (stałe, lotne)

• zawiesiny w leju po 24

• BZT₅

• OWO - ogólny węgiel organiczny

• Azot całkowity

• Azot organiczny

• Azot amonowy

• Azot azotanowy

• Azot azotynowy (NO₂^-)

• Fosfor całkowity (organiczny i nieorganiczny)

• Tłuszcze

ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ WODY

• obszarowe - zanieczyszczone opady atmosf (kwaśne deszcze, metale ciężkie, pyły); rolnictwo i leśnictwo (nawozy i środki ochrony roślin); wysypiska i składowiska odpadów stałych.

• Punktowe - zrzuty ścieków; - wycieki z przewodów i zbiorników

• Liniowe - linie komunikacyjne (drogi- zanieczyszczenia pyłowe, gazowe ze spalania paliw i ścierania pow asfaltu i ogumienia , sole używane w okresie zimy), rzeki i kanały- drogi szybkiego przemieszczania się zanieczyszczeń wód podziemnych w okresach wezbraniowych.

3. Formy występowania metali w wodzie

• Formy rozpuszczone

• uwodnione jony + labilne kompleksy → kompleksowe organiczne i nieorganiczne

• inertne kompleksy→ kompleksowe organiczne i nieorganiczne

• formy zawieszone (mineralizacja)

Formy metali w osadach dennych:

I Frakcja - jonowymienna

II Frakcja - węglanowa

III Frakcja - tlenki żelaza i manganu

IV Frakcja - organiczna

V Frakcja - pozostałościowa

4. Wskaźniki biogenne

Wskaźniki:

• barwa, mętność

• przewodność właściwa

• twardość (wapń i magnez), twardość węglanowa

• odczyn pH

• subst. rozpuszczone

• azot organiczny

• azotany, azotyny

• chlorki

• chrom

• detergenty anionowe

• fenole (zanieczyszczenia)

• fluorki

• fosforany

• kadm, krzem, magnez, mangan, miedź, nikiel,

• siarczany, wapń, wodorowęglany, żelazo

Skrócona analiza wody:

• tlen

• azot azotanowy

• azot azotynowy

• azot amonowy

• żelazo ogólne

• mangan

• chlorki

• fosforany

• siarczki

Wskaźniki jakości wody:

• oddziaływanie naturalnego środowiska

• oddziaływanie antropogeniczne (sztuczne, oddziaływanie człowieka - przemysł)

• właściwości organoleptyczne

• cechy fizyczne

• właściwości chemiczne

• właściwości biologiczne

II.

1. Przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych

Przyczyny zanieczyszczeń rzek:

1. Dostawa substancji biogennych - użyźnianie rzek

2. Ścieki:

• komunalne - 90% masy stanowi woda

• przemysłowe

• celulozowy - sulfomian ligninowy - duże zużycie tlenu

• cukierniczy - saponina buraczana,

• chemiczny - chlorofenole - rakotwórcze

• włókien syntetycznych - sulfonian sodu

• hutnictwo - arsen i siarczany

• galwanizernie - Cr, Cd, cyjanki

• potasowy - ługi

• gazownie i koksownie - fenole

• górnictwo węgla kamiennego - zasolone wody dołowe z pyłem węglowym

• pralnie - mydła, detergenty, środki czyszczące

• spożywczy - tłuszcze, cukry, serwatki

• ciepłowniczy i elektrownie - wody o wysokiej temperaturze

• perodeminy -subst. ropopochodne

3. kanalizacja burzowa - sezonowo zmienne, pochodzą z powierzchni miejskich dróg, ulic, parkingów, resztek paliwa, itd.

4. Wody kopalniane - klasy

• I (0,6 g Cl^- + SO₄^2-/dm³)

• II (0,6-1,8 Cl^- + SO₄^2-/dm³)

• III (1,8-42 g Cl^- + SO₄^2-/dm³)

• IV (>42 g Cl^- + SO₄^2-/dm³)

5. spływy powierzchniowe i spłukiwanie

6. wpływ zabudowy hydraulicznej i regulacji koryt na jakość wód rzek:

• zapory, zbiorniki retencyjne zaporowe

• regulacja koryt - potrzeba żeglugi, ochrona przeciwpowodziowa, uzyskanie terenów rolniczych lub pod zabudowę

• zniszczenie roślinności nadbrzeżnej - naturalnego biologicznego filtru

PRZYCZYNY ZANIECZYSZCZEŃ RZEK:

1. Dostawa subst. biogennych, użytkowanie rzek,

2. Ścieki: - komunalne 89% stanowi woda; - przemysłowe (celulozowy- sulfonian ligninowy, duże zużycie tlenu, cukierniczy- wytłoki buraczane, saponia buraczana atakuje płuca ryb; chemiczny; chlorofenole są rakotwórcze; włókien syntetycznych - sulfonian sodu; galwanizernie - Cr, Cd, cyjanki; potasowy; gazownie i koksownie - fenole; górnictwo węgla kamiennego - zasolenie wody pyłem węglowym; pralnie - mydła, detergenty; spożywczy - tłuszcze, serwatki,cukry; ciepłowniczy i elektrownie; petrochemiczny- subst. ropochodne; kanalizacja bytowa; wody kopalniane; spływy powierzchniowe i spłukiwanie; wpływ zabudowy hydrotechnicznej i regulacja koryt.)

3. Sedymentacja zawiesin

4. Adsorpcja - zatrzymanie subst chem na granicy faz ciało stałe- ciecz

5. Rozcieńczanie

6. Fotosynteza

2. Podaj składniki gleby

Azot:

• składnik białka organicznego

• w glebie występuje jeko gaz lub w połączeniach chemicznych NH₃, azotany i sole amonowe

• źródłem są: nieliczne minerały (saletra), opady atmosferyczne, rozkład substancji organicznych.

Fosfor:

• rozpad niektórych minerałów,

• występuje w postaci nierozpuszczalnych fosforanów Ca, Fe, Al i Mn

• rozpuszczalne formy są obecne dzięki kwasom organicznym.

Potas:

• pochodzi ze skaleni potasowych i substancji organicznych

• występuje w postaci słabo rozpuszczalnych soli

Wapń:

• występuje jako skaleń wapniowy, węglan i siarczan

• sole są łatwo rozpuszczalne w glebie

• obecność Ca²⁺w glebie reguluje pH

• związki wapnia sprzyjają gromadzeniu się N w glebie, utrudniają wędrówkę związków Fe i Al.

• ułatwiają procesy K i N przez rośliny

• poprawiają właściwości fizyczne gleb

3. Katalizator - działanie

Katalizatory samochodowe

• zawartość NOx, CO i węglowodorów w spalinach zależy od mieszanki: powietrze/ paliwo.

• W silnikach reakcje przebiegają stechiometrycznie.

• Zastosowanie katalizatorów daje niskie stężenia gazów spalinowych i efektowne wykorzystanie mocy silnika.

• Katalizatory Pt/ Rh zawierają Pt, Pd, Rh i metale alkaiczne na materiale ceramicznym

• Skuteczność katalizatorów zależy od: składu mieszanki, pallad katalizuje spalanie metanu i nienasyconych węglowodorów, platyna- alkany, rad jest trwalszy i katalizuje redukcję NO

• Katalizatory- obniżenie emisji Pb.

Utlenianie:

2CO + O₂ → 3CO₂

RH + xO₂ → yCO₂ + zH₂O

Redukcja:

2CO + 2NO → 2CO₂ + N₂

RH + xNO → yCO₂ + H₂O +x/2N₂

4. Wymień toksyczne grupy związków org.

Metylortęć - atakuje szcególnie mózg powodując zaburzenia wzroku, słuchu, życia i połykania, upośledzenie umysłowe,

Ołów - stosowany do wyrobu naczyń, zabawek, farb i lakierów (biel ołowiana, zasadowy węglan ołowiu), śrut, benzyna. Powoduje uszkodzenia mózgu, objawy podobne do psychicznych,

Chlor - tworzy związki chloroorganiczne:

• DDT (dichlorodifenylotrichlorometan)- środek owadobójczy, gromadzi się w tkance tłuszczowej, zaburza gospodarkę wapienną (osteoporoza)

• PVC (polichlorek winylu)- dioksyny powstają podczas spalania chloroorganicznych zawiązków, produkcja tego zw daje dużo ścieków chloroorganicznych

• CBS (polichlorowane bifenyle) - nierozpuszczalne w wodzie, dielektryk w transformatorach jako izolator, jako impregnator do drewna, lakierów i tworzyw sztucznych, wchłania się przez skórę, wywołuje niepłodność.

5. Porównaj BZT₅ i ChZT

ChZt i BZT₅ mówią jak się zmienia zawartość form organicznych w wodzie. Formy wprowadzane ze ściekami to: Cl, PO₄, NH₄. Wzrost tych form informuje o intensywnym zasilaniu ściekowym.

ChZT- ilość tlenu pobranego z utleniacza potrzebna na utlenienie obecnych w badanej próbce wody lub ścieków zw. org. i niektórych nieorg.

BZT5 - ilość tlenu wyrażona w mgO2/dm3 wymaganą do utlenienia związków org obecnych w wodzie lub ściekach na drodze biochemicznej, w warunkach tlenowych (aerobowych)

1. Właściwości chemiczne gleby

Chemiczne:

• ilość i skład substancji organicznych

• właściwości sorpcyjne

• sorpcja fosforanów jedno-wapniowych

• Ca(H₂PO₄)₂ → ^(CaCo3) Ca₃(PO₄) ₂

• Kompleks sorpcyjny- pojemność sorpcyjna- duża powierzchnia właściwa, ładunek elektryczny, kompleks utworzony jest przez koloidalną część fazy stałej

• odczyn i kwasowość - labilna cecha wynikająca z układu jonów H⁺ i OH^- wynikających z obecnych soli, kwasów i zasad. Większość gleb w Polsce ma odczyn y.

NaNO₂↓→

Na⁺ + NO₂^-+ H₂O → HNO₂ + Na⁺ + OH^-

NH₄Cl → NH₄⁺+Cl^-+ H₂O → NH₄OH + H⁺ + Cl^-

• kwasowość - [H⁺]>[OH^-]. Wyróżnia się:

• czynną - wywołana jonami H⁺kwaśn

• potencjalna - wywołana jonami H lub glinu zaadsorbowanymi przez kompleks sorpcyjny.

• Wymienna - suma jonów wodoru i glinu zaadsorbowanych przez fazę stałą- w wyniku działania na glebę soli obojętnych

• Hydrolityczna - zaadsorbowane jony glinu wymienne i niewymienne w wyniku działania na glebę soli hydrolizujących zasadowo

• Całkowita kwasowość to suma wymiennej i hydrolitycznej

• odczyn - podstawowy wskaźnik żywotności gleby, optymalny- dostępne składniki pokarmowe, pożądane właściwości fizyczne

• zawartość węglanów

• zasadowość

• forma występowania składników pokarmowych

• właściwości buforowe - polegają na przeciwstawianiu się gleb zmianom odczynu

• bufor węglanowy CaCO₃, Ca(HCO₃), H₂CO₃ -działa w glebach zawierających CaCO₃, MgCO₃, pH - 7,1-8,0

• bufor sorpcyjny Ca, Ca(HCO₃), H₂CO₃

- żyzność gleb - składniki pokarmowe

2. Źródła zanieczyszczeń atmosfery

• używanie węgla jako surowca energetycznego bez troski o oczyszczanie spalin (założenie filtrów na kominy)

• bagatelizacja problemów ochrony środowiska, np. przez producentów oraz brak odpowiednich systemów kontroli

• rozwój przemysłu wydobywczego, metalurgicznego, energochłonnego i pozostawiającego odpady stałe oraz wydzielające pyły i gazy

• rozwój motoryzacji

• rozwój przemysłu chemicznego, chemizacja rolnictwa

• produkcja i zastosowanie produktów chemicznych w życiu - detergenty

• przemysł cementowy i budowlany- pyły

• przestarzała aparatura i urządzenia fabryczne oraz technologia produkcji.

Rozwiązania dotyczące ochrony powietrza lub złagodzenia skutków:

• wysokie kominy - lepsze rozprowadzanie gazów, zanieczyszczeń w powietrzu, zmniejszenie jego stężeń nad miastami.

• Odpylanie i neutralizacja szkodliwych gazów

• Wzbogacenie paliw - usuwanie związków siarki z węgli kopalnych, ropy naftowej, gazu ziemnego, które nieoczyszczone emitują duże ilości Sox.

• Budowa uciążliwych zakładów przemysłowych z dala od osiedli ludzkich

• Ustalenie stref ochronnych wokół zakładów przemysłowych- zieleń składająca się z odpowiednich gatunków drze i krzewów tworzące pasy zieleni.

3. Samooczyszczanie wód.

Rzeczne:

a.) Działanie mikroorganizmów

• bakterie tlenowe beztlenowe

• glony i pierwotniaki

• wyższe rośliny zielone

b.) Sedymentacja zawiesin

c.) Adsorpcja + zatrzymywanie subst. organicznych na granicy faz: ciało stale - ciecz

• fizyczna - przyłączanie cząstek stałych lub rozpuszczonych słabymi oddziaływaniami van der Waalsa.

• Chemiczne - zawiesiny działają jako adsorbat subst., którajest adsorbowana (tworzenie wiązań między tymi subst.)

• Rozcieńczenie

• Fotosynteza

Schemat:

4. Kwaśne deszcze - skutki.

Deszcze kwaśne (USA) pH=2,7-1,5

• spalanie węgla i ropy naftowej

• wprowadzenie tlenków siarki i azotu do atmosfery.

SO₂ + H₂O→ H₂SO₃

H₂SO₃ +½O → H₂SO₄

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

SO₂ + H₂O → H₂SO₄

2NO + O₂ → 2NO₂

2NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃

Ocenia się, że kwaśny odczyn wód deszczowych jest w 60-70% wynikiem obecności kw siarkowego, a w 30-40% kw azotowego.

5. Twardość ogólna i zasadowość ogólna.

Zasadowość - zdolność do zobojętniania kwasów. Jeśli woda ma wysokie pH to zasadowość powodowana jest jonami OH-. Zasadowość ogólna odpowiada stężrniu w roztworze H₂CO₃. Im większe stężenie CO₂ tym większa zasadowość.

Reakcje:

Kwasowość mineralna jest powodowana dopływem ścieków przemysłowych. Kwasowość mineralna wód powodują tereny zawierające siarkę, sole żelaza (piry). W obecności bakteri siarkowych mogą następować reakcje:

2S+3O₂+HO₂→2H₂SO₄

FeS₂ + O₂ + H₂O→(bakterie)FeSO₄ + H₂SO₄

FeCl₃ + 3H₂O ↔Fe(OH)₃ + 3HCl

Wolny CO₂↔można oznaczyć przez miareczkowanie roztworem zasady do pH≈8,3.

Kwasowość ogólna - suma wszystkich jonów wodorowych pochodzących od kwasów mineralnych i organicznych.

Twardość wody jest pojęciem umownym, określającym zawartość kationów dwuwartościowych, głównie wapnia i magnezu.

Twardość ogólna - całkowita zawartość jonów Ca²⁺, Mg²⁺ i małe stężenia innych jonów metali 2-wartościowych, np. Fe²⁺Sr²⁺, Mn²⁺, Ba²⁺. Twardość węglanowa odpowiada zawartości węglanów i wodorowęglanów wapnia i magnezu. Reaguje ona z mydłem:

Ca²⁺ + 2C₁₇H₃₅COO=Ca(C₁₇H₃₅COO)₂ (s) powstaje stearynian wapnia nierozpuszczalny w wodzie. Twardość niewęglanowa jest to różnica między twardością ogólną a węglanową. Określa zawartość jonów 2-wartościowych odpowiadającym anionom: chlorkom, siarczanom, azotanom.

Kwasowość mineralna - jest powodowana głównie dopływem ścieków przemysłowych, jednak niektóre wody naturalne mogą wypływać z terenów zawierających siarkę, sole żelaza

Kwasowość ogólna - suma wszystkich jonów wodorowych pochodzących nie tylko od kwasów, ale i wszystkich związków. Suma

kw min i org

Twardość - pojęcie umowne określające zawartość w wodzie kationów dwuwartościowych głównie wapnia i magnezu. (1) twardość ogólna - całkowita zawartość jonów Ca 2+, Mg2+, Fe2+, Mn, Ba, Sr. (2) twardość węglanowa - odpowiada zawartości węglanów i wodorowęglanów wapnia i magnezu. Zanika podczas gotowania wody. (3) twardość niewęglanowa - sole siarczanowe i azotanowe fosforanów, chlorków kationów 2-wartościowych. To różnica między tw ogólną a węglanową.

---