1.Główne kationy występujące w wodach naturalnych

Na²⁺ - jon sodowy. należy do składników najczęściej występujących w skorupie ziemskiej, która zawiera 2,63% Jon sodowy wchodzi w skład rozmaitych glonokrzemianów (plagioklaz, nefelin, albit) i do wod naturalnych dostaje się w wyniku rozkładu minerałów podczas wietrzenia skał magmowych lub tez w wyniku ługowania skał osadowych zawierających sole sodowe. Ponadto jon Na+ może przechodzić do wód podziemnych podczas wymiany jonowej , gdzie następuje wymiana jonów Ca+ i Mg+ na jony Na+: CaSO4+2KtNa=NaSO4+(Kt)2Ca, lub Ca(HCO3)2+2KtNa=2NaHCO3+(Kt)2Ca gdzie Kt to makrocząsteczka wymieniacza jonowego. Źródłem jonów sodu w wodach powierzchniowych sa dodatkowo zanieczyszczenia pochodzące ze ścieków przemysłowych, a szczególnie ze ścieków pochodzących z fabryk sody, chemizacji rolnictwa (np. saletra sodowa). W wodzie morskiej jony sodowe stanowią około 84% masy wszystkich kationów.!!! stężenie: od kilkunastu do kilkadziesieciu mg/l → na ogół: 70÷100 mg/l

(200,300 mg soli w 1l → rzadkie przypadki)

K⁺- kation potasowy - zawartość potasu w wodach naturalnych jest znaczanie mmniejsza w porównaniu z zawartością sodu, mimo że zawartość obu pierwiastków w litosferze jest podobna. (potas 2,4%) Wynika to z tego że ze gleba i skały mają większą zdolność absorbowania jonów potasowych niż sodowych, oraz że rośliny pobierają potas jako jedna z subst. pokarmowych. zawartość tego jonu w wodach wynosi około kilku mg w litrze. Jednakże przy wysokim zanieczyszczeniu wód nawozami stężenie może wynieść nawet kilkadziesiąt mg w l l.

Ca²⁺ - kation wapniowy stanowi w litosferze 3.39% całości pierwiastków chemicznych. Do najczęściej spotykanych minerałów wapnia należy: CaCO₃ (kalcyt, wapienie, marmury, kreda.., siarczany (gips CaSO4*2H2O, anhydryt CaSO4) oraz krzemiany i glinokrzemiany. Jon wapniowy pochodzi z gleby oraz ługowania minerałów zawierających w swym składzie związki wapnia, a także z zanieczyszczeń wody ściekami przemysłowymi. Jednakże głównym źródłem są wapienie, które rozpuszczają się pod wpływem CO2: CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂ CaCO₃-związek słabo rozpuszczalny; Ca(HCO₃)₂-związek dobrze rozpuszczalny CaCO₃+H₂O+CO₂↔Ca²⁺+2HCO₃ to reakcja dochodząca do stanu równowagi dynamicznej K = const, zatem jeśli rośnie w wodzie stężenie CO₂, to musi również wzrastać ilość rozpuszczonego węglanu wapnia. Natomiast kiedy stężenie CO₂ w wodzie maleje, węglan wapnia się wytrąca. Stężenie Ca²⁺ jest nieco niższe niż Na⁺ rzadko-kilkanaście mg, częsciej-kilkadziesiąt, rzadko-powyżej 100 i 200 mg na 1l.

Mg²⁺ - kation magnezowy w litosferze stanowi 1,93% całosci pierwiastków chem. i bardzo często towarzyszy wapniowi. Do najczęściej spotykanych minerałów magnezu należy: sole magnezowe, magnezowo-potasowe i magnezowo-wapniowe (magnezyt, dolomit CaCO₃*MgSO₄) w wodach naturalnych występuje dzięki ługowaniu dolomitów, magnezytów i innych min. Zawierających w swym składzie zw.magnezu oraz w wyniku doprowadzania zanieczyszczeń, (MgSO₄ stosowany w medycynie, w przemyśle) jak także podobnie jak wapień głównym źródłem są wapienie, które rozpuszczają się pod wpływem CO2: H₂O + MgCO₃ + CO₂ ↔ Mg(HCO₃)₂ stężenie: zwykle kilka mg/l (rzadko >100mg)

Fe²⁺, Fe³⁺ -ziązki żelaza są pospolitymi domieszkami wód naturalnych, zwłaszcza wód podziemnych. Stanowi on 5,08% pierw. I występuje przede wszystkim w postaci tlenków ,węglanów, wodorowęglanów, siarczków, jako magnetyt Fe2O3, piryt FeS2 i na przykład jako żelazokrzemiany, Rozpuszczenie minerałów w wodach podziemnych zachodzi pod wpływem procesu hydrolizy i działania agresywnego CO2 rozp. W wodzie. W wodnym środ. beztlenowym rozp. wodorotlenków, węglanów i siarczków znajdujących się w minerałach odbywa się według reakcji: Fe(OH)₂+2CO₂Fe(HCO₃)₂Fe²⁺+2HCO₃^- ,

FeCO3+CO2+H2O=Fe(HCO3)2, FeS+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2S,

Żelazo Fe(II) ulega łatwo utlenieniu do Fe(III) i wytrąca się jako wodorotlenek Fe(OH)3 i jest on trudniej rozpuszczalny niż Fe(OH)2 4Fe(HCO3)2+2H2O+O24Fe(OH)3+8CO2 -reakcja ta zajdzie zawsze, gdy woda podziemna `wyjdzie' na powierzchnie. powyższe reakcje są powodem, dla którego w wodach powierzchniowych żelazo w postaci jonów praktycznie nie występuje → nie ma go zatem prawie w ogóle w wodzie, natomiast występuje w osadach dennych. W wodach żelazo może występować w postaci zawiesiny,.

Źródłem zw, żelaza w wodach naturalnych są ponadto ścieki i odpady przemysłowe oraz korozja rurociagów, zbiorników, urzadzeń i konstrukcji żelaznych. Gleby bogate w zwiazki żelaza maja barwe barwe czerwoną.

stężenie żelaza w wodach: 0.1 mg/l ÷ kilka mg/l (nawet do 10mg/l)

Mn²⁺ mangan pierwiastka tego jest mało w skorupie ziemskiej ok. 0,09%. występuje w wodach zazwyczja wraz z żelazem. Przedostaje się do wód z gruntu, z korozji metali, resztek roślinnych (gdyż jest nieodzownym składnikiem organizmów żywych), ze ścieków. Pierwiastek ten może wystepować podobnie jak żelazo w wpostaci wodorowęglanów ( Mn(HCO3)2 ), węglanów, siarczanów (MnSO4), fosforanów i humusanów.w postaci zawiesiny. Zarówno tak jak żelazo, mangan prawie nie wystepuje w postaci jonów w wodach pow. ze względu na łatwe utlenianie się wodorotlenku manganawego w zetknieciu z powietrzem. Wtedy to dwuwartościowy Mn przechodzi w czterowartościowy dając nierozpuszcalny MnO2. manganu jest na ogół kilka razy mniej niż żelaza

NH₄⁺ - jon amonowy . w skorupie ziemskiej nie występuja sole amonowe jako minerały, a do środowiska wodnego dostają się przede wszystkim w wyniku działalności ludzkiej - pochodzi od nawozów sztucznych (siarczan amonowy, azotan amonu), ścieków miejskich (zawierają one nawet kilkadziesiąt mg jonów amonowych w wlitrze). Stosuje się mniej nawozów z jonami NH4+ niż NO3-. W środowisku glebowo-wodnym jony NH4+ są mniej mobilne niż NO3-, więc sa nieco zatrzymywane przez glebę, dlatego też jest ich mniej w wodach (szczególnie podziemnych). W środowisku alkalicznym może zajść reakcja: NH₄⁺+OH^-NH₃+H₂O (powstaje wolny amoniak) czyli powstawanie amoniaku zależy od pH >8 W wodach podziemnych może być go do kilkusetnych części mg/l, w odach pow. Od klikudziesięciu części mg/l, ale może być nawet kilka mg! Gdy ścieki nie były poddane procesom nitryfikacji i denitr.

I wiele innych Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, Au, Ag, As, Se, Cr, Co,

Mo, występuja w ilościach:setnych, tysiecznych czesciach mg/l. Głównie pochodzą z naturalnych źródeł -w postaci rud, zbyt wysokie stężenie jest szkodliwe, metale te mogą także pochodzić ze ścieków przemysłowych, korozji zbiorników, rur a także z gleb i zanieczyszczenia powietrza.

2. Główne aniony występujące w wodach naturalnych.

Cl^-, HCO₃^-, SO₄^2-, NO₃^-, NO₂^-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, F^-, B₄O₇^2-

Cl^- - jony chlorkowe znajdują się we wszystkich wodach naturalnych, przede wszystkim dzięki powszechnie występującymi w przyrodzie pokładami soli (NaCl i MgCl₂ ) a także dzięki temu że chlorki, głównie NaCl, KCl, MgCl2 i CaCl2 dobrze się rozpuszczają. Największe pokłady chlorków znajdują się w wodach morskich. Związki chloru występują także w organizmach roślinnych i zwierzęcych. A oprócz naturalnych pokładów soli chlorkowych, do wód naturalnych jon ten może dostawać się też w wyniku zanieczyszczenia ściekami gospodarczymi czy przemysłowymi. Zawartość jonów chlorkowych w wodach naturalnych może wynosić od kilku dziesięciu części grama aż do kilkuset kg w 1m3 wody.

HCO₃- jonu wodorowęglanowego jest w wodach najwięcej, i powstaje on w wyniku rozpuszczania się węglanu wapnia czy też węglanu magnezu: CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca²⁺+2HCO₃^-; MgCO₃+CO₂+H₂O=Mg²⁺+2HCO₃^- . Stężenie jonu wodorowęglanowego jest w granicach 100 mg/l ale istnieją wody o stężeniu nawet 200mg/l. Ważne jest także że jon ten istnieje w równowadze z CO2.

SO₄^2- siarczany obok chlorków są najbardziej rozpowszechnione w wodach naturalnych. Dostają się do wody na skutek wymywania skał osadowych (w skład których wchodzi gips CaSO4*2H2O lub anhydryt CaSO4) , z wyługowania gleby, a także podczas utleniania siarczków metali ciężkich według następujacych reakcji: PbS+2O₂=PbSO₄; 2FeS+7O₂+2H₂O=2FeSO₄+2H₂SO₄ siarczany dostaja się także do wód z gazów wulkanicznych i z atmosfery zanieczyszczonej SO2 i SO3 , które to składniki są wymywane przez wody opadowe. Siarczany mogą pochodzić również z zanieczyszczeń ściekami. Jego stężenie wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu mg/l. Zdarza się ze stężenie jest większe od Cl- czyli >200mg/l.

NO₃^- azotany, jako najwyższy stopień utlenienia azotu w znacznych ilościach występują w wodach naturalnych, choć nie ma w środowisku ich jako takich pokładów. Dostają się one do wód wraz ze ściekami miejskimi, przemysłowymi a przede wszystkim ze spływów z pól- nawożonych nawozami sztucznymi. Jak wiadomo azot jest niezbędny do prawidłowego wzrostu roslin, dlatego nawozi się pola nawozami azotowymi (różnego rodzaju saletrami), a że rośliny nie asymilują wszystkich azotanów jest on rozprzestrzeniany wraz z wodą opadową która z kolei dostaje się do wód podziemnych. (azotany są słabo absorbowane przez glebe dlatego ulegają łatwemu rozprzestrzenianiu) Duże stężenia na terenach użytkowych nawet do kilkudziesięciu mg/l, często kilka mg/l na dalszych odległościach są to dziesiąte części mg/l.

HPO₄^2- H₂PO₄^- ortofosforany - występuja jako pokłady soli: apatyty i fosforyty, ale są słaborozpuszczalne . Stężenie jonów fosforanowych wynosi do dziesiątych częsci mg w wodach podziemnych (są zwiazane z glebą) , ale czasami do klku mg w wodach powierzchniowych. może on pochodzić z erozji gleb, rozkładu związków organicznych rośl. i zw., ale przede wszystkim z nawozów fosforowychi oraz zanieczyszczeń ściekami (szczególnie polifosforanami) np. człowiek wydziela na dobę z moczem około 1.5 g fosforu, który także przechodzi do ścieków.
F^- -występuje powszechnie w glebie, w pokładach geologicznych, w wodach naturalnych, w organizmie zwierząt (kościach i szkliwie zębów)i roślinach. Najważniejszymi minerałami fluoru są: fluoryt CaF2, fluoroapatyt 3Ca(PO₄)₂CaF_2. Minerały te stanowią naturalne źródło fluoru w wodach podziemnych -dochodząc nawet do 10mg/m3. Oprócz tych pokładów fluor może pochodzić również z zanieczyszczeń wód ściekami. Fluor ma istotny wpływ na kości i szkliwo zębów ale w niewielkich ilościach do 1mg/l, gdyż w zbyt dużych jest toksyczny i może wywołać zmiany chorobowe.

B₄O₇^2- jony boranowe - zawartość tych jonów w wodach nat jest zależna od charakteru pokładów geologicznych, z których woda pochodzi. W wodach pow. bor może pochodzić z zanieczyszczeń ściekami gosp. i przem. W wodach czystych pow. Jest go tak 0.01 g/m3 ale już w wodzie morskiej jest go az 1,5-4,5 g/m3. Bor ma istotne znaczenie dla roślin ale zbyt wysokie stężenie jest dla nich szkodliwe.

3.Substancje biogenne w wodach naturalnych.

Substancje biogenne to takie, które są wchodzą w skład organizmów roślinnych i zwierzęcych, i są niezbędne do życia. Stanowią materiał budulcowy.

Związki azotu

Związki azotu (w postaci azotynów i soli amonowych) są wykorzystywane przez wszystkie rośliny, w związku z tym aby zawartośc jego w glebie i wodzie nie uległa wyczerpaniu istnieje ciagły obieg azotu w przyrodzie. Najwiecej azotu boaż 90% skoncentrowane jest w atmosferze. Azot tan tworzy trwałe cząsteczki dwuatomowe N2 i dopiero podzcas wyładowań atmosferycznych azot wiąże się z tlenem i wodą tworząc kwas azotowy HNO3, 2NO+O₂2NO₂; 2NO₂+H₂OHNO₃+HNO₂

który z wodami opadowymi przedostaje się do gleby. Niektóre bakterie azotowe żyjące w glebie i na korzeniach roślin motylkowych (brodawkowe) maja zdolność do asymilowania azotu atmosferycznego. Po za powietrzem atmosferycznym azot występuje w saletrze sodowej jako azotan sodowy NaNO3 i saletrze potasowej KNO3. nieiwelkie ilości znajdują się również w glebie i w wodach naturalnych pod postacią rozpuszczonych soli i związków organicznych oraz w żywej biomasie , jako podstawowy składnik białka roślinnego i zwierzecego. Rozkład białka roślinnego lub zwierzęcego w glebie odbywa isę z powstawaniem produktów pośrednich, a końcowymi produktami są aminokwasy, które ulegają rozkładowi

z wytworzeniem amoniaku:

amonifikacja mocznika:

dalej azot utleniany jest do kwasu azotowego HNO3

2NH3+3O2=2HNO2+2H2O; 2HNO3+O2=2HNO3

dalej te kwasy azotowy azotawy są neutralizowane w glebie i wodach naturalnych solami kwasu węglowego np. HNO3+HCO3-=NO3-+H2CO3 ; dalej bakterie denitryfikacyjne rozkładają część azotynów i redukują je do N2O, N2 i NH3. (obieg się zamyka).

W wodach naturalnych związki azotu mogą być zarówno organiczne, jak i nieorganiczne. ORG: białka, peptony, amonokwasy, mocznik, pirydyna, NIEORG: wchodzi w skład amoniaku-NH4, azotynów-NO2, azotanów NO3, cyjanków.. Źródłem azotu nieorg. są ścieki spływy z gleby nawożonej nawozami azotowymi, wody opadowe.

NH4 - obecność w wodach bagiennych, bogatych w substancje humusowe, które zdolne są do reakcji azotanów do jonów amonowych. Azotany i azotyny mogą być redukowane do jonów NH4+ także przez inne substancje np. siarkowodór i Fe (II).

W niezanieczyszczonych wodach podziemnych jony NH4+ występują prawie zawsze, jednakże w ilościach nieznacznych-setne, dziesiąte części mg/dm3.

W wodzie nat. NH4+ jest stosunkowo nietrwały i pod wpływem czynników fizyczno-chemicznych i biochemicznych przechodzi w inne postaci związków azotu: NH3+ 2O2=NO3-+H2O+H+;

NH₄++2O₂=NO₃^-+H₂O+2H⁺

Zawartość azotynów w wodach nat. Jest znikoma, rzędu tysięcznych grama w m3. Azotany z kolei występują w wodach nat. w granicach 0-50 g/m3. Często daje się zauważyć zjawisko zanikania azotanów w naturalnych zbiornikach wodnych, zwłaszcza w okresie intensywnego rozwoju roślin wodnych i zwiększania się ich zawartości w zimie, gdy roślinność zamiera.

Związki fosforu

Fosfor należy do pierwiastków pospolitych w przyrodzie. Podstawowymi minerałami zawierajacymi fosfor są: apatyty i fosforyty. Fosfor także jest składnikiem organizmów roślinnych i zwierzęcych (istotny składnik kości i białka). W postaci kwasów nukleinowych występuje w komórkach mózgowych i nerwowych, we krwi. -dlatego nazywany jest składnikiem biogennym. W wodach naturalnych fosforu jest niewiele, Stężenie fosforu wynosi od 0 do dziesiątych częsci mg w wodach podziemnych, ale czasami do klku mg w wodach powierzchniowych. może on pochodzić z rozkładu związków organicznych rośl. i zw., ale przede wszystkim z gleb nawożonych nawozami fosforowymi oraz zanieczyszczeń ściekami (szczególnie polifosforanami) np. człowiek wydziela na dobę z moczem około 1.5 g fosforu, który także przechodzi do ścieków. Fosfor w wodzie występuje pod postacią różnego typu zawiązków. Na ogół są to organiczne zwiazki, fosfolipidy, ortofosforanowe pestycydy i detergenty, ortofosforany i polifosforany(fosforany skond.) polifosforany o budowie

łańcuchowej :

W stanie jonowym w wodach nat. fosfor mineralny występuje przede wszystkim w postaci HPO4-2 i w mniejszym stopniu jako H2PO- i PO4-3. Zawartość poszczególnych form jonowych fosforu mineralnego zależy od odczynu środowiska wodnego.

Związki potasu:

zawartość potasu w wodach naturalnych jest mała. (Zawartość w litosferze 2,4%.) Wynika to z tego że ze gleba i skały mają dużą zdolność absorbowania jonów potasowych oraz że rośliny pobierają potas jako jedna z subst. pokarmowych. zawartość tego jonu w wodach wynosi około kilku mg w litrze. Jednakże przy wysokim zanieczyszczeniu wód nawozami stężenie może wynieść nawet kilkadziesiąt mg w l l.

Związki krzemu

Krzem znajduje się na drugim miejscu pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej -jego udzial to prawie 27%. Wchodzi on w skład licznych krzemianów i glinokrzemianów, które są podstawowym składnikiem skał tworzących skorupę ziemską, oraz kwarcu i piasku. Najpospolitszym związkiem krzemu jest SiO2 -krzemionka. Krzemionka wchodzi w skład budowy organizmów roslinnych i zwierzęcych. W roślinach usztywnia ona sciany komórek nadajac przez to roślinie pewną wytrzymałość mechaniczną. Również upierzenie ptaków zawiera krzemionkę. W wyniku powszechnego występowania krzemu w skałach, minerałach i glebie następuje ciągły dopływ do wód naturalnych w postaci kwasu krzemowego H2SiO3 i jego soli alkalicznych. W wodach nat. najczęściej wyst w postaci rozpuszczalnych metakrzemianów, kwasy te są bardzo słabe i słabo dysocjują: H₂SiO₃=H⁺+HSiO₃^- ; HSiO₃^-=H⁺+SiO₃^2-. Jednakże druga reakcja nie zachodzi w wodach nat ze względu na potrzebę silnie zasadowego środowiska do zajścia tej reakcji, a wody naturalne mają pH w granicach 6-9.

Związki żelaza

Często występują w wyniku przejścia ich w roztwór z różnych skał w składzie których żelazo jest bardzo rozpowszechnione. Przejście żelaza w roztwór może zachodzić pod wpływem zw. utleniających(tlen) lub kwasów(węglowego, organicznych). Także kwasy org. Występujące w wodach biogennych przeprowadzają żelazo w roztwór w postaci złożonych zespołów humusowych. Z tym związana jest stała obecność żelaza w wodach bogatych w substancje humusowe.

Postacie pod którymi żelazo znajduje się w war. nat.: w wodach podziemnych przeważa żelazo(II, Fe+2) które przechodzi w roztwór gł. w postaci wodorowęglanu żelaza. Przy zawartości CO2 poniżej stanu równowagi i przy pojawieniu się rozpuszczonego tlenu zachodzi hydroliza i żelazo przechodzi w trudno rozpuszczalny wodorotlenek żelaza.

Fe+2 + 2HCO3- + 2H2O<->Fe(OH)2 + 2H2CO3

Wodorotlenek żelaza(II) dalej łatwo utlenia się i przechodzi w wodorotlenek żelaza(III) nierozpuszczalny w wodzie.

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O<-> 4Fe(OH)3

Proces utleniania Fe(OH)2 w wielu przypadkach przebiega przy współudziale mikroorganizmów-bakterii żelazistych, które w procesie swej działalności życiowej wykorzystują energię wydzielaną przy utlenieniu zw. żelazawych do żelazowych.

Wody zawierające żelazo mają zwykle odczyn kwaśny.

Żelazo(III) występuje prawie wyłącznie w wodach powierzchniowych. Żelazo(II) gł. w podziemnych.

4. Gazy występujące w wodach naturalnych.

Do gazów rozpuszczonych w wodach naturalnych należą przede wszystkim: dwutl weg.CO2, tlen O2, azot N2, siarkowodórH2S, metan CH4, dwutl. Siarki SO2, wodór H2, radon Rn i inne gazy szlachetne. Są one pochodzenia atmosferycznego (tlen, azot, dwutl wegla, SO2) chemicznego ( CO2, H2S, H2..) biochemicznego - powstaja ce z biochemicznego rozkładu subst. w warunkach tlanowych (CH4, H2, H2S..) radioaktywnego (Rn, He)
Azot.

Gazu tego jest najwięcej -kilkanaście mg/l. Gaz obojętny, nietoksyczny, nieszkodliwy, potrzebny organizmom wodnym, ale nie w postaci N2, a w związkach azotu. Pochodzi głównie z atmosfery i z denitryfikacji azotynów i azotanów. Nie bierze udziału w procesach wodnych.
Tlen

Znajdujący się w wodzie ma ogromne znaczenie i jest niezbędny do rozwoju życia pod wodą. Pochodzi przede wszystkim z powietrza atm. oraz niekiedy z procesów fotosyntezy roslin wodnych. Czyli występuje w wodach opadowych powierzchniowych i płytkich podziemnych -tych które stykają się z powietrzem. W wodach wgłębnych są śladowe ilości tlenu bądź też wcale go nie ma, gdyż tlen wsiąkający w głąb wraz z wodą opadową przechodzi w CO2 w wyniku wieku procesów.

Zawartość O2 zmniejsza oddychanie organizmów, fermentacja- procesy te zachodzą bez przerwy, zwiększając swoją intensywność przy wyższej temperaturze.

Rozprzestrzenianie się tlenu w zbiornikach wodnych następuje w wyniku dyfuzji -gdy zbiornik jest stateczny oraz na skutek zjawiska konwekcji dzięki czemu tlen może dojść do głębszych warstw. Zawartość tlenu rozpuszczonego jest podstawowym wskaźnikiem jakości wód podziemnych. Im wiecej jest zanieczyszczeń zw. org. tym wieksze jest biochemiczne zapotrzebowanie na tlen, a zawartość tlenu w wodzie się zmniejsza. Jeżeli dojdzie do sytuacji że tlenu doprowadzanego do wody będzie mniej niż zużywanego wtedy wystąpi deficyt tlenowy. Wywołuje to wtedy zaburzenia w biocenozie.. np. śnięcie ryb. Tlenu wodzie jest troszke mniej niż azotu: w temp.0o w wodzie ok. 13mg/l, w temp.20o w wodzie ok. 9mg/l, w temp. 10o ok. 10-11mg/l.

Dwutlenek węgla.

Występuje niemal we wszystkich wodach nat. Pochodzi głównie z atm. , z rozkładu związków org. z procesów geochemicznych i metabolicznych org. żywych. Może się uwalniać również w wodzie z wodorowęglanów: 4Fe²⁺+8HCO₃+2H₂O+O₂=4Fe(OH)₃+8CO₂

CO2 powstaje e wodzie z że w powietrzu jest go mniej więc się przedostaje, więc im głębiej tym go więcej (co jest odwrotne do tlenu)

Znajduje się w wodzie przede wszystkim w postaci rozpuszczonych cząsteczek gazu (CO2). Część ich jednak wchodzi w reakcję z wodą, tworząc kwas węglowy: CO2 + H2O <-> H2CO3. Pochłanianie CO2 z atmosfery obserwuje się prawie wyłącznie w morzach. Do procesów zmniejszających zawartość CO2 w wodach nat. należą: 1. wydzielanie CO2 do atmosfery z powodu przesycenia wody tym gazem, 2. zużywanie CO2 w procesie rozpuszczania skał węglanowych CaCO3 + H2O + CO2 ->Ca2+ + 2HCO3-, 3. zużywanie CO2 przez roślinność wodną w procesie fotosyntezy.

Znane są różne formy występowania CO2 w wodzie. Ogólny CO2 dzieli się na wolny, związany, agresywny i równowagi. Wolny występuje w wodach nat. w postaci rozpuszczonego CO2 i kwasu węglowego. Stanowi on sumę CO2 równowagi i CO2 agresywnego, przy czym układ ten nie jest stabilny. CO2 równowagi stanowi część wolnego CO2 niezbędnego do utrzymania wodorowęglanów w roztworze, zgodnie z reakcją:

Ca(HCO3)2<-> CO2 + CaCO3 + H2O. Pozostały CO2(nadmierny) może wykazać działanie agresywne w stosunku do betonu, stali i niektórych tworzyw. Stąd określa się go jako agresywny. Dwutlenek węgla związany występuje w wodach nat. pod postacią(HCO3-).

Zawartość CO2 w wodach nat. waha się od kilku do kilkuset(wody podziemne) mg/dm3.

Siarkowodór.

W wodach naturalnych może być pochodzenia mineralnego (w wodach podziemnych na skutej rozkładu pirytów), organicznego (z rozkładu w warunkach beztlenowych związków org. zawierających siarkę) lub biologicznego (powstaje z redukcji siarczanów). Jego obecność w wodach powierzchniowych jest zjawiskiem stosunkowo rzadkim, gdyż łatwo ulega utlenieniu -istnieje tylko w warunkach beztlenowych. W wyższych warstwach może być utleniany do wolnej siarki, którapóźniej opada na dno i przy obecności O2 tworzy siarczany H2S+1/2O2=H2O+S; H2S+2O2=H2SO4. Ze względu na zerowe ciśnienie cząstkowe H2S w atmosferze, dłuższe zatrzymanie go w wodach powierzchniowych jest niemożliwe. Występuje na ogół w warstwach przydennych, bo dobrze rozpuszcza się przy dużym ciśnieniu.

Metan.

Choć powstaje go więcej niż H2S to przez to ze jest bardzo słabo rozpuszczalny szybko ulatnia się, i tylko część jego pozostaje w wodzie. Pochodzi przede wszystkim z procesów beztlenowego rozkładu substancji organicznych.

Reasumując wraz z głębokością wód podziemnych maleje zawartość tlenu a wzrasta zawartość siarkowodoru, metanu, Co2 azotu... wody opadowe i powierzchniowe zawierają dużo tlenu, CO2 i azotu. W Wodach morskich na dużych głębokościach całkowicie są pozbawione tlenu a przesycone siarkowodorem Co2 i metanem. Bardzo zróżnicowany skład gazowy mają wody mineralne.

5. Substancje organiczne w wodach naturalnych.

Wody naturalne zawierają oprócz składników nieorganicznych również organiczne, które wchodzą w skład żywych organizmów roślinnych i zwierzęcych znajdujących się w wodzie lub też są produktami działalności życiowej i rozkładu obumarłych organizmów. Substancje org. Powstają w wodach w wyniku chemosyntezy i fotosyntezy. Bakterie zdolne do syntezy czemicznej wytwarzają zw. organiczne z prostych zw. Nieorganicznych, korzystając z energii wydzielanej podczas przemian chemicznych. Natomiast rośliny zawierające chlorofil zdolne są do fotosyntezy i także tworzą substancje organiczne, które zużywaja później do budowy własnych komórek. I ta podstawowa subst. org. jest potem dalej przenoszona w obiegu materii org. do konsumentów a potem redukowana znowu do zw. prostych przez reducentów.

Subst. org. występujące w wodach nat. Mogą być pochodzenia naturalnego bądź sztucznego: wprowadzane wraz ze ściekami. I występuje ich zawsze więcej w wodach powierzchniowych niż w podziemnych, w wsumie jest to około kilkunastu mg/l -szczególnie pod koniec lata.

Głównymi związkami organicznymi w wodach są: substancje humusowe, węglowodany, tłuszcze, białka, kwasy karboksylowe i wiele innych ... pestycydy, zw. powierzchniowo czynne.

Substancje humusowe.

Są obecne niemal we wszystkich wodach naturalnych. Ich źródłem mogą być: gleba (przemiany biochemiczne w niej zachodzące), woda (przemiany w niej zachodzące) oraz oczyszczone ścieki miejskie (bakterie rozkładają zw. organiczne.). Materia organiczna zarówno roślinna jak i zwierzęca gdy obumiera zostaje poddawana procesom rozkładu w warunkach beztlenowych (anareobowych) bądź tlenowych (aerobowych) i powstają produkty przejściowe które stanowią humus. Podczas tworzenia się zwiazków humusowychzachodzą procesy syntezy, polimeryzacji i kondensacji, dlatego związki te powstają praktycznie w niezliczonej liczbie różnych związków. Dlatego nie można ich jednoznacznie zidentyfikować. Związki te tworzone są głównie w glebie, a następnie wypłukiwane przez wodę (w wodzie też może następować ich tworzenie). Obecność substancji humusowych wpływa na smak i barwę wody. Zwłaszcza zabarwione są wody z torfowisk. Barwa zależy też od pH. Gdy cząst. są w stanie dysocjowanym - mocniejsza, gdy w stanie niezdysocjowanym (niższe pH) - barwa jaśniejsza.

Związki te mają bardzo skomplikowaną budowę, zawierają wiele połączonych ze sobą pierścieni aromatycznych, dużo łańcuchów alifatycznych, a na zewnątrz makrocząsteczki znajdują się różne grupy funkcyjne -karboksylowe (COOH), fenolowe, alkoholowe (OH), ketonowe, aldehydowe oraz grupy estrowe (COOR). Al.;e przede wszystkim związki te charakteryzuje wielkość cząsteczki i zawartość grup COOH. Im większa cząsteczka tym ma więcej pierścieni benzenowych w wśrodku, ale grupy COOH wychodzą na zewnątrz przez co związek ma coraz mniejszą rozpuszczalność

W zależności od ciężaru cząsteczkowego i rozpuszczalności w wodzie dzieli się związki humusowe na:

- kwasy fulwowe (fulwokwasy), do masy 3000 g/mol -dobrze się rozpuszczają nawet w środowisku silnie kwaśnym

- kwasy hymatomelanowe, pośrednie masy -gorzej się rozp. i tylko w alkoholu .

- kwasy huminowe, najcięższe -trudno się rozpuszcaja.

90% zw. hum. w wodzie stanowią kw. fulwowe, pozostałe 10% to związki cięższe. Związki humusowe mają właściwości słabych kwasów organicznych ze względu na obecność grup COOH. Związki z grupami COOH są dysocjowane, ale obniżenie pH zmniejsza stopień dysocjowania. Przy obniżeniu pH do ok. 2 następuje wytrącenie znacznej części zw. hum. Dysocjowane pozostaną tylko małe cząsteczki, które mają dużo grup karboksylowych (w praktyce są to kwasy fulwowe). Zawartość: Najczęściej kilka mg/l. Na terenach bagnistych - ponad 10 mg/l. W jeziorkach po wydobyciu torfu - nawet powyżej 100 mg/l.

Białka.

To związki zbudowane z aminokwasów, które połączone są wiązaniami peptydowymi.

Oprócz C,O,H zawierają N,S,P. Ogólny wzór amonokwasu:

Białka są częścią składową każdej żywej ko0mórki roślinnej i zwierzęcej, dlatego spełniają zasadniczą rolę w funkcjonowaniu organizmów żywych. Jeżeli białko występuje w wodzie, to ulega hydrolizie pod wpływem organizmów. Powstają aminokwasy, które ulegają dalszemu rozkładowi tworząc amoniak. Stąd wniosek że można się spodziewać białek aminokwasów i amoniaku w wodzie. Biorą się one ze ścieków (domowych i miejskich) zwłaszcza tych nie oczyszczonych. Jest ich wodach na ogół dziesiąte części mg/l. I oczywiści więcej jest ich w wwodach powierzchniowych niż podziemnych

Węglowodany (polisacharydy, cukry)

Tak samo jak białka znajdują się w wodach w wyniku rozkładu obumarłych roślin (szczególnie błonnika, celulozy, skrobi) i zwierząt, oraz w wyniku zanieczyszczeń ściekami.

Węglowodany ulegają hydrolizuie do węglowodanów prostych np. glikoza, fruktoza. Mniej jest ich niż aminokwasów. Więcej natomiast jest ich w wodach pow. niż podz,. Zawartość: poniżej 1 mg/l, ale może być więcej.

Tłuszcze zwane lipidami, są oprócz weglowodanów i białek podstawowym budulcem komórek roślinnych i zw. Są to estry alkoholi jedno- wielowodorowych i nasyconych lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych. Lipidy dzieli się na tłuszcze właściwe, woski i tłuszcze złożone. Tłuszcze i oleje znajdujace się w wodach nat. Są pochodzenia naturalnego - z rozkładu, lub z zanieczyszczeń ściekami . wystepuja pod postacią emulsji lub koloidów.

6. ChZT i indeks nadmanganianowy

Indeks nadmanganianowy i ChZT to dwa podstawowe wskaźniki utlenialności stosowane w badaniach mających na celu określenie ogólnej ilości związków organicznych zawartych w wodzie lub ściekach. W metodach tych, na podstawie ilości zużytego utleniacza możemy określić ilość związków organicznych zawartych w wodzie.

Utleniaczami są dwuchromian potasu K2Cr2O7, najodan potasu KIO3 oraz nadmanganian potasu KMnO4. Związki organiczne występują w dużej różnorodności, jedne z nich utleniają się łatwiej, inne trudniej, jedne potrzebują do utlenienia więcej utleniacza, a inne mniej. Dlatego w przypadku dużych wahań ich procentowej zawartości metody pomiaru utlenialności byłyby mało miarodajne. Na szczęście w wodach naturalnych procentowy skład związków organicznych jest bardzo podobny i dlatego metody te możemy stosować uzyskując dość dużą dokładność.

Metoda indeksu nadmanganianowego, zwana dawniej utlenialnością lub chemicznym zapotrzebowaniem tlenu metodą nadmanganianową polega na podgrzaniu roztworu wody i ściśle odmierzonej ilości utleniacza, którym jest nadmanganian potasu. W metodzie ChZT rolę utleniacza spełnia dwuchromian potasu. Po upływie określonej ilości czasu sprawdzamy, ile utleniacza uległo zużyciu w wyniku reakcji utleniania. Metodą miareczkową określamy ile utleniacza zostało w roztworze. Wiedząc, ile utleniacza dodaliśmy na początku, możemy określić ilość zużytego utleniacza. Następnie przeliczamy gramorównoważnikowo ilość zużytego utleniacza na ilość tlenu. W metodzie ChZT stosujemy o wiele ostrzejsze warunki, dlatego metody tej używa się dla ścieków i wód zanieczyszczonych trudno utleniającymi się związkami pochodzenia antropogenicznego, np. węglowodorami. Metodę indeksu nadmanganianowego stosujemy dla czystych i lekko zanieczyszczonych wód naturalnych.

1. Zawartość OWO w stosunku do związków organicznych waha się w znacznie mniejszych granicach niż ilość potrzebnego tlenu (do utlenienia) w stosunku do ilości związków organicznych.

2. związek który się częściowo utlenił biochemicznie ma mniejsze zapotrzebowanie na tlen, związek utleniający się chemicznie ma ciut więcej a ilość OWO się prawie wcale nie zmienia. Najszybciej zmienia się BZT.

7.BZT

Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen jest to wskaźnik który określa ilość tlenu jaka jest wymagana przez związki organiczne obecne w wodzie do utlenienia na drodze biochemicznej (bez dodawania żadnych utleniaczy a jedynie w obecności odpowiedniej ilości bakterii) w warunkach tlenowych. A tym samym miara zużytego tlenu do rozkładu zw.org jest dla nas wskaźnikiem ilości zanieczyszczeń w wodzie. Jest to umowny wskaźnik jakości wód. Schematycznie proces utleniania mieszaniny substancji organicznych wygląda następująco:

subst.org. + O₂ --- bakterie, enzymy CO2 + H2O+bakterie

Na skutek tego, że związki obecne w wodzie z różną szybkością się utleniają, dlatego by uzyskać najbardziej zadowalajace wyniki trzeba prowadzić proces przez około 20 dób. Jednak najintensywniej procesy te przebiegaja przez pierwsze 5 dób dlatego stosuje w praktyce pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen w temp. 293K w ściśle określonych warunkach =po 5 dobach następuje około 70% całkowitego BZT.

Niestety z racji tego że w wodach, a szczególnie w ściekach, często występują substancje toksyczne trudno ulegające biodegradacji nie zawsze BZT daje prawdziwe wyniki.

1- próbka zawiera dużo łatwo utl. związków.

2i3- zawierają oporniejsze na utlenianie związki

4- zawiera związki trudne do utlenienia na początku procesu lub dużą ilość zanieczyszczeń toksycznych, przez co początkowo zatrute bakterie nie redukują związków. Konieczne jest dostarczenie odpowiedniej ilości bakteri!!!

Chemiczne utleniacze w warunkach ostrych sa lepszymi utleniaczami niż bakterie. Ilość tlenu pobranego przez chemiczne utleniacze jest większa niż przez bakterie tak też ChZT>BZT

8.AOX- adsorbujące się organiczne halogeny.

Halogeny są to fluorowce. Mają złożona strukturę i są mało lotne i trudne do oznaczenia. Występują w morskiej w postaci mninerałów, stanowią krystaliczne związki jonowe, są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Nie można ich oznaczyć met chromatografii gazowej. Zalicza się min chlorowane ligniny. Są to związki polarne. Oznacza się wszystkie związki zawierające halogeny. Stosowane są w przemyśle chemicznym i ze ściekami mogą dostawać się do wód. Powstają poprzez działanie halogenów na węglowodory (chlorowanie ścieków i wody, bielenie papieru i tkanin). Pomimo małego stężenia są bardzo toksyczne i mają właściwości rakotwórcze. Czasami nazywane są ubocznymi produktami dezynfekcji. Trihalometany (THM) CHX3 X-halogeny zawierające jony halogenowe:F-, Cl-, Br-, J-. [1-100 um/dm3].

9. Azot ogólny Kjeldahla

Metoda Kjeldahla - metoda oznaczania niektórych postaci azotu występującego w wodzie, glebie lub produktach spożywczych. Przy jej zastosowaniu wykrywany jest azot w postaci amonowej, przy czym azot związany w związkach organicznych jest przekształcany w postać amonową (mineralizowany). Suma azotu amonowego i organicznego jest określana w hydrochemii jako azot Kjeldahla lub ogólny (nieazotanowy).

Mineralizacja azotu organicznego w kwasie siarkowym

Badaną substancję (woda, gleba) mineralizuje się ogrzewając ją w temperaturze ok. 350°C ze stężonym kwasem siarkowym i odpowiednimi katalizatorami. Podczas tego spalania węgiel i wodór związane w substancjach organicznych utleniają się do ditlenku węgla i wody, a z uwolnionym azotem reaguje kwas siarkowy tworząc siarczan amonu. Zmineralizowaną próbkę alkalizuje się i poddaje destylacji. Powstały w ten sposób amoniak oznacza się np. przez przereagowanie z kwasem solnym i zmiareczkowanie wodorotlenkiem sodowym niezobojętnionego kwasu. Jest to miara zawartego w analizowanej próbce azotu amonowego i organicznego.

W naturalnych warunkach azot Kjeldahla pozwala w przybliżeniu określić ilość rozkładającej się materii organicznej w środowisku. Metoda ta jest także stosowana do oznaczania białka w produktach żywnościowych takich jak mleko lub karma dla zwierząt. Jednak przez swoją niewielką swoistość jest podatna na zafałszowania, gdyż wykazany azot może pochodzić z rozkładu nie tylko białek, ale też niektórych innych substancji, takich jak melamina.

10. Wskaźniki ogólnej zawartości substancji mineralnych

Twardość - Jest to właściwość wody polegająca na zuzywaniu mydła bez wytwarzania piany przy skłócaniu. Powodują ją jony wapnia i magnezu, które z dodawanym do wody mydlem tworzą nierozpuszczalne w wodzie mydła wapniowe i magnezowe. Im twardość wody jest wyższa, tym mamy do czynienia z bardziej niekorzystnymi warunkami. Jony wapnia i magnezu występują w wodzie w postaci wodorowęglanów, węglanów i siarczanów oraz chlorków, azotanów, krzemianów i wodorotlenków. W oparciu o chemiczny skład związków wapnia i megnezu w wodzie rozróżnia się twardość:

-ogólna (Twog) - będąca sumą wszystkich jonów Mg2+ i Ca2+ obecnych w badanej wodzie.

-węglanowa (Tww)- zawartość węglanów, wodorowęglanów i wodorotletnki wapnia i magnezu. Jest ona przemijającą, bo zanika pod czas gotowania wody, wytracając węglany wapnia, magnezu i żelaza, tworząc niepożądany kamień kotłowy.

-niewęglanowa (Twnw) - różnica miedzy twardością ogólną, a węglanową, wywołana pozostałymi związkami wapnia i magnezu. Określa zawartość anionów dwuwartościowych.

Poza wapniem i magnezem twardość wody mogą powodować inne wielowartościowe metale, takie jak glin, żelazo, mangan, cynk. Jednak wapń i magnez mają zdecydowaną przewagę ilosciową nad innymi metalami i one decyduja o poziomie twardości wody. Stopień twardości wyrazamy w mg CaCO3/dm3.

Reakcja wody o twardości węglanowej z mydłem:

Ca2+ +2C17H35COO = Ca(C17H35COO)2 i powstaje stearynian wapnia nierozpuszczalny w wodzie

Zasadowość - jest to zdolność wód naturalnych i ścieków do przyjmowania protonów i zobojętniania silnego kwasu do określonej wartości pH. Zdolność tę nadają wodom naturalnym obecne w nich wodorowęglany i węglany a także wodorotlenki, czyli jony HCO3-, CO32-, OH-. Wpływ na poziom zasadowości mają obecne w wodzie krzemiany, borany, siarczki, fosforany i niektóre związki organiczne. Wyrażamy w mmol/dm3.

CO32- + H+ HCO3-

HCO3 + H+ H2O +CO2

Istnieje współzależność miedzy twardością ogólną Twog i zasadowoscia ogólną Zog wody. Jeżeli twardość ogólna jest większa od zasadowości ogólnej, to róznicę między nimi stanowi twaradość nieweglanowa, a twardość węglanowa równa się zasadowości ogólnej. Gdy natomiast twardość ogólna wody jest mniejsza od zasadowości ogólnj, np. gdy występują także wędlany i wodorowęglany sodu i potasu, to różnica między tymi wielkosciami odpowiada zasadowości alkalicznej.

Twog > Zog to Twog - Zog = Twnw

Tww = Zog

Twpg < Zog to Zog - Twog = Zalk

Twog = Tww

Twog = Zog to Twnw = 0 Zalk = 0

11. Związki siarki w powietrzu atmosferycznym

W skali światowej 1/3 zw.siarki (przede wszystkim SO2) wprowadzanych jest do powietrza atm. Przez źródła przemysłowe (powstaje głównie w wyniku spalania paliw kopalnych -wegla i ropy, w trakcie którego utleniana jest siarka w nich zawarta.) . Pozostałe 2/3 pochodzą ze źródeł naturalnych -tj wybuchy wulkanów , procesy rozkładu materii organicznej , pożary lasów i stepów oraz erozja gleb. ******W odróznieniu od azotu siarka łatwo reaguje z tlenem w czasie spalania: S+O2SO2, 2SO2+O22SO3. Obecność SO3 w powietrzu atm. Pod postacią gazu jest możliwe tylko, gdy stężenie pary wodnej jest bardzo małe. W obecno sci pary wodnej powstaje natychmiast kwas siarkowy zgodnie z reakcją: SO3+H2OH2SO4. dzieje się to także w wyniku obecnych w atmosferze kalalizatorów , a także w reakcjach z rodnikami, ozonem, i nadtlenkiem wodoru. Kwas siarkowy ulega dysocjacji elektr. w kropelakch wody , w wyniku czego powstają jony SO4^-2 i H+ , które stanowią gł.związki zakwaszające. Dwutlenek siarki jest bezbarwnym gazem o ostrej duszącej woni. Jest cięższy od powietrza , charakt. się ograniczoną rozpuszcz. w wodzie. Stwierdzono toksyczność dla ludzi, zwierząt mikroorganiz., niektórych bakterii i pleśni oraz dla roślin.

Dostaje sie do atmosfery wraz ze spalinami , a następnie jest z niej usuwana w wyniku suchej i mokrej depozycji, a także depozycji pzez mgłę i kropelki chmurowe . . Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze ze względu na duży ciężar właściwy (2,93 kG/m3, gęstość względna 2,26). Powstaje m. in. w wyniku spalania zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych (np. węgla, ropy naftowej) w silnikachspalinowych, w elektrociepłowniach, elektrowniach cieplnych. Największy udział w emisji SO2 ma przemysł paliwowo-energetyczny. Opalana węglem elektrownia o mocy 1000 MW emituje do atmosfery w ciągu roku 140 000 ton siarki, głównie w postaci SO2. Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i w tym czasie może si przemieścić na bardzo duże odlegości.

Aerozol siarczanowy (SO4^-2) , działając w kierunku jego osłabienia, przyczynia sie do zmniejszenia widzialności oraz ma bardzo szkodliwy wpływ na zdrowie ludzkie , wpływa również na zubożenie warstwy ozonowej w stratosferze.. Zimą w obszarach wysoko uprzemysłowionych SO2 przyczynia się do powstawania tzw. czarnego smogu , który ma bardzo niekorzystny wpływ na środow. a szczególnie na zdrowie ludzkie.

Siarkę zawartą w węglu , zwaną siarką całkowitą dzieli sie na siarkę palną, biorącą udział w procesie spalania i na siarkę związaną wchodzącą w skład popiołu lotnego i żużla. Podział ten jest umowny , gdyż siarka palna utleniona do SO2 I SO3 łączy się częściowo w górnych partiach komory paleniskowej z cząstkami CaO i MgO zawartymi w popiole lotnym , stając się siarką związaną.

Związki siarki. Zanieczyszczenie atmosfery powodują gazowe związki siarki - SO2, SO3, H2S, kwas siarkowy H2SO4 i siarczany różnych metali.
tlenki siarki - SxOy - zwlaszcza SO2, który wydobywa się w czasie spalania paliw kopalnych tj. węgla, ropy, gazu ziemnego, jak również z wód morskich, wulkanów i rozkładu materii organicznej. Łatwo rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas siarkowy (IV) - H ₂ SO ₃ , który w czystych roztworach ulega stopniowemu utlenieniu tlenem z powietrza do kwasu siarkowego (VI) - H ₂ SO ₄ . Zanieczyszczenia te głównie są spowodowane przez huty, koksownie i elektrownie węglowe, paleniska domowe.

SO₂+H₂O ↔H⁺+HSO^-₃ 2HSO^-₃+O₂↔2H⁺+2SO^2-₄

H₂O₂+HSO^-₃→ SO₄^2-+H⁺+H₂O O₃+HSO₃^_→SO₄^2-+H⁺+O₂

Istotną sprawą jest fakt, że wulkany stanowią bardzo nieciągłe (w czasie i przestrzeni) źródło. Z tego względu wprowadzają stosunkowo duże ilości SO₂ w krótkim odcinku czasu. Dodatkowym źródłem emisji są wulkaniczne pęknięcia i szczeliny łagodnie emitujące gazy przez długi czas.

Spalane paliwo w elektrowniach węglowych, paleniskach domowych czy koksowniach zawiera siarkę, która utlenia się do SO₂. Siarka częściowo występuje w postaci pirytu FeS₂.

4FeS₂+11O­₂→8SO₂+2Fe₂+O₃ Dodatkowo zanieczyszczenia metaliczne zawarte w paliwach (żelazo lub mangan) katalizują przemianę rozpuszczonego SO₂ do H₂SO₄.
12. Związki azotu w powietrzu atmosferycznym

Powietrze atm. składa się w 78% z azotu. Znane są związki azotu wyst. w pow w post. NO, NO2, NH3, N2O, N2O4. w związku ze wzajemnymi przemianami tych gazów analiza ich jest utrudniona.

*** Największym źródłem tlenków azotu są procesy spalania paliw. Emitorami tlenków azotu są: transport:50% energetyka:35% przemysł:10% źródła komunalne:5%. Obecne w paliwach organiczne związki azotu podczas spalania łączą się z tlenem z powietrza tworząc tlenki azotu: NO Emitowany jest do powietrza atm. w znacznie większych ilościach niż NO2, NO i NO2 powstaja wyniku reakcji azotu z tlenem powietrza atm. W pierwszej kolejnosci powstaje NO, a nastepnie w nadmiarze powietrza NO2: N2 + O2 2NO , 2NO + O2 2NO2.. No2 powstaje stosunkowo powoli, przyczyną tego jest szczególny wpływ temp. i stężenia na szybkość reakcji. -ze wzrostem temp. szybkość maleje. Podczas wyładowań atmosferycznych azot wiąże się z wodą tworząc kwas azotowy HNO3 2NO2+H2OHNO3+HNO2 ; Reakcja między ditlenkiem azotu (NO₂) i rodnikiem OH także prowadzi do powstania HNO₃, który ma znaczący udział w kwaśnych deszczach. NO2+OHHNO3 ; zachodzą też inne reakcje: Brązowy ditlenek może dimeryzowac do zoltego tetra tlenku N2O4 który wyst. w już silnie skazonym środ 2NO2N2O4 ; 2NO2—hv2NO+O2 ; powstaje też podtlenek azotu N2O podczas spalania paliw ale w śladowych ilościach i to w wysokich temperaturach .Podtlenek ten jest wytwarzany jest w procesach nitryfikacji i denitryfikacji ( nitryfikacja- amoniak utlenia sie do tlenku diazotu, denitryfikacja- redukcja azotanów do tlenków diazotu) N2O jest bardzo odporny chemicznie , trudno ulega rozkładowi, może nawet dochodzić do stratosfery , ulega on dysocjacji: 2N2O+hv2N2+O2, a z tlenem tworzy tlenek No 2N2O+O24NO , wchodzi także w reakcje z tlenem atomowym N2O+ON2O2.
****Naturalnym źródłem NOx są procesy biologiczne a zwłaszcza procesy przemiany materii niektórych bakterii, w wyniku których powstaje NO. Gleby Ziemi są bogate w różnorodne związki azotu. Można wymienić mocznik (diamid kwasu węglowego NH₂CONH₂), jako typowy związek organiczny wytwarzany biologicznie). W wyniku hydrolizy zachodzi przemiana NH₂CONH₂ w amoniak (NH₃) i CO₂. NH₂CONH₂ + H₂O → 2 NH₃ + CO₂ Jeśli gleba, w której przebiega hydroliza ma odczyn alkaliczny, może wydzielać się gazowy amoniak, podczas gdy w środowisku kwaśnym amoniak reaguje z wytworzeniem jonów amonowych(NH₄⁺) NH₃ + H⁺ → NH₄⁺ Rośliny mogą pochłaniać glebowy NH₃ lub NH₄⁺ bezpośrednio, a niektóre mikroorganizmy utleniają NH₃, zużywając go jako źródło energii do oddychania. Jedną z możliwych reakcji jest 2NH₃ + 2 O₂ → N₂O + 3 H₂O Proces ten stanowi biologiczne źródło podtlenku azotu, trwałego gazu śladowego występującego w troposferze.
****Oprócz wkłądu do efektu cieplarnianego, NOx skażają środ. W wyniku trzech procesów: uszczuplenia warstwy ozonowej, tworzenia kwaśnych deszczy ( `OH+NO2+MHNO3+M wytw.się kwas azotowy), ogólnego skażenia środ. tlenki azotu -NxOy lub NOx - około 50% z nich pochodzi ze źródeł naturalnych,Wytwarzają się podczas wysokotemperaturowego spalania paliw kopalnych np. w elektrowniach węglowych, koksowniach i w transporcie. Tlenki azotu ulegają w atmosferze bardzo złożonym przemianom, szczególnie w przypadku obecności innych zanieczyszczeń powietrza (np. węglowodorów). Zanik tlenków azotu (NO _x ) w atmosferze związany jest z ich przemianą do kwasu azotowego (V) - HNO ₃ . Istotną rolę w ich przemianie przypisuje się udziałowi wolnych hydroksyli (OH ^- ).

NO₂+OH↔HNO₃

N₂O₅+H₂0↔2HNO₃
Chociaż tlen sam jest silnym utleniaczem, jego reakcja z azotem z wytworzeniem NO nie zachodzi łatwo ze względu na wysoka entalpię. Jednak energia wystarczająca do zajścia tej reakcji może być uzyskana w wyniku wyładowań atmosfetycznych i w silnikach spalinowych.

N2 + O2 → 2NO

Dalsze utlenienie NO przez ozon prowadzi do powstania NO2, który może reagować z rodnikami lu innymi tworząc kwas azotowy:

OH + NO2 → HNO3 + M

Ten produkt dociera do powierzchnii Ziemi wraz z opadami, powodując znaczne zanieczyszczenie.

Tlenek azotu powstaje w wyniku reakcji azotu z tlenem atmosferycznym: N2 + O2 2NO , a następnie w nadmiarze powietrza: 2NO + O2 2NO2

Podczas wyładowań atmosferycznych azot wiąże się z wodą tworząc kwas azotowy który ma znaczący udział w kwaśnych deszczach. 2NO2+H2OHNO3+HNO2

Reakcja między ditlenkiem azotu i rodnikiem OH także prowadzi do powstania kwasu azotowego , NO2+OHHNO3

NO2 bierze również udział w cyklu fotochemicznym: No2 absorbuje energię w postaci promieniowania słonecznego i rozpada się na NO i O powstający tlen atomowy jest bardzo reaktywny i reagując z tlenem atmosferycznym tworzy ozon który z kolei reaguje z NO, dając NO2 i O2: NO2—hvNO+O; O+O2+MO3+M; O3+NONO2+O2.

Dysocjacja podtlenku azotu:2N2O+hv2N2+O2, 2N2O+O24NO

Procesy powstawania N2O3 i N2O4

NO+NO2N2O3; NO2+NO2 N2O4

Trójtlenek azotu i pięciotlenek azotu:

NO2+O3NO3+O2; NO3+NO2N2O5

13.Ozon w troposferze i atmosferze

Ozon (O3) to antropowa odmiana pierwiastka tlenu. Gaz silnie toksyczny o ostrym zapachu. POWSTAWANIE: Ozon powstaje w wyniku zderzenia się tlenu atomowego i cząsteczkowego. Nadmiar energii wydzielonej w tym procesie jest zwykle pochłaniany przez występujący w dużych ilościach azot: O2 —hv [O] + [O]; [O]+O2+MO3+M; O3—hvO2+O. hv- foton promieniowania nadfioletowego. Ilość tlenu atomowego, cząsteczkowego oraz ozonu jest zależna od wysokości nad pow. Ziemi. Prawie 90% ozonu znajduje się w stratosferze a dokładniej na wysokości 23-25km. Występuje tu warstwa ozonu gdyż na tej wysokości są najlepsze warunki do jego tworzenia się: wysokie stężenie tlenu cząsteczkowego i azotu oraz promieniowanie o wysokiej energii. Do dolnych, gęstych warstw atmosfery ozon przenika w niewielkich ilościach, gdzie szybko ulega rozpadowi. Jest to troposfera, której pułap sięga (w zależności od szerokości geograficznej)wysokości 8-17 km, zawierająca około 10% ozonu. Ozon powstaje również poprzez wyładowania atmosferyczne. Warstwa ozonu stanowi ochronę dla całej biosfery gdyż pochłania promieniowanie nadfioletowe, z przedziału 200-300nm które jest prom. bardzo niekorzystnym. UVA- zmiany skórne, UVB- zmiany rakotwórcze, UVC- zmiany mutagenne. Sam ozon powstaje również nad miastami. . Powstaje w wyniku reakcji fotochemicznych zachodzących w powietrzu zanieczyszczonym tlenkami azotu, węglowodorami i tlenkiem węgla (są to głównie reakcje transformacji tlenowych związków azotu) pochodzących ze źródeł antropogenicznych, głównie transportu drogowego. Przy wyższych stężeniach ozon

14. Utleniacze w powietrzu atmosferycznym

Utleniacze są zanieczyszczeniami wtórnymi, powstałymi na drodze reakcji chemicznych podstawowych zanieczyszczeń. Zalicza się do nich między innymi ozon, który tworzy się w atmosferze pod wpływem światła słonecznego na skutek reakcji pomiędzy tlenkami azotu a węglowodorami. Tlenek węgla (CO) powstaje wskutek niezupełnego spalania i w mniejszym lub większym stopniu powstaje we wszystkich procesach spalania. W atmosferze utlenia się do dwutlenku węgla (CO2). Głównym źródłem emisji tlenku węgla jest transport drogowy, a w szczególności pojazdy z silnikami benzynowymi. Innym dużym źródłem CO jest sektor komunalny i rolnictwo oraz niektóre procesy przemysłowe (produkcja stali). Jest on gazem silnie toksycznym jednak ze względu na małą gęstość (1,25 kg/m3) rozprzestrzenia się szybko w powietrzu atmosferycznym. Źródłem antropogenicznym dwutlenku węgla (CO2), będącego głównym gazem cieplarnianym, są wszystkie procesy spalania węgla, produktów naftowych, torfu i innych paliw.
Dwutlenek węgla nie jest gazem toksycznym i jego zawartość w powietrzu nie jest normowana. Wyniki zawartości CO2 w powietrzu dają jednak informację o ogólnym stanie jego zanieczyszczenia, ponieważ emisji dwutlenku węgla towarzyszy we wszystkich procesach przemysłowych emisja innych zanieczyszczeń powietrza.
Jest gazem, który w największych ilościach wśród zanieczyszczeń gazowych emitowany jest do atmosfery. Istnieje obawa, że dalszy wzrost koncentracji dwutlenku węgla (a także pary wodnej, która jest najskuteczniejszym gazem cieplarnianym) w powietrzu spowoduje podniesienie temperatury powierzchni ziemi w wyniku spotęgowania efektu cieplarnianego, co wywoływać będzie dalsze zwiększone parowanie, a to z kolei wymusza dalszy wzrost temperatury
Utleniacze fotochemiczne to grupa zanieczyszczeń powstających w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pod wpływem promieniowania słonecznego w powietrzu zanieczyszczonym tlenkami azotu i węglowodorami. Głównym składnikiem tej grupy jest ozon. Podwyższone stężenia ozonu mogą u osób wrażliwych powodować podrażnienie górnych dróg oddechowych i oczu, kaszel i ból głowy. Zwiększa się też prawdopodobieństwo występowania ataków astmy. Możliwe są uszkodzenia części zielonych roślin. Stężenia ozonu w czystym powietrzu, w przyziemnej warstwie atmosfery, dochodzą chwilowo do 120 g/m³, natomiast w obecności tlenków azotu i węglowodorów (tzw. prekursorów ozonu) mogą być znacznie większe. Formowaniu ozonu w dolnej atmosferze sprzyja wysoka temperatura powietrza oraz duże natężenie promieniowania słonecznego. Stężenia ozonu zmieniają się cyklicznie w okresie doby, tygodnia i roku. Na ich poziom największy wpływ mają warunki meteorologiczne (zwłaszcza natężenie promieniowania słonecznego i temperatura powietrza) oraz zmiany natężenia emisji i stężeń tlenków azotu i węglowodorów.

15. Dziura ozonowa

Dziura ozonowa - zjawisko zmniejszonego stężenia ozonu (O₃) w stratosferze atmosfery ziemskiej, występujące głównie w obszarach podbiegunowych. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z emisją freonów spowodowaną działalnością człowieka. Freony to gazy lub łatwo lotne związki węgla z fluorem(CFC) i z chlorem(CFCl), są bardzo mało toksyczne, niepalne, nietrujące i niemal bierne chemicznie- do niedawna powszechnie stosowane w dezodorantach i w lodówkach jako materiał chłodzący.Charakteryzują się dużą prężnością pary w niskich remperaturach i dużym ciepłem parowania umożliwiającymi zastosowanie ich jako czynników chłodzących w instalacjach chłodniczych oraz jako rozpuszcalnikim oraz w produkcji kosmetyków i dezodorantów. Najbardziej znanymi i najczęściej używanymi freonami jest dichlorodifluorometan (CCl₂F₂) oraz dichlorotetrafluoroetan (C₂Cl₂F₄).Jednak uwalniane w coraz większej ilości zaczęły się przedostawać do wyższych warstw atmosfery ( stratosfery)- tam, gdzie jest ok. 90% ozonu niszcząc jego warstwe.Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego freony ulegają fotolizie, w wyniku czego uwalniane zostają atomy chloru. Chlor wchodzi w reakcję z ozonem, tworząc równie aktywny tlenek chloru (ClO) oraz zwykły tlen (O₂). Następnie reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO₂) oraz uwolnienia kolejnego atomu chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu. Oprócz tego dwutlenek chloru może ulegać rozpadowi na atom chloru oraz dwuatomową cząsteczkę tlenu.
Reakcje chemiczne zachodzące podczas niszczenia ozonu:

C_nCl_xF_y
C_nF_y + x Cl
Cl + O₃
ClO + O₂
2 ClO
ClO₂ + Cl
ClO₂
Cl + O₂
Przedstawione powyżej reakcje przebiegają aż do całkowitego wyczerpania się cząsteczek ozonu lub do momentu usunięcia chloru wskutek innych reakcji chemicznych.

Reakcje niszczenia ozonu przez freony przebiegają szybciej, niż reakcje powstawania ozonu, zatem jego koncentracja wyraźnie ulega zmniejszeniu.

Reakcje te przebiegają wyjątkowo szybko w niskiej temperaturze. Co w pewien sposób może tłumaczyć dramatyczny spadek ilości ozonu, obserwowanego nad kontynentem antarktycznym.

16. Woda w glebie

Gleba ma strukturę porowatą, ma dużo wolnych przestrzeni pomiędzy granulkami ciała stałego. Są one zajmowane przez wodę albo powietrze.

Woda to ważny element gleby dla rozwoju organizmów ale również z punktu widzenia wód podziemnych. Woda jest związana w różnym stopniu z cząsteczkami gleby. Niektóre minerały są uwodnione .Rozróżniamy wodę -woda higroskopijna- jest związana siłami Van der Walsa z cząstkami glebowymi i nie może być pobrana przez mikroorganizmy i rośliny wyższe.

-woda błonkowata- tworzy się na powierzchni błonek wody higroskopijnej. Jest słabiej związana niż woda kapilarna. Bierze udział w procesach glebowych.

-woda kapilarna- wypełnia włoskowate kawałki glebowe, jest dostępna dla roślin (siły kapilarne). Woda przylega do ścianek. Siły włoskowate powodują, ze ta woda nie może spłynąć. Zostaje ona zatrzymana.

Woda która nie jest zatrzymywana -spływa w dół do wód gruntowych -to woda grawitacyjna- wypełnia szerokie przestrzenie pomiędzy cząstkami gleby, jest łatwo dostępna dla roślin i przyczynia się do przewietrzania gleb. Znajduje się nad lustrem wód gruntowych.

----woda gruntowa- swobodna, nie związana z cząstkami gleby, płynąca, wypełnia przestrzenie
Powietrze gruntowe znajduje się powyżej zwierciadła wód gruntowych. Tlen gromadzi sie w porach i kanalikach i stamtad jest pobierany co daje w efekcie CO2 amoniak CH4 siarkowodór, Głównie jednak jest to CO2. Im głębiej tym tleny jest mniej a więcej CO2. 

17. Główne minerały glebowe.

Skorupa Ziemska składa się z wielu związków chemicznych o różnych strukturach. Minerały obecne w skorupie : (zaw. 46,8% tlenu); krzem - 27,7% (krzemionki, krzemiany, glinokrzemiany); glin - 8,1%; żelazo - 5%; wapń - 3,6%; sód - 2,8%; potas - 2,5%; magnez - 2,1%;pozostałe ( fosfor, mangan, bor, miedź, molibden, kobalt)- 1,4%. W zależności od stopnia zwietrzenia części mineralne gleby dzieli się według wielkości na: części szkieletowe (kamienie, żwir) - powyżej 1mm średnicy, części ziemiste - poniżej 1mm średnicy (piasek, pył), części spławialne - poniżej 0,02 lub 0,01mm, a wśród nich ważne części ilaste (to znaczy ił koloidowy) - poniżej 0,0001 lub 0,0002mm. Cząstki ziemiste, najczęściej połączone w agregaty, tworzą strukturę gleby, określającą stosunki wodno-powietrzne w glebie.

O strukturze gleby decyduje układ cząsteczek mineralnych, zlepionych substancjami koloidowymi, tworzących różne agregaty.

Minerały wchodzące w skład gleby ( pod względem chemicznym):

1)Krzemiany ( połączenie krzemionki z tlenkiem innego metalu) :kwarc ( SiO₂) - nie rozkłada się już do żadnego związku; augit; glautonit

2)Glin ( tlenek glinu - może tworzyć połączenie z tlenkiem zasadowym)W krzemianach w wyniku różnych procesów krzem może być zastępowany glinem. Połączenia tlenków metali, glinu, krzemu - to glinokrzemiany, proporcje tych połączeń są różne:

a) skalenie np.: ortoklaz K₂O·Al₂O₃·6SiO₂; albit Na₂O·Al₂O₃·6SiO₂; anostyt CaO·Al₂O₃·6SiO₂

b) miki, o budowie warstwowej np.: muskowit K₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O. Wśród glinu bardzo istotną rolę odgrywają substancje ilaste, są to glinokrzemiany pozbawione trzeciego tlenku, charakteryzują się drobnymi rozmiarami < 0,2÷0,4 μm >. Ze skupisk iłów glinokrzemianowych powstają masy łupków ilastych. Gleba powstaje ze skały macierzystej w procesie wietrzenia, które obejmuje między innymi hydrolizę kwaśną , zachodzącą w obecności CO₂. Końcowym etapem takiej reakcji mogą być różne tlenki, przy czym tlenki glinu i krzemu są nierozpuszczalne w wodzie. Z minerałów ilastych powstałych w wyniku wietrzenia glinokrzemianów najważniejszymi są : kaolinit, haloizyt, montmorylonit, nontronit, beidelit, pirofilit i alofauny. Minerały te stanowią główne składniki gleby. Kaolinit, wchodzący w skład gliny, przedstawia glinokrzemian o stosunku krzemu do glinu 1:1. W strefie podzwrotnikowej hydroliza glinokrzemianów doprowadza do powstania koloidalnych osadów wodorotlenku glinowego i uwodnionej krzemionki, wskutek czego tworzy się boksyt bądź lateryt (boksyt zawierający znaczny procent tlenków żelaza) i opal (uwodniona krzemionka).

3)Węglany wapnia i magnezu : kalcyt ( węglan wapnia); dolomit CaCO₃·MgCO₃ (jest to mieszanina chemiczna, nie fizyczna); magnezyt MgCO₃ ; gips CaSO₄;diaspor ( wolny tlenek glinu ) Al₂O₃

4) Żelazo - 5% zawarte w litosferze

W wyniku hydrolizy soli żelazowych powstają skupienia koloidalnego osadu Fe(OH)₃. Osad ten przeobraża się w limonit (towarzyszy mu często kwas fosforowy) i hematyt.- syderyt (żelazo) FeCO→ z wodą daje rozpuszczalny wodorowęglan i to jest źródło żelaza w wodach podziemnych;- hematyt Fe₂O₃; - magnetyt Fe₂O₄. W trakcie procesu wietrzenia może zachodzić utlenianie żelaza i manganu np.: Fe₂O₃ · FeO + 2O₂ → 6Fe₂O₃ (magnetyt przechodzi w hematyt)

Redukcja żelaza zachodzi w obecności reduktorów np.: siarkowodoru. Duża część żelaza nie występuje w postaci krystalicznej tylko w koloidalnej.Skład mineralny gleby ma wpływ na jej barwę np.: gleba zasobna w związki żelaza - barwa czerwona.

18. Glinokrzemiany i substancje ilaste W przyrodzie występuje około 800 znanych minerałów krzemianowych co czyni z  nich najliczniejszą grupę minerałów. Ilościowy udział krzemianów i glinokrzemianów w budowie skał wynosi około 75% wagowych. Krzemiany, oprócz dominującego znaczenia skałotwórczego, mogą być także źrodłem wielu cennych metali (np. krzemiany Ni, Zn, Zr, Li), tworzą również złoża wielu ważnych surowców mineralnych (kaolin, azbest, skalenie). Krzemiany, w których część anionów [SiO₄]^{4 -} zastąpiona jest anionami [AlO₄]^{5 -} , określane są jako glinokrzemiany. Glinokrzemiany, krzemiany glinu, podwójne tlenki o ogólnym wzorze mAl₂O₃⋅nSiO₂. Najprostszemu wzorowi (Al₂O₃⋅SiO₂) odpowiadają: andaluzyt, sylimanit, dysten. Ważniejszymi glinokrzemianami są także: kaolinit Al₂O₃⋅2SiO₂ i topaz Al₂SiO₄(OH,F)₂.Andaluzyt, Al₂[SiO]₅, minerał, polimorficzna odmiana krzemianu glinu. Krystalizuje w układzie rombowym, kryształy słupkowe, prążkowane, w przekroju poprzecznym kwadratowe. Barwa różowawa, czerwonawobrązowa, różowoczerwona, biała, białoszara, żółtawa, zielonkawa . Używany do wyrobu ceramiki szlachetnej oraz materiałów ogniotrwałych i kwasoodpornych. Znajduje również zastosowanie w jubilerstwie.Sylimanit, sillimanit, Al₂SiO₅, krzemian(IV) glinu, minerał, modyfikacja polimorficzna krzemianu glinu. Krystalizuje w układzie rombowym, w formie włóknistych lub igiełkowych skupień. Barwa najczęściej biała, szarawa, brunatnawa lub zielonawa. Częsty składnik skał metamorficznych (głównie gnejsów i łupków łyszczykowych).Dysten, cyjanit, minerał, krzemian glinu (glinokrzemiany), o barwie niebieskiej, zazwyczaj o szklistym połysku, składnik wielu skał metamorficznych. Dysten stosowany jest do wyrobu materiałów kwasoodpornych i ogniotrwałych.Kaolinit (Al₄(OH)₈Si₄O₁₀), pospolity minerał, składnik iłów i glin. Powstaje podczas wietrzenia (kaolinizacji) skał zawierających znaczne ilości skaleni.Topaz, Al₂SiO₄(OH, F)₂, przezroczysty minerał o różnych odcieniach (głównie żółty lub złocisty, czasem zielonawy, niebieski, czerwony). Wzorzec mineralogiczny w skali twardości Mohsa.Mullit, mulit, 3Al₂O₃⋅2SiO₂, składnik materiałów ogniotrwałych i elektroizolacyjnych (tzw. mullitowych). Otrzymywany w procesie wypalania minerałów zawierających tlenek glinu i dwutlenek krzemu w odpowiednich ilościach, np. sylimanitu, cyjanitu, andaluzytu, a także mieszanin kaolinu i tlenku glinu.

MINERAŁY ILASTE Minerały ilaste są uwodnionymi glinokrzemianami Al, Mg i Fe, należącymi do krzemianów warstwowych.W zależności od wzajemnego układu warstw oktaedrów i tetraedrów mogą one należeć do krzemianów: * dwuwarstwowych o typie budowy 1:1, gdzie warstwa oktaedrów jest trwale i jednostronnie połączona z warstwą tetraedrów ; * trójwarstwowych o typie budowy 2:1, gdzie warstwa oktaedrów zamknięta jest między dwoma warstwami tetraedrów zwróconych do siebie wierzchołkami. Minerały ilaste na podstawie budowy dzieli się na: dwuwarstwowe: grupa kaolinitu (kandyty) - kaolinit, hydrohaloizyt i dickit.trójwarstwowe: grupa hydromik: illit i hydromuskowit, grupa montmorillonitu (smektyty): montmorillonit i beidellit, grupa wermikulitu: wermikulit.allofany - formy bezpostaciowe, Al₂ ^. SiO₂ ^. nH₂O. Minerały ilaste powstają głównie w wyniku wietrzenia chemicznego innych glinokrzemianów, mogą także krystalizować z roztworu. Rodzaj powstających minerałów ilastych zależy od składu chemicznego wietrzejącego minerału pierwotnego oraz od warunków środowiska (odczynu, obecności różnych jonów itp.). Odczyn kwaśny sprzyja powstawaniu kaolinitu, obojętny lub alkaliczny - montmorillonitu. Grupa minerałów ilastych wyróżnia się zespołem charakterystycznych cech, do których należą: 1. Powierzchnia właściwa - cząstki ilaste ze względu na ich drobne wymiary posiadają dużą powierzchnię zewnętrzną , 2.Elektroujemne ładunki - cząstki ilaste posiadają zazwyczaj ładunek ujemny. Powoduje on przyciąganie przez powierzchnię minerału ilastego ogromnej ilości kationów. W ten sposób powstaje tzw. podwójna warstwa jonowa, 3.Właściwości fizyczne - w zależności od uwilgotnienia minerały ilaste wykazują odmienne właściwości. W stanie wilgotnym są one plastyczne i maziste, zaś w trakcie suszenia kurczą się, przechodząc w zwięzły i silnie scementowany materiał. Właściwości te decydują o szeregu właściwości fizycznych gleb, takich jak pęcznienie i kurczliwość, czy plastyczność i lepkość KAOLINIT Al₄(OH)₈(Si₄O₁₀) -najczęściej jest produktem wietrzenia glinokrzemianów (głównie skaleni) w środowisku wilgotnym i w obecności CO₂ (odczyn kwaśny). Proces kaolinizacji rozwija się zwłaszcza w skałach granitowych i pokrewnych. Kaolinit jest głównym składnikiem glin i iłów, występuje powszechnie w zwietrzelinach i glebach, w których wchodzi w skład frakcji ilastej. ILLIT-najczęściej jest produktem wietrzenia glinokrzemianów (głównie skaleni). Może również powstawać w procesach przemian innych minerałów ilastych i muskowitu. Illit jest pospolitym składnikiem iłów, występuje powszechnie w zwietrzelinach i glebach, w których wchodzi w skład frakcji ilastej. MONTMORILLONIT - powstaje w strefie wietrzenia ciemnych skał magmowych: diabazów, bazaltów i gabra w warunkach alkalicznych. Jest on głównym składnikiem iłów bentonitowych. W glebach występuje jedynie tam, gdzie zaistniały warunki alkaliczne, niezbędne przy jego tworzeniu. WERMIKULIT jest produktem wietrzenia lub hydrotermalnego rozkładu biotytu. Występuje powszechnie w zwietrzelinach i glebach, w których wchodzi w skład frakcji ilastej. Część substancji ilastej występuje w glebach w postaci amorficznej. Odnosi się to do niektórych uwodnionych tlenków żelaza i glinu oraz części krzemionki, zwłaszcza w glebach powstałych z popiołów wulkanicznych. Grupę tych związków określa się wspólnym mianem allofanów, będących słabo dotychczas poznaną kombinacją krzemionki i półtoratlenku glinu. Pojemność sorpcyjna allofanów jest bardzo duża. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, iż pojemność ta odnosi się nie tylko do kationów (jak w przypadku pozostałych minerałów ilastych), ale również do anionów. Mechanizm powstawania niezrównoważonych ładunków w tego typu minerałach nie został jeszcze poznany, wiadomo jednak, iż mają one charakter zależny od pH.

19. Substancje organiczne gleb.

Zawartość w glebie 10%/suchą masę gleby; różna dla różnych gleb. Powstają z procesów zachodzących na powierzchni Ziemi: biochem, życiowych, rozkładu resztek organizmów gł. roślin. Materia organiczna w glebie: 1)substancje próchnicze (humusowe) 2)subst bitumiczne 3)węglowodory 4)białka

5)aminokwasy 6)nie do końca rozłożone cząstki org, bakterie, fauna w ogóle. Rozkładające się rośliny rosnące na glebie powodują powstanie subst humusowych. Są one produktami syntezy przejściowych produktów utleniania zw org. Zanim do tego dojdzie, gleba zawiera wiele cząstek org, nieorg, resztek organizmów, głównym składnikiem gleby jest próchnica. Próchnicę stanowią:

a)związki humusowe (głównie) i b)bituminy.

Związki humusowe w glebie zawierają:

1)kwasy fulwowe (łatwo wymywane > mało)

2)kwasy huminowe (znacznie większy udział niż w wodzie)

3) huminy (zw o podobnej budowie zawierające więcej części mineralnych czyli połączeń z metalami oraz mniej związków hydroksylowych decydujących o rozpuszczalności). W kwasach huminowych jest większy udział pierścieni aromatycznych, większa jest masa cząsteczkowa i rozmiary, a mniejsza jest rozpuszczalność w wodzie (od kilku tys do ponad stu tys), zawierają dużo połączeń z metalami. Jest to frakcja najmniej przekształcona związków humusowych. Związki humusowe mogą ze sobą reagować tworząc związki mieszane z iłem. W ile jest glin, a w zw humusowym wodór. Cząstka humusowa może łączyć się z ilastą.

Bituminy są to naturalne składniki organiczne gleb, stanowią mieszaninę kilku różnych typów związków. Skład: węglowodory alifatyczne (wysoka masa cz), w. skondensowane aromatyczne, wielkocząsteczkowe estry. Węglowodory o m. cz. 40 i więcej: mogą posiadać gr COO- i rodnik; nierozpuszczalne w wodzie. Są to utlenione węglowodory. Od typowych subst humusowych różnią się większą zawartością C, a mniejszą tlenu.

20. Metale ciężkie w środowisku.

„metale ciężkie” to ogólny termin obejmujący grupę metali i półmetali o gęstości większej niż 6g/cm3. i obejmuje następujące metale: Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn. W odróżnieniu od np., halogenków org., metale ciężkie występują w środ w sposób naturalny w mineralach skałotwórczych i rudach. Z tego powodu zawsze wyst. Jako tło w glebach, osadach, wodach i organizmach żywych. Zatem wyst.metalu nie jest dowodem skażenia środ, lecz jego nadmierne stężenie. Źródła metali: Geochemiczne- w geologii met.c. są pierw. śladowymi gdyż stanowią 1% skał skorupy ziemskiej. Są nierównomiernie rozłożone w skałach dlatego na niektórych terenach można się spotkać z nadmiernym stężeniem danego pierw. Antropogeniczne- A)górnictwo rud metali -składowiska odpadów związane z bieżącym wydobyciem i wietrzenie rud metaliw dawnych lub porzuconych kopalniach stanowią istotne źródło emisji m.c. do środ. =Są to przede wszystkim Cu Hg Pb Zn As= . =metale te najsilniej odzialują na środ: powietrze(dymy pyły), woda (wycieki i odpady). B)materiały rolnicze: rolnictwo stanowi niepunktowe źródło skażenia metalami poprzez =zanieczyszczenia w nawozach mineralnych Cd, Cr, Mo, Pb, U V =pestycydy Cu, As, Hg, Pb, Mn, Zn =srodki suszace As w pzrypadku bawełny =środki konserwujące żywność As, Cu, Cr, = kompost i obornik Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, = scieki komunalne Cd, Ni, Cu, Pb, Zn =korozja obiektów metalowych Zn Cd (siatek ogrodzeniowych, pokryć dachowych). C) spalanie paliw kopalnych: w paliwach tych wyst. Wiele metali ciężkich które u;egaja emisji do atm. Podczes spalania bądź z popiołem dostają się do gleby i rzek. W paliwach kop. Są: Pb, Cd, Zn, As, Sb, Cu, Mn. D) przemysł metalurgiczny wiele metali c. Stosowanych jest w specjalistycznych stopach i stalach.. z tego powodu produkcja jak i gospodarka odpadami oraz recyclin może prowadzic do skażenia środ. Całą gamą metali. E) elektronika wiele met jest jest wykorzystywabych do produkcji półprzewodników i innych elem. Elektr. Np: Cu, Zn, Au, Ag, Pb F)inne źródła: baterie, farby, katalizatory, ploigrafia, leki, smary.

Formy występowania: 1) jonowa. Tak jak każdy metal w roztworze wodnym lub glebowym. 2)zw nierozpuszczalne (cząstki stałe) -wodorotlenki, węglany, fosforany (mniej), siarczki (w osadach dennych wód, w war beztl), siarczan ołowiu. 3) organiczne połączenia metali (Hg, Pb, As, cyna). ===Hg (naturalne stężenia: gleba 1mg/kg sm, wody: rzeki 0,01(g/l,morza 0,005 (g/l, powietrze 0,06-0,6(g/m3), Cd (g. ponad 2, w. 0,1-5, p. 0,003-0,6), As (w. do 22), Pb (g. do 40, w. do 20). Stężenia naturalne rosną wskutek migracji antropogenicznych zanieczyszczeń. Im wieksze zuzycie tym poziom zanieczyszczenia będzie większy np. Zn (w Pol kilkaset mg/kg sm) wyst w ilościach, proporcjach większych niż wynikałoby to z zużycia (Cu - kilkadzies; Cr zbliżony do Pb)

21. Ropopochodne węglowodory w środowisku .

Produkty naftowe stanowią mieszaninę związków, głównie węglowodorów, o zróżnicowanych właściwościach fizycznych, chemicznych i biologicznych. Obecność w środowisku węglowodorów, nawet nietoksycznych, jest przyczyną niszczenia życia biologicznego wskutek odcięcia dostępu powietrza i wody. Poszczególne ekosystemy wodne bądź lądowe stanowią jednostkę ekologiczną, w skład której wchodzą zespoły organizmów tworzące pewną całość. Wprowadzenie do ekosystemów produktów naftowych powoduje zaburzenia w przebiegu naturalnych cykli obiegu materii i energii.

Skład węglowodorowy ropy naftowej. W ropie naftowej w największej ilości występują węglowodory naftenowe (cykloparafinowe) - zawiera ona ok. 50% naftenów, a ich ilość rośnie wraz z temperaturą wrzenia. Następne w kolejności to węglowodory parafinowe (C_nH_2n+2]), które dominują we frakcjach benzynowych i są podstawową grupą węglowodorów najstarszych rodzajów ropy. Parafiny o prostym łańcuchu, zwane n-parafinami są chemiczne inertne, nie stwarzają zatem żadnego zagrożenia dla środowiska. Kolejna grupa węglowodorów występujących w ropie naftowej to węglowodory aromatyczne (areny). Zawierają one przynajmniej jeden pierścień benzynowy. Jest to płaski, 6-węglowy pierścień zawierający naprzemiennie podwójne i pojedyncze wiązania z sąsiednimi atomami węgla. Ropa naftowa rzadko zawiera więcej niż 15% węglowodorów aromatycznych. Kancerogenność benzenu oraz duża toksyczność jego alkilowych pochodnych, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie powodują, że jest to grupa węglowodorów bardzo niebezpieczna dla środowiska o

działaniu mutagennym i kancerogennym.

Biodegradacja produktów naftowych Zanieczyszczenie gruntów i wód produktami naftowymi wpływa niekorzystnie na produkcję roślinną. Stwarza zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt (większość produktów naftowych działa toksycznie na organizmy żywe). Dlatego konieczne jest przeprowadzenie szeregu zabiegów o charakterze fizycznym, chemicznym lub biologicznym mających na celu oczyszczenie skażonych terenów.

Podstawowe metody postępowania z zanieczyszczeniami ropopochodnymi w środowisku gruntowo-wodnym to:

• unieruchomienie substancji ropopochodnych przez zastosowanie metod izolacji (bariery fizyczne, bariery hydrauliczne, zagęszczenie materiału gruntowego)

• likwidacja, inaczej dekontaminacja (m.in. utylizacja wysokotemperaturowa czyli termiczny rozkład substancji ropopochodnych, płukanie i ogrzewanie gruntu).

W ostatnich latach coraz szersze zastosowanie znajdują technologie remediacji oparte na metodach biologicznych. Podstawową rolę w procesie biologicznego oczyszczania spełniają mikroorganizmy zdolne do wykorzystywania węglowodorów (szczególnie niebezpiecznych składników produktów naftowych) w charakterze źródła węgla i energii.

Węglowodory obecne w środowisku są degradowane biologicznie głównie przez bakterie i grzyby. Mikroorganizmy, które rozkładają tę grupę związków występują w środowisku naturalnym w większych ilościach, przede wszystkim w miejscach zanieczyszczonych produktami naftowymi. Stwierdzono, że około 100 gatunków mikroorganizmów ma zdolność rozkładu węglowodorów. W środowisku wodnym dominują bakterie jako drobnoustroje biorące udział w rozkładzie węglowodorów. Grzyby odgrywają nieco mniejszą rolę. W glebie - zarówno bakterie, jak i grzyby rozkładające węglowodory występują licznie i biorą aktywny udział w procesie biodegradacji.

22. Lotne węglowodory aromatyczne w środowisku.

Węglowodory aromatyczne mają wiązania podwójne, benzen, toluen występują do 20%w składzie ropy naftowej. Benzen C6H6. zjawisko rezonansu umocnienie struktury benzenu= ciągły obieg pary elektronów. Rezonans- krążenie wiązań podwójnych dookoła. rodzaje ksylenów: 1-3 ksylen, 1-2 ksylen, para ksylen. Zastosowanie: rozpuszczalniki, styren- substrat do produkcji wielu tworzyw sztucznych . BTX- lotne węglowodory aromatyczne ( benzen, toluen, ksylen).Węglowodory aromatyczne są bardziej toksyczne od węglowodorów alifatycznych. W szczególności benzen, który ma właściwości rakotwórcze. Obecnie najczęściej stosowany ksylen. Węglowodory aromatyczne dobrze rozpuszczają się w wodzie bo mają budowę polarną np. Benzen 700mg/l. Stanowią głównie zagrożenie dla środowiska wodnego i powietrza. W środowisku glebowym pozostają krótko, gdyż zostają szybko wypłukane. Pokrywa na powierzchni wody z np. ropy naftowej ogranicza dostępność tlenu.

23. WWA w środowisku.

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne to związki składające się z co najmniej kilku pierścieni aromatycznych, tzn. pierścieni, w których każdy atom węgla wytwarza podwójne wiązanie z innym atomem węgla w pierścieniu. WWA występują w sadzy powstającej przy spalaniu z niedoborem tlenu. Oznacza to, że WWA emitowane są wszędzie, gdzie następuje spalanie paliw: zakłady energetyczne (ponad połowa emisji), przemysł, stare silniki (kopcące), a także DYM Z PAPIEROSÓW. WWA zawarte są też w ropie naftowej. Podczas destylacji pozostają w najcięższej frakcji. Frakcja ta to smoła zawierająca oprócz WWA asfalteny, węglowodory alifatyczne i in. Służy ona do wyrobu asfaltu drogowego ( ścieranie powierzchni asfaltowych powoduje ich emisję do powietrza. W powietrzu utrzymują się w pyle, a wraz z nim mogą trafiać do gleby oraz do wód. Ze względu na minimalną rozpuszczalność trafiają do osadów dennych, gdzie się kumulują (w Polsce stężenie rzędu μgramów/ kg osadu). Ich rozkład nie jest szybki, więc można je wykryć. Ilość w środowisku jest dość stała, gdyż na miejsce rozłożonych związków dochodzą nowe z pyłu. WWA występują również w ściekach z przemysłu petrochemicznego, rafinerii, baz transportowych. Podstawowe WWA nie są szkodliwe: piren (zał.), fluoranten (zał.). Są też nieaktywne chemicznie. Jednak ich kolejne pochodne są bardzo szkodliwe. Niektóre WWA mają silne właściwości rakotwórcze, dlatego ich obecność w środowisku jest oznaczana. Najbardziej niebezpieczny i najsilniej rakotwórczy jest benzo(a)piren (zał.). Następny to benzo(b)fluoranten (zał.). Średnio aktywne/szkodliwe: benzo(a)antracen (zał.), perylen, benzo(e)piren, chryzen. Działanie rakotwórcze polega na tym, że tlen może rozrywać podwójne wiązania między węglami, a prze to cząsteczka WWA może się połączyć z łańcuchem DNA.(wzory kartka!!!)

24. Lotne węglowodory chlorowane.

Jeżeli wprowadzimy atomy pewnego pierwiastka do związku chemicznego to rośnie toksyczność tego związku. Jeżeli zamiast H wprowadzimy Fluor albo chlor to ta chlorowcopochodna lub fluorowcopochodna jest bardziej groźna dla środowiska. Chlorowcopochodne są bardzo toksyczne jednak potrzebne m.in. chlorowane pochodne węglowodorów alifatycznych(gazy: metan, etan, propan, butan) Jeżeli w metanie zastąpimy jeden wodór chlorem to będzie to ciecz. Pochodne chlorowane są często stosowane jako rozpuszczalniki. Każdy rozpuszczalnik paruje, stanowiąc zagrożenie dla powietrza atmosferycznego. One dostają się do ścieków ( pralnia chemiczna, zakłady metalowe - do odtłuszczania metali czy do wielu innych). Są składnikami klejów, do tych celów te rozpuszczalniki tj. :

CH3Cl - chlorek metylu ( bardzo lotny, małe zastosowanie );

CH2Cl2 - chlorek metylu ( często w labolatorium chem. Do ekstrakcji );

CHCl3 - chloroform w przemyśle częściej ( kiedyś do narkozy, stosowano go też jako rozcieńczalnik, do farb, też w laboratorium);

CCl4 - był stosowany w pralniach chem., w gaśnicach tetrowych. W skutek powodowania dziury ozonowej został wyeliminowany. Powyższe związki powstają na skutek chlorowania metanu. Związki chlorowane pochodzące od etylenu :

CHCl = CCl2 - trichloroetylen dobrze rozpuszcza tłuszcze, jest mniej szkodliwy;

CCl2 CCl2 - nadchloroetylen;

CCl3 = CH3 - trichloroetan mało toksyczny, stosowany do odtłuszczania i produkcji kleju. Wszystkie związki są bardzo trudno rozkładalne, głównie tetrachlorek węgla ( najbardziej odporny na rozkład biologiczny ) Mobilność w środowisku - im więcej atomów chloru tym rozpuszczalność mniejsza, np. CH2Cl2 dobrze rozpuszczalny. CCl4 - słabo rozpuszcz. Bo ma budowę najmniej polarną. Najmniej lotny, ma duże ciepło parowania. W skutek lotności związki te nie utrzymują się długo w środowisku. Dostają się do atmosfery, są cięższe od wody dlatego idą pod wodę. Trwałe w środowisku.

25. Insektycydy chloroorganiczne

Insektycydy to pestycydy stosowane w ochronie roślin, higienie sanitarnej i weterynarii, jako środki owadobójcze.

Ze względu na sposób działania na owady insektycydów dzieli się na kontaktowo-żołądkowe, które przedostają się przez okrywę ciała (rozpuszczają się w tłuszczach okrywy) lub przez układ pokarmowy do układu nerwowego owada powodując porażenie i śmierć, oraz insektycydy działające na układ oddechowy owadów (stosowane zwykle w postaci aerozoli).

Wśród insektycydów stosowanych w ochronie roślin rozróżnia się:

-insektycydy kontaktowe (powierzchniowe)-pozostające na powierzchni rośliny,

-wgłębne-znajdujące się w podpowierzchniowej części rośliny, np. w przestrzeniach międzykomórkowych, oraz

-systemiczne-krążące wraz z sokami roślinnymi.

Stosuje się insektycydy naturalne, np. nikotynę, najczęściej są to jednak syntet. związki org.

Do najważniejszych należą pestycydy chloropochodne:

-DDT( dichlorodifenylotrichlotoetan)- trwały środek owadobójczy, który jest stabilny w większości warunków środowiskowych. Jest odporny na całkowity rozkład przez mikroorganizmy zawarte w glebie.
W małych dawkach DDT i jego metabolity są prawie całkowicie wchłaniane przez człowieka przy spożyciu drogą pokarmową lub poprzez wdychanie i magazynowane w tkance tłuszczowej oraz mleku.

-lindan - jest trwałym związkiem o względnie niskim powinowactwie do wody, słabo rozprzestrzenia się w glebie i powoli ulatnia się do atmosfery. Jest szeroko rozpowszechnionym zanieczyszczeniem środowiska i może znaleźć się w wodzie. Zagrożenie dla człowieka stanowi żywność zawierająca lindan

-heptachlor - jego zastosowanie zostało zakazane lub ograniczone w wielu krajach. Stosowany do tępienia termitów.
Heptachlor jest dosyć trwały w glebie, gdzie ulega transformacji głównie do swojego epoksydu. Epoksyd heptachloru ulega bardzo trudno dalszemu rozkładowi. Oba te związki przywierają do cząsteczek gleby i migrują bardzo wolno.
-metoksychlor - Jest słabo rozpuszczalny w wodzie i słabo rozprzestrzenia się w większości gleb uprawnych. W warunkach normalnych nie stanowi zagrożenia dla środowiska.

Ponieważ wnikanie do naskórka owadów jest szybsze w obecności cząsteczkowego chloru w dużym stężeniu, dlatego skuteczność cząsteczek zawierających wiele atomów chloru, jak np. DDT jest większa. Niestety owady wykształcają w rozwoju pokoleniowym odproność wobec insektycydów i np. mucha domowa, czy bielik kapustnik stały się odporn na działanie DDT. Nie jest to spowodowane mutacjami lecz przetrwaniem niewielkiej części populacji-osobników szczególnie odpornych, które z braku konkurencji bardz szybko się rozmnażają. Ten proces często jest prztspieszny działanie dużych dawek i zmniejszeniu się populacji drapieżników, które wolniej odtwarzają stan początkowy. Związki pokrewne, np. metoksychlor wywołują odpoorność w wynikumechanizmu krzyzowania się, ale aldrin i lindan nie powodują takich skutków. Również wprowadzenie elektroujemnych chlorowanych podstawików utrudnia utlenianie związków, więc zwiększa ich trwałość i przedłuża działanie.

Wykorzystanie DDT i jego analogów staj się jednak skutkiem zatrucia wielu ryb i ptaków drapieżnych, znajdujących się na końcu łańcucha pokarmowego. Jest to wynikiem efektu wzmocnienia biologicznego (zwiększenia stężenia substanji szkodliwej) wzdłuż łańcucha, jak i ich trwałością i silną tendencją do bioakumulacji.

Duże znaczenie mają insektycydy mikrobiologiczne, odznaczające się dużą selektywnością — działając tylko na określony gat. owadów są bezpieczne dla innych stawonogów, nietoksyczne dla kręgowców; otrzymywane w procesach biotechnol.; służą m.in. do zwalczania larw motyli

Insektycydy organofosforanowe są pochodnymi kwasu fosforowego w których grupę hydroksylową (-OH) zastąpiono grupami -OR pochodzącymi od alkoholi. Do grupy tej zalicza się także zazwyczaj m.in. tiofosforany (zawierające wiązanie P-S), halogenofosforany (zawierające wiązanie P-X, gdzie X to halogen) i fosfoniany (zawierające wiązanie P-C) organiczne.

Są one zazwyczaj oleistymi cieczami o ostrym, nieprzyjemnym zapachu. Są trudno rozpuszczalne w wodzie, natomiast rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych.

Są aktywne chemicznie, reagują z cząstkami nukleofilowymi, mogą fosforylować białka.

Pierwszym zsyntetyzowanym, ale niezbyt szeroko stosowanym insektycydem organofosforanowym był TEPP. Bardziej rozpowszechniony stał się wyprodukowany w 1944 roku paration i podobny do niego parokson. Obecnie w użyciu znajduje się kilkadziesiąt związków należących do tej grupy.

Zatrucia insektycydami fosforoorganicznymi występują najczęściej przy produkcji i stosowaniu pestycydów (lekceważenie zasad bhp), a także w życiu codziennym (spożycia omyłkowe); dawka śmiertelna dla dorosłego człowieka wynosi 30-120 mg czystej substancji.

Zasada działania:

-działają na receptory acetylocholinesterazy hamując jej rozkład na zakończeniach nerwowych, co prowadzi do jej nadmiernego występowania na zakończeniach nerwowych,

- symptomy pojawiają się bardzo szybko, nawet do paru minut po ekspozycji na czynnik chorobotwórczy,

-pierwsze objawy są wynikiem zaburzeń pracy receptora muskarynowego i jest to stymulacja poza zwojowego układu cholinergicznego, nudności, zwężenie źrenic, zaburzenia ze strony układu pokarmowego, pocenie się, obfita ślina, zaburzenia pracy serca.

-kolejne objawy nikotynowe są konsekwencja oddziaływania substancji fosforoorganicznych na sploty nerwowe i nerwy ruchowe mięsni szkieletowych. Występują brak koordynacji ruchowej, drżenie kończyn, oczopląs, a także osłabieniem siły mięśniowej wybranych mięśni,

- ostatnim etapem są zaburzenia ze strony mózgu takie jak: zawroty głowy, otępienie, wzmożona senność, może również nastąpić poważne zaburzenie ze strony pracy układu oddechowo-naczyniowego prowadzące do śmierci.
27. Herbicydy.

Herbicydy są jednymi z najczęściej stosowanych pestycydów. To syntetyczne substancje chemiczne stosowane do zwalczania chwastów upraw rolnych i leśnych. Wyróżniamy:

1.herbicydy triazynowe - Są to związki chemiczne będące pochodnymi triazyny. Najczęściej stosowane to simazyna i atrazyna

2. pochodne kwasu fenoksyoctowego, np. kwas 2,4 dichlorofenoksyoctowy(książka str 322 nr 28) .Czasem kwas octowy zastępuje się kwasem propionowym. Związki te powodują nadmierny przyrost części naziemnej rośliny przy jednoczesnym zahamowaniu wzrostu systemu korzeniowego, który nie nadąża z dostarczaniem składników pokarmowych i roślina usycha. Znany herbicyd Dalapon jest związkiem alifatycznym skutecznym w tępieniu perzu, nietrwały i łątwo hydrolizuje do kwasu pirogronowego.( książka str 322 nr 31) Herbicydy są przeważnie dobrze rozpuszczalne w wodzie, co wpływa na ich dużą mobilność. Charakteryzują się średnim poziomem toksyczności. Współcześnie stosowane preparaty są ponadto podatne na biodegradację co zapobiega ich akumulowaniu się w środowisku.

28. Polichlorowane bifenyle i chlorobenzeny w środowisku.(PCB).

Polichlorowane bifenyle są syntetycznymi cieczami o bardzo małej rozpuszczalności w wodzie. To mieszaniny izomerów i kongenerów o różnej licznie atomów chloru i ich rozmieszczeniu w cząsteczce bifenylu. Mają właściwości lipofilne i są rozpuszczalne w wielu rozpuszczalnikach organicznych. Polichlorobifenyle są związkami wolno rozkładającymi się i długo utrzymują się środowisku. Właściwości hydrofobowe powodują, że PCB mogą gromadzić się na granicy faz woda-powietrze co powoduje ich szybsze utlenienie się. Przy normalnym poziomie narażenia PCB nie są bardzo toksyczne dla ludzi, przy większych stężeniach mogą doprowadzić nawet do chorób skóry.

PCB pełnią funkcję plastyfikatorów tworzyw sztucznych i materiałów izolujących w transformatorach, materiałów przylepnych, kalki maszynowej jak i smarów. Stanowią składnik farb drukarskich. Charakteryzują się dużą trwałością cieplną, a substraty reakcji bifenyl i chlor są łatwo osiągalne. Produktem są mieszaniny różnych bifenyli, dostępne jako: aroclor,phenochlor,clophen, kanechlor, fenchlor, sovol i delor. Teoretycznie może istnieć 209 różnych pojedyńczych PCB, poczynając od chlorobifenylu do całkowicie podstawionego dekachlorobifenylu. PCB są substancjami szkodliwymi.
Ogólny wzór PCB
PCB przenikają do środowiska w wyniku parowania, wycieków, podczas spopielania, usuwania ścieków przemysłowych oraz składowania odpadów. Pary PCB po przejściu do atmosfery są adsorbowane na cząstkach pyłu zawieszonego. PCB występujące w glebie pochodzą głównie z opadu aerozoli stałych obecnych w powietrzu. Małe ilości tych związków pochodzą ze ścieków oraz z wymywania zakopanych w ziemi nieczystości i odpadów przemysłowych. PCB o wyższym stopniu chlorowania nie są wymywane z gleby, podczas gdy PCB o niższym stopniu chlorowania są wymywane powoli, zwłaszcza z gleb gliniastych. PCBs przedostają się do wody głównie w miejscach odprowadzania ścieków przemysłowych i komunalnych do rzek, jezior i wód przybrzeżnych. Oczyszczanie ścieków usuwa jedynie PCB zaadsorbowane na cząstkach stałych zawieszonych w wodzie. Frakcja rozpuszczona nie jest usuwana i przechodzi do różnych zbiorników wodnych. Innym źródłem zanieczyszczenia wód, zwłaszcza morskich, są wycieki i nieczystości odprowadzane ze statków. Chociaż PCB ulegają wydajnemu rozkładowi na drodze fotolizy in vitro, to jednak wykazują znaczną trwałość w środowisku. Kongenery zawierające do 4 atomów chloru w cząsteczce z łatwością są rozkładane przez mikroorganizmy obecne w ściekach kanalizacyjnych. Proces ten jednak jest hamowany przez kongenery zawierające większą liczbę atomów chloru w cząsteczce.

Chlorobenzen (C₆H₅Cl) - organiczny związek chemiczny, pochodna benzenu. Stosowany jest do produkcji fenolu i jego pochodnych oraz jako rozpuszczalnik.
W temperaturze pokojowej jest to bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu, nierozpuszczalna w wodzie.
Otrzymywany jest w reakcji chlorowania benzenu, katalizowanej metalicznym żelazem i chlorkiem żelaza(III).

Chlorobenzen ulega reakcji hydrolizy przechodząc w fenol pod wpływem silnych zasad przy zwiększonym ciśnieniu (30 MPa) i w obecności soli miedzi(I) jako katalizatora. W reakcji z amoniakiem, zachodzącej również pod wysokim ciśnieniem (6 MPa) i katalizowanej tlenkiem miedzi(I), powstaje anilina.

29. Dioksyny w środowisku.

DIOKSYNA - toksyczny związek chemiczny obcy żywym organizmom dostający się do środowiska naturalnego wskutek działalności produkcyjnej człowieka lub z odpadami. Toksyczne działanie dioksyn polega na powolnym, ale skutecznym uszkadzaniu narządów wewnętrznych: wątroby, płuc, nerek, rdzenia kręgowego lub kory mózgowej. Niebezpieczne dioksyny powstają jako uboczny produkt podczas produkcji: pestycydów, herbicydów. Dioksyny powstają również podczas spalania tworzyw sztucznych i olejów w naszych piecach. Spalanie śmieci w spalarniach także powoduje powstawanie dioksyn i ich emisję do atmosfery. Dioksyny są doskonale rozpuszczalne w tłuszczach, dlatego akumulują się w tkankach tłuszczowych, ryb, ptaków, węży, a także ssaków. Jedyną metodą wykrywania zawartości dioksyn jest monitoring środowiska. Na świecie spala się rocznie setki milionów ton śmieci, jest to kolejne źródło ogromnego skażenia środowiska dioksynami na całym globie. Badania kliniczne wykazały , że dioksyny działają silnie mutogennie, naruszając właściwą strukturę kodu genetycznego, rozmnażających się komórek żywych organizmów.

Z dotychczasowych badań wynika, że polichlorowane dioksyny ulegają rozkładowi w świetle nadfioletowym (obecnym w świetle słonecznym) do dużo mniej toksycznych związków. Główne źródła wnoszące niebezpieczne dioksyny do środowiska to:

1. Odpady atmosferyczne (emisja szkodlkiwych gazów) 2. Ścieki przemysłu tekstylnego i skórzanego

3. Przemysł metalowy. 4. Spalanie odpadów szpitalnych. 5. Pralnie chemiczne. 6. Ruch uliczny (ścieranie opon i gazy spalinowe) 7. Przemysł papierniczy 8. Środki impregnacji drewna. 9. Środki ochrony roślin. 10. Produkcja chloru przy użyciu elektrod grafitowych. 11. Produkcja miedzi.

30. Ftalany

Rodzina ftalanów stosowanych jako plastyfikatory tworzyw sztucznych, obejmuje wyższe estry ftalowe rozgałęzionych lub liniowych alkoholi od butanolu do tridekanolu.

Najczęściej stosowanymi estrami są:

• Ftalan di-(2-etyloheksylowy) (DEHP) C₆H₄(COOC₈H₁₇)₂

• Ftalan di-(n-oktylowy) (DNOP)

• Ftalan diizononylowy (DINP)

• Ftalan diizodecylowy (DIDP)

• Ftalan di-(n-butylowy) (DBP)

• Ftalan benzylowobutylowy (BBP)

Ftalany są trudno lotnymi cieczami o wysokich temperaturach wrzenia, rozpuszczalnymi w rozpuszczalnikach organicznych, toksycznymi zarówno dla człowieka, jak i dla środowiska naturalnego Są substancjami drażniącymi.

Wpływ ftalanów na rośliny jest pomijalny. Organizmy wodne akumulują ftalany, ale są także zdolne szybko je metabolizować bez widocznych szkodliwych skutków. Stwierdzono, że działanie DEHP w stężeniu 50 µg/l przez 28 dni pozostaje bez wpływu na organizm mięczaków. DIHP, DEHP, DINP i DIDP nie wywierają chronicznego wpływu na rozmnażanie i przetrwanie rozwielitki przy stężeniu do 1 mg/l. W stabilnych układach woda-DEHP-środek powierzchniowo czynny, DEHP nie wytrąca się na rozwielitkach i nie ma wpływu na ich przeżycie (badano stężenia do 14 mg DEHP/l).

Związki te mogą być przyczyną:

• zwiększenia częstości śmierci wewnątrzmacicznej

• zmniejszenia masy ciała płodów

• występowania wad wrodzonych

• deformacji męskich narządów rozrodczych oraz zmniejszenie masy jąder

• braku aktywności seksualnej samców mimo normalnych narządów rozrodczych [3].

Ftalany są używane przy produkcji między innymi tworzyw sztucznych, substancji ułatwiających smarowanie, w rozpuszczalnikach oraz w farbach i lakierach. Stosuje się je do plastyfikacji poli(chlorku winylu) (PCW) oraz poli(chlorku winylidenu), poli(octanu winylu) i innych polimerów i polikondensatów oraz w przemyśle gumowym. Oprócz ftalanów do plastyfikacji PCW stosowane są takie związki, jak: alifatyczne diestry, poliestry i inne. Jednak najwięcej używa się ftalanów, a ich możliwy wpływ na zdrowie ludzkie i środowisko wciąż jest przedmiotem troski naukowców.

Tworzywa sztuczne, które mogą zawierać do 50% wagowych ftalanów, wykorzystywane są do produkcji zabawek dla dzieci, sprzętu medycznego (sztuczne zastawki serca, cewniki, dreny, protezy naczyniowe, nici chirurgiczne, probówki, woreczki do przechowywania krwi). Ponadto niektóre ftalany np. DBP znalazły szerokie zastosowanie:

• przy produkcji kosmetyków jako rozpuszczalniki i utrwalacze perfum,

• jako środki rozpraszające w aerozolach,

• jako zmiękczacze w lakierach do paznokci,

• przy produkcji farb drukarskich do papieru.

Ftalany znalazły również szerokie zastosowanie w produkcji niektórych opakowań do żywności; DEHP jest dodawany do folii spożywczej i opakowań używanych do pakowania mięsa i serów twardych, a także butelek, w których przechowuje się napoje.

Światowa produkcja ftalanów szacowana jest na około 2,7 ml. ton rocznie, z czego jedną czwartą stanowi DEHP.

---