EKOLOGIA - nauka badająca organizmy w miejscu ich życia
EKOSFERA (=BIOSFERA) - środowisko przyrodnicze, w którym istnieją warunki fiz. i chem. dopuszczające możliwość życia
EKOSYSTEM - fragment ekosfery (np. jezioro), stanowiący funkcjonalną całość, w którym zachodzi wymiana materii i energii między jej częścią żywą (BIOCENOZĄ) a nieożywioną (BIOTOPEM - czyli środowiskiem nieożywionym organizmów żywych)
REAKCJA FOTOSYNTEZY - 6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2 (przy udziale hν)
RÓWNOWAGA EKOLOGICZNA - zdolność trwania danego układu ekologicznego w stanie mniej więcej nie zmienionym
HOMEOSTAZA - zdolność układu do przystosowania się do czynników zewn. i wewn.
STĘŻENIE PROGOWE - powyżej niego przestaje skutkować homeostaza
METABOLIZM - całość przemian fiz. i energetycznych zachodzących w org. żywym
ANTAGONIZM - np.: pierwiastek w nadmiarze wypiera inny pierwiastek
SYNERGIZM - skojarzone działanie pewnych subst. chem., których efekt na metabolizm jest większy, niż efekt każdej subst. działającej osobno (np.: azbest i papierosy)
„Nieformalne” PRAWA EKOLOGII (Barry Commoner)
Każda rzecz jest powiązana z wszystkimi innymi rzeczami.
EUTROFIZACJA - niedobór tlenu skutkujący powstaniem subst. toksycznych w procesach beztlenowych
ŁAŃCUCH POKARMOWY - uporządkowany ciąg org., z których jedne zjadają drugie zanim nie zostaną zjedzone przez inne
PRODUCENCI - na skutek foto- i chemosyntezy wytwarzają ze związków mineralnych subst. organiczne
KONSUMENCI - organizmy roślinożerne lub odżywiające się innymi konsumentami
DESTRUENCI (=REDUCENCI) - org. odżywiające się martwymi szczątkami lub odchodami, mineralizują subst. org. na nieorg., saprofity
np.: środowisko abiotyczne → producenci (rośliny) → konsumenci I rzędu → konsumenci II i wyższych rzędów → destruenci → środowisko abiotyczne
Każda rzecz musi się gdzieś podziać
Przyroda wie najlepiej (→ zmiany sztuczne są szkodliwe)
MUTACJA - nagła trwała zmiana dziedzicznych właściwości organizmu (zmiana w łańcuchu DNA)
CZYNNIKI MUTAGENNE:
promieniowanie (X, UV itp.)
niektóre związki chem węglowodory aromatyczne, HNO2, iperyt azotowy etc.)
leki np. talidomid, stilbestrol
samorzutne zmiany DNA - np. hemoglobina sierpowata
Każdy przychód jest osiągany jakimś kosztem - „nic za darmo”
ZANIECZYSZCZENIE ŚRODOWISKA - wprowadzenie doń subst. stałych, ciekłych, gazowych lub energii w ilościach przekraczających dopuszczalne wartości, mogące wpływać ujemni na zdrowie, klimat, przyrodę ożywioną, glebę, wodę czy powietrze lub powodować inne szkody
ZANIECZYSZCZENIE ATMOSFERY (N2 - 78%, O2 - 21%, Ar - 0,9%, CO2 - 0,03%)
ZAN. PIERWOTNE - bezpośrednio do atm., 90% wszystkich zan. w atm.
ZAN. WTÓRNE - gdy powyżej st. progowego dochodzi do reakcji między polutantami przy udziale hV
A WIĘC - PIERWOTNE:
CO - niecałkowite spalanie C i jego związków - urz. grzewcze i silniki spalinowe, bezbarwny, bez zapachu, trudno rozp. w H2O, toksyczny - czad, NDS - 40 ppm (najwyższe dopuszczalne stężenie), CO+HG→hemoglobina tlenkowęglowa, samooczyszczanie: 2 CO + O2 → 2 CO2 (przy hV)
CO2 - całkowite spalenie C, NDS - 359 ppm, powoduje efekt cieplarniany, stężenia: 6% - bóle głowy, niepokój, 10% - śmierć
CxHy - WĘGLOWODORY - poza bagnami i złożami ropy nie powinny występować, niecałkowite spalanie benzyny, parowanie zbiorników, NAJGROŹNIEJSZE - WWA (w. aromatyczne) NDS - 25 ppm, powyżej zatrucia, uszkodzenie ukł. krw. i białaczka; POLICYKLICZNE WWA - rakotwórcze, alkeny + tlenki azotu + hV → SMOG
NOx - NO - bezbarwny, NO2 - brudno-czerwony, drażniący, 20μg/m3 w czystej atm., spalanie paliw w dużych T: N2 + O2 → 2NO, 2NO + O2 → 2NO2, 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3; >100 ppm NO2 - paraliż, konwulsje, śmierć, wnika głęboko do płuc, reakcja z wodą, kwasy w sole toksyczne (KNO2, NaNO2), sole utleniają żelazo w HG, powstaje methemoglobina, która nie przyswaja tlenu
SO2 - spalanie zasiarczonych paliw, procesy hutnicze, 2SO2 + O2 → 2SO3 (przy udziale hV i kat - pyły metali Fe Mn Cr), SO3 + H2O → H2SO4, SO2 + H2O → H2SO3, SO2 - gaz bezbarwny, drażniący zapach, dobrze w wodzie, 1-2 ppm szkodliwy dla org. żywych, 400-500 ppm - gwałtowna śmierć , szybko zdychają lasy szpilkowe, korozja metalu, niszczy skórę, papier, włókna, budowle wapienne
H2S - SIARKOWODÓR - bezbarwny, dobrze w wodzie, beztlenowy rozkład subst. organicznych, >3g/m3 - zgon, blokuje enzymy
O3 - OZON - ciemnoniebieski gaz, żrąco na drogi oddechowe, typowo 0,01-0,04 ppm, w miastach aż 1 ppm bo: z silników NO2 → NO + O, O + O2 → O3
Pb - OŁÓW - spalanie benzyny etylizowanej i procesy produkcyjne (akumulatory), toksyczny, toksyczność względna=NDSCO/NDSPb=40/0,1=400, czyli 400 razy bardziej toksyczny od CO, >1200 μg/dm3 krwi - zgon (mniej: uszk. ukł. nerwowego, anemia, prenatalne uszk. ukł. nerw.)
PYŁY - toksyczność zależy od składu i średnicy ziaren, jeśli w połączeniu z gazami to występuje synergizm
A WIĘC - WTÓRNE:
SMOKE + FOG = SMOG
SMOG FOTOCHEMICZNY (lub LOS ANGELES) - alkeny pochodzące z benzyny + silne hV → azotany nadtlenoacylowe tzw: „PAN”
SMOG KWAŚNE (lub MGŁA PRZEMYSŁOWA) - SO2 + H2O → H2SO3 i analogicznie H2CO3 i H2SO4, poraża drogi oddechowe
FREONY, HALONY i OZONOSFERA - aerozole i urz. chłodzące, CFC - skrót opisujący węgiel + fluor + chlor, freon 12 - CCl2F2 (rozpad 20 lat), freon 11 - CCl3F (rozpad 50 lat), pod wpływem hV rozpada się i Cl + O3 → O2 + ClO, 1 cząstka freonu niszczy 105 cząstek ozonu, HALON CBr2O2 → bromek metylu CH3Br - 30 do 60x bardziej aktywny niż freon, utrata 1% powłoki ozonu → wzrost UV na ziemi o 2-3% → wzrost zachorowań na raka skóry o 5% (też choroby oczu - katarakta, szybsze starzenie skóry, spadek ochrony immunologicznej) a także - spadek plonów i większy SMOG
ZANIECZYSZCZENIE HYDROSFERY:
FIZYCZNE:
zabarwienie - ogranicza dostęp hV i zmniejszenie fotosyntezy
zmętnienie - erozja gleby oraz opady koloidalne, glebę usuwamy przez filtry, a koloidy przez koagulację przy użyciu soli
temperatura - skażenie termiczne wodą przemysłową, zmniejszenie O2 w H2O
FIZJOLOGICZNE - zły smak i zapach wody:
siarczki
merkaptory - tioalkohole - R-S-H np. CH3-S-H
aminy
fenole - przy chlorowaniu wody powstają chlorofenole
BIOLOGICZNE - niepożądane organizmy chorobotwórcze oraz ich toksyczne wydzieliny - bakterie Escherichia Coli - odchody zwierząt ciepłokrwistych, powodują biegunki i infekcje dróg moczowych
IC - indeks Coli - ilość bakterii w 100 cm3 H2O, zdatna do picia IC≤1, dobra IC≤0,3
MC - miano Coli = 100/IC - najmniejsza objętość wody, w jakiej wykryto 1 bakterię (zdatna MC≥100, dobra MC≥300)
CHEMICZNE - te, które nie ulegają łatwej biodegradacji:
detergenty - SPC - syntetyki powierzchniowo czynne, tworzą pianę i ograniczają dostęp O2 oraz nie można użyć w kotłach
pestycydy - np. polichlorowane węglowodory, pogarszają jakość wody, mogą sprzyjać rozwojowi glonów
węglowodory policykliczne - trudny rozkład (ROZGAŁĘZIONY SKOMPLIKOWANY ŁAŃCUCH=TRUDNA BIODEGR.)
PCB - polichloropochodne bifenylu, niepalne, dielektryki, chem odporne, komponenty cieczy izolacyjnych, plastyfikatory, w farbach olejnych, impregnacja drewna; bifenyl przyłącza chlor w miejsce wodoru, 50-60% Cl2 w cząsteczce, praktycznie nie ulegają biodegradacji, źle działają na wątrobę, nerki, procesy enzymatyczne, paliwa zan. PCB przy spalaniu wydzielają DIOKSYNY TCDD - które uważa się za rakotwórcze
azotany - np. HNO3, NaNO3 - składniki nawozów, w org. człowieka azotany przechodzą w azotyny i u niemowląt - niedotlenienie i śmierć
BIODEGRADACJA - powstają proste związki mineralne stanowiące pożywienie dla roślin i glonów, „samooczyszczanie się wód powierzchniowych”, musi być tlen, bo jeśli nie ma, to z C zamiast CO2 powstaje CH4, z S zamiast SO4 powstaje H2S (pustynia siarkowodorowa), z N zamiast NO3 powstaje NH3, z P zamiast PO4 powstaje PH3, wszystkie toksyczne
BZT - BIOLOGICZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA TLEN - w normach przyjmuje się BZT5, czyli BZT w ciągu pięciu dób, BZT5>12mg O2/dm3 oznacz bardzo zanieczyszczony zbiornik, w oczyszczalni statkowej ma być <50 mg O2/dm3
EUTROFIZACJA - masowy wzrost ilości roślin, a więc wzrost BZT, obecnie ma charakter antropogeniczny
BIOGENY (SUBST. ODŻYWCZE) - dostają się ze ściekami, spływają z pól uprawnych (nawozy mineralne), np. 1 kg fosforu może skutkować 1000 kg biomasy upłynnionej (tj. 100 kg suchej biomasy) - ILOŚĆ FOSFORU, TO GŁÓWNY CZYNNIK PRZYROSTU BIOMASY
METALE CIĘŻKIE - gęstość ≥ 4,5 g/cm3, źródło - antropogeniczne:
Hg - RTĘĆ - rozpuszczalna w stężonych kwasach, dysocjuje na Hg2+ i 2 Cl 2-, toksyczna, 1 gram to dawka śmiertelna dla człowieka, gromadzi się u człowieka: mózg, włosy, wątroba, powoduje: drgawki, paraliż, zaburzenia motoryki i wzroku, objawy choroby umysłowej, działania: teratogenne (potworności), mutagenne; Japonia rok 53-59 - choroba Minamata - Hg → plankton → ryby → ludzie i koty („choroba tańczących kotów”), powodowała ją CH3-Hg-CH3 czyli dimetylortęć
Cd - KADM - szary metal aktywny, dobrze rozpuszczalny w kwasach, bardziej toksyczny od Pb, występuje w mazucie, w C kopalnym, łatwo przyswajalny przez rośliny oraz grzyby i owoce morza (NDS w roślinach 1 ppm, a w pieczarce łatwo może być 6 ppm, w ostrygach kilka tysięcy razy więcej niż w morzu), zaburzenia: nerek, serca, nowotwory w nerkach i prostacie, ukł. kostny, choroba itai-itai (kości łamią się nawet przy kaszlu), dopuszczalna dawka dzienna 60μg/24h a przy itai-itai ludzie przyjmowali po 600 (nie oczyszczone ścieki z Cd puszczono na pola ryżowe - Japonia)
ZNIECZYSZCZENIE BAŁTYKU:
sole odżywcze, materia organiczna → spotęgowana eutrofizacja (dużo biogenów)
subst. toksyczne - np. metale ciężkie Hg i Cd, PCB, Cu, Zn, Cr, Pb
zanieczyszczenia ropopochodne - najwięcej z rzek, szacunkowo 21*103 do 66*103 ton/rok olejów spływa do Bałtyku
skażenia mikrobiologiczne - nie oczyszczone ścieki komunalne - poprawa vide oczyszczalnie w Gdańsku i Gdyni, ale np. rz. Kacza dalej uniemożliwia otwarcie plaży w Orłowie
radionuklidy - silny wzrost po Czarnobylu - Cs półrozpad 37 lat, Sr 28 lat
zanieczyszczenia stałe - jak wcześniej
1