Podział wód naturalnych: powierzchni, podziemne, atmosferyczne.

Wody atmosferyczne:

-forma gazowa - para wodna,

-forma ciekła - deszcz, rosa,

-forma stała - grad, szron,

-forma koloidalna - chmury, mgły.

Powstawanie kwaśnych deszczy:

SO₂+H₂O→H₂SO₃

H₂SO₃+ H₂O₂→ H₂SO₄

SO₂+ H₂O₂→SO₃

SO₃+ H₂O→ H₂SO₄

W 60-70% odczyn wód opadowych spowodowany jest obecnością H₂SO₄.

W 30-40% odczyn wód opadowych spowodowany jest obecnością HNO₃.

2NO+2O₂→NO₂

2NO₂+H₂O→HNO₂+HNO₃.

Rodzaje zanieczyszczeń w wodach opadowych.

I grupa: rozpuszczone gazy,

IIgrupa: zanieczyszczenia stałe: (rozpuszczone, silnie zdyspergowane)

III grupa: zan. bakteriologiczne.

Wody podziemne. Skład uzależniony od miejsca występowania, od jakości wód infiltrujących, od natury ośrodka skalnego, w którym one występują, od zachodzących procesów fizyko-chemicznych, od procesów biogeochemicznych. Podział:

1.wody podpowierzchniowe (zaskórne, hipodermiczne), 2.wody gruntowe (freatyczne) - najbardziej dostępne, 3.wody wgłębne - większe głębokości, odizolowane utworami nieprzepuszczaln. - lita skała, glina, 4.wody głębinowe - są odizolowane od pow. Ziemi, silnie zmineralizowane.

Strefa saturacji - położona jest poniżej strefy aeracji, jest ona częścią warstwy wodonośnej, w której wszelkie przestrzenie otwarte są wodą. Strefa aeracji - oprócz wody występuje faza gazowa (powietrze i inne). Granicę pomiędzy strefami tworzy zwierciadło wody podziemnej. Czas przemieszczania wody przez st. aeracji - od kilku m-cy do kilku lat.

Wody mineralne - wody, w których zawartość niektórych kationów lub anionów (wł. lecznicze) może przekraczać ilość dopuszczalną normą wody pitnej.

1.wody wodorowęglanowe (zaw. Ca i Mg),

2.wody solankowe (NaCl i KCl),

3.wody wodorowęglanowosiarczanowe (CaHCO₃, MgHCO₃, MgSO₄),

4.wody żelaziste ( Fe(HCO₃)₂ ),

5.wody siarczanowo - siarkowodorowe (CaSO₄, MgSO₄, H₂S),

6.wody radoczynne ( Ra i V w bardzo małych ilościach).

Na jakość wód podziemnych wpływają:

1.procesy ługowania (wymywania) sub. mineralnych, 2.procesy degradacji mikrobiologicznej sub. organicznych, 3.procesy dyspersji, 4.procesy sorbcji i wymiany jonowej, 5.wymiana gazowa powietrze - grunt, 6.procesy rozcieńczania,

Rodzaje skażeń wód: 1.Zanieczyszczenia geogeniczne (naturalne), 2.Zanieczyszczenia antropogeniczne (wywołane przez człowieka): chemiczne, biologiczne, radioaktywne.

Wg zasięgu oddziaływania:

1.Ogniska punktowe (szambo, magazyny).

2.Ogniska liniowe (drogi, ciągi komunikacyjne).

3.Ogniska małopowierzchniowe (duże osadniki, pola filtracyjne).

4.Ogniska wielkoprzetrzeniowe (tereny intensywnego nawożenia).

Wody powierzchniowe.

1.oceaniczne, 2.morskie, 3.śródlądowe (płynące, stojące)

Wody powierzchniowe płynące.

Duża zmienność składu (ilościowy, jakościowy). Jest uzależniony od: rodzaju podłoża, gleb w zlewni rzeki lub strumienia, od ilości wód zasilających, klimatu, pory roku, ilości wód opadów atmosferycznych, od przyboru wód powodziowych, zagospodarowania i topografii zlewni, od procesów życiowych org. wodnych, od rodzaju, ilości, charakteru zanieczyszczeń doprowadzanych ze ściekami.

Zanieczyszczenia w wodach: mineralne, biogenne, zw. organiczne, gazy rozpuszczone, zan. bakteriologiczne.

Wody pow. stojące dzielimy na:

1. małe zbiorniki (stawy, jeziora),

2. duże zbiorniki (średnie, duże jeziora).

Skład wody uzależniony od podłoża i warunków atmosferycznych. Silne opady powodują rozcieńczenie zanieczyszczeń.

W średnich i dużych jeziorach koncentracja zan zależy od: 1.ilości, jakości dopływających zanieczyszczeń, 2.rodzaju podłoża, 3.rodzaju gleb zlewni.

Pr. chem. wpływające na jakość wód:

1.reakcje utleniania i redukcji, 2.reakcje kwas + zasada, 3.reakcje wymiany pomiędzy atmosferą i wodą, 4.wytrącanie, 5.rozpuszczanie ciał stałych, 6.reakcje kompleksowania, 7.adsorpcji i desorpcji.

Skład wód naturalnych.

Odczyn wód naturalnych zależy od: 1.tzw. układu węglanowego, 2.rodzaju podłoża, 3.rodzaju gleb w zlewni (lub warstwy wodonośnej), 4.doprowadzanych zanieczyszczeń.

Układ węglanowy.

-CO₂ gazowy, CO₂ rozpuszczony w wodzie, - kwas węglowy, - kwaśne węglany, - węglany nierozpuszczalne w wodzie

Układ węglanowy powoduje buforowanie wód naturalnych.

Poszczególne formy u.w. uczestniczą w;

- reakcjach zachodzących w procesie fotosyntezy,

- reakcjach zachodzących w procesie respiracji,

- przy rozpuszczaniu ciał stałych,

- przy wytrącaniu ciał stałych,

- w procesach biochemicznego rozkładu zw. organicznych.

Gazy rozpuszczone w wodach naturalnych.

CO₂ Rozpuszczalność CO₂ w wodzie w temp. 20°C i ciśn. 1 atm. wynosi 1688 mg/dm³. CO₂ w wodach podziemnych: z infiltracyjnych wód, z opadowych wód, produkt przemiany biochemicznej w procesach saturacji i aeracji, w wyniku redukcji siarczanów w obecności węgla organicznego,

O₂ rozpuszczony Rozpuszczalność tlenu w 20°C i 1 atm. wynosi 43,8 mg/dm³. Rozpuszczalność rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia, spada - ze wzrostem temperatury.

Tlen pochodzi z dyfuzji ze strefy aeracji. W wodach wgłębnych i głębinowych - procesy radiolizy pod wpływem sub. promieniotwórczych.

Siarkowodór H₂S W płytkich i głębinowych wodach podziemnych, w warstwach przydennych. Produkt - po rozkładzie siarczanów, siarczków. Formy występowania zależą od pH. Przy pH 5-7 - gazowy siarkowodór, jon HS^-.

Azot Formy azotu w wodach: azotany, azotyny, azot amonowy (kation).

Do głównych źródeł azotanów: spływy powierzchniowe, zanieczyszczenia obszarowe, dopływające ścieki, opady atm., procesy nitryfikacji zachodzące w wodach.

Azotany do wód podziemnych mogą przenikać w sposób naturalny i działalności człowieka - przenawożenie gleb nawozami naturalnymi, naw. mineralnymi, niewłaściwe przechowywanie nawozów, odcieki z wysypisk odpadów, opady atm.

Azotyny N_NO2^- Zawartość w wodach naturalnych jest bardzo mała. Forma bardzo nietrwała, koncentracja uzależniona od potencjału redoks. Azotyny zawarte w wodach mogą powodować utlenianie Fe²⁺.

Siarczany Podstawowy składnik wód naturalnych.

Pochodzenie: wskutek wymywania skał, wymywanie gleb, opady atmosferyczne, biochemiczne utlenianie innych form siarki, ścieki.

Siarka może być z : - procesów spalania paliw kopalnianych, - emisja SO₂ do atmosfery, - składowanie odpadów górniczych, - utlenianie siarki organicznej (gleba i ścieki), - składowiska odpadów komunalnych.

Siarczany wapnia i magnezu nadają wodzie gorzki smak.

Krzemiany

Źródła: wietrzenie skał, wymywanie minerałów (albit NaAlSi₃O₈),

Formy: - koloidalna, - zawiesina (krzemionka, glinokrzemiany), - roztwory rzeczywiste.

Formy chemiczne w wodzie:

- niezdysocjowana krzemionka - SiO₂,

- niezdysocjowany kwas metakrzemowy - SiO₂xH₂O (H₂SiO₃),

- niezdysocjowany kwas polikrzemowy - X SiO₂ Y H₂O,

Kationy

Amonowy NH₄⁺ Występuje w postaci kationu jak i amoniaku NH₃.

Zawartość azotu amonowego uzależniona jest od: - dopływu amoniaku ze źródeł punktowych i obszarowych, - potencjału redoks, - wartości temperatury, - rozwoju roślinności wodnej.

Magnez 1)w postaci Mg²⁺ (siarczany, kwaśne węglany), 2) w w. powierzchniowych stężenie <40 mg/dm³, 3) w w. rzecznych Ca : Mg = 4 : 1 (2 : 1).

Wody podziemne 0,5 ÷ 50 mg/dm³.

Sód Formy: kation Na⁺, kwaśny węglan NaHCO₃, węglany, siarczany.

Źródła: ługowanie ze skał (wietrzenie skaleni)

Naturalne przyczyny wysokich stężeń:

- naturalne występowanie wód słonych, - ługowanie złóż soli kamiennej, - zanieczyszczenia antropogeniczne sodem (odprowadzenie wód kopalnianych, eksploatacja złóż ropy i gazu, przecieki z rur transportujących solankę, odpady z przemysłu chemicznego, ścieki komunalne, odcieki ze składowisk odpadów komunalnych, zimowe utrzymanie dróg),

Potas

- bardzo rozpowszechniony w wodach naturalnych, - w wodach opadowych b. małe stężenie, - w w. podziemnych - wietrzenie skał (skalenie, biotyt),

Wapń

Formy: Ca²⁺, CaSO₄, CaHCO₃, ługowanie skał (kalcyt, dolomit), stężenie zależy od pH i od zawartości CO₂, aktywny w procesach sorpcji i wymiany jonowej, składowiska popiołów, odpadów komunalnych, odpadów przemysłowych (górnictwo), największy emiter wapnia - białe morza - odpady z przemysłu sodowego,

Wybrane parametry organiczne

1. wskaźniki organiczne ogólne,

2. wskaźniki organiczne specyficzne,

Ad.1) ChZT, BZT, OWO, ogólne zap. tlenu, straty przy prażeniu, absorbancja w nadfiolecie, ekstrakt węglowo - chloroformowy.

Ogólne zap. tlenu - zużycie tlenu na utlenienie wszystkich zw. organicznych znajdujących się w wodach.

OWO - oznaczenie wszystkich zw. zawierających węgiel organiczny RWO(rozpuszczony węgiel org), NWO(nierozpuszczony), LWO (lotny)).

RWO - ogólna zawartość węgla związanego w sub. organicznych, oznaczanego w wodzie przefiltrowanej przez filtr membranowy 0,45μm. Oznaczanie to polega na przeprowadzeniu całości zw. węgla występującego w wodzie do CO₂. Wysokie wartości RWO mogą być pochodzenia naturalnego lub sztucznego

Zanieczyszczenia pochodzenia sztucznego - składowiska odp. komunalnych, rafinerie ropy naftowej, drogi, linie kolejowe, lotniska, aglomeracje miejskie, przemysłowe.

Zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego torfowiska, bagna, formacje burowęglowe.

Współczynnik absorbcji w nadfiolecie

Wykorzystuje się fakt pochłaniania promieni UV przez większość związków rozpuszczonych w wodzie. Pomiardokonuje się na próbce przefiltrowanej (długość fali λ=254 nm, grubość warstwy wody 5 cm).

Absorbancja: ekstynkcja E

Transmitancja - procent pochłaniania

A = log ( 100/T )

-uzyskuje się oznaczenie tylko części zw. organicznych (benzen, toluen, fenol (pierścieniowych)).

Azot organiczny

Azot ogólny = wszystkie zw. organiczne zawierające azot (naturalne i sztuczne) - białka, aminokwasy, mocznik, pirydyna.

Źródła azotu: szczątki roślin i zwierząt, nawozy amidowe (gł. skł. moczniku), ścieki związane z rolnictwem, odpady z przetwórstwa rolnego, ścieki bytowe, składowiska odp. stałych zawierające materię organiczną.

Proces amonifikacji:

R-NH₂-OH → R-OH + NH₃ + Q

Rozpuszczony chlor organiczny

Suma wszystkich zw. zawierających chlor nazywamy chlorowymi zw. organicznymi.

Wskaźniki ogólne:

AOX - suma zw. org. zaw. chlor, które zostały wydzielone na węgiel organiczny w drodze sorpcji,

EOX - ekstrakcja rozpuszczalnikami organicznymi.

Zw. org. zawierające chlor mogą być pochodzenia naturalnego, ale większość stanowią zw. syntetyczne:

- chlorowcopochodne węglowodorów - alifatyczne rozpuszczalniki chloroorganiczne np.: chloroform, tetrachlorek etylu, tetrachlorek węgla, trichloroetan, substancje tworzące się podczas chlorowania wody pitnej; TChM,

- pestycydy chloroorganiczne,

- chlorofenole - trichlorofenol, pentachlorofenol,

- chlorobenzeny - heksachlorobenzen, polichlorowane bifenyle,

- dioksyny np.: TCDD

Chloroform CHCl₃ Tworzy się w wyniku chlorowania wód zawierających sub. org. (zw. humusowe). W wyniku infiltracji ścieków z przemysłu chemicznego, tekstylnego, papierniczego, po odprowadzeniu ścieków zawierających Cl.

Jest to ciecz bezbarwna o silnym zapachu, sub. lotna, szybko się z wody ulatnia. Ewaporacja (utlenianie) jest najistotniejszym czynnikiem eliminującym CHCl₃ z wody. (fotoliza, hydroliza, biodegradacja).

Tetrachloroetan C₂Cl₄ Należy on do org. substancji lotnych, używany jako rozpuszczalnik. Ciecz o słodkawo - eterycznym zapachu. Rozpuszczalność w wodzie 150 mg/dm³ w 20°C. Zw. lotny.

Źródła: wylewiska ścieków, wycieki z instalacji, odcieki ze skł. odpadów. Może ulegać powolnej biodegradacji. Ewaporacja - czynnik eliminujący.

Trichloroetan C₂HCl₃ Związek lotny, używany jako rozpuszczalnik. Ciecz bezbarwna o zapachu chloroformu. Rozpuszczalność w wodzie 1100 mg/dm³.

Ulega sorpcji, biodegradacji (przy obecności metanu).

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA.

• benzo(a)piren - silnie kancerogenny,

• benzo(b)fluoranten,

• benzo(ghi)perylen,

• indeno(1,2,3,-cd.)piren

• naftalen

• fluoranten

WWA powstają w wyniku przemian materii organicznej. Występują w paliwach kopalnych. Rozpuszczalność węglowodorów aromatycznych rośnie w obecności detergentów. WWA ulegają fotolizie, utlenianiu, biodegradacji przez organizmy. W dużym procencie ulegają sorpcji. Ulegają biodegradacji - powstają zw. fenolowe i kwasy organiczne (T_1/2 = kilka dni, miesiecy).

Detergenty:

I. Jonowe : 1. anionoczynne - środki piorące, czyszczące, mydła, 2.kationoczynne - śr. dezynfekujące, ihibitory korozji, śr. flotujące, 3. amfoteryczne - kosmetyki, II. Niejonowe - śr. piorące, czyszczące,

Produkcja: 60% anionowe, 30% niejonowe, 10% pozostałe.

Skład proszku do prania: 40% detergenty, 45% fosforany, 15% wybielacze, rozjaśniacze, śr. zapachowe,

Fenole: - fenol, - krezol (o-krezol, m.-krezol, p.-krezol), - ksylenol (dwie CH₃) (2,3-ksylenol; 2,4: 2,5; 2,6; 3,4; 3,5), - fenole mogą być pochodzenia naturalnego, - w przemyśle tworzą się podczas pirolizy i niepełnego spalania, - humifikacja w glebach, - towarzyszą złożom ropy naftowej i gazu ziemnego, - występują w ściekach z koksowni, gazowni, zakładów zgazowywania paliw stałych, przeróbki ropy, produkcji tworzyw sztucznych, barwników, środków ochrony roślin.

Chemia odpadów stałych

Precyzja - rozrzut pomiarów w stosunku do średniej z tych pomiarów.

Analizy wzajemnie się wykluczające - jeżeli w analizie oznaczono kilka głównych kationów: Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, to suma tych jonów wyrażona w mval/dm³ pomnożona przez 100 i podzielona przez przewodność elektryczną właściwą (μs/cm³) powinna mieścić się w granicach 0,92 ÷ 1,24.

Jeżeli oznaczano aniony: HCO₃^-, CO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, to suma tych jonów w mval/dm³ pomnożona przez 100 i podzielona przez przewodność elektryczną właściwą (μs/cm³) powinna mieścić się w granicach 0,92 ÷ 1,24.

Jeżeli oznaczono substancje rozpuszczone mineralne, to ich zawartość w mg/dm³ i podzielona przez przewodność elektryczną właściwą (μs/cm³) powinna mieścić się w granicach 0,55 ÷ 0,96.

Twardość ogólna wody po przeliczeniu na mval/dm³ musi być równa sumie mval/dm³ Ca, Mg, Sr, Ba.

Pyły 1.czynne: toksyczne- Pb,As, Cd., Cu, Hg, zakaźne- węglik, żrące, pylico- twórcze- związki krzemu

2.obojętne: miękkie i giętkie - bawełna, wełna, twarde i raniące -węgiel, drewno

Podział zanieczyszczeń powietrza

1.naturalne: kosmiczne, ziemskie, biozanieczyszczenia

2.sztuczne: przemysłowe, z eksperymentów naukowych, bytowe

Odpady

1.komunalne: z zabudowy mieszkaniowej miejskiej, z terenów wiejskich, z obiektów handlowych, usługowych, szczególnie niebezpieczne

2.przemysłowe: z obiektów socjalno-administracyjnych, produkcyjne 3.specjalne (szczególnie niebezpieczne dla środowiska): sub. bardzo silnie toksyczne, radioaktywne

Badania właściwości odpadów.

1.charakterystyka źródła pochodzenia: rodzaj zabudowy, wyposażenie mieszkań w urz. sanitarne, gęstość zabudowy, obecność obiektów towarzyszących,

2.wskaźniki ogólne, technologiczne: tzw. próby frakcyjne (analiza sitowa odpadów), wskaźnik objętościowy: dawka obj. Odpadów dm³/M.*d, wskaźnik wagowy : kg/ M.*d,

3.wskaźniki własności paliwowych

4.wskaźniki własności nawozowych - przy kompostowaniu, fermentacji beztlenowej, spalaniu osadów,

5.szkodliwość odpadów - na podstawie tzw. wyciągów wodnych, które powstają w wyniku ekstrakcji odpadów z wodą destylowaną, środki niebezpieczne: resztki farb i lakierów, rozpuszczalniki organiczne, przeterminowane leki, strzykawki, przeterminowane środki ochrony roślin, środki do dezynfekcji, dezynsekcji, deratyzacji, baterie.

---