plik


Chemia [rodowiska Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Zagadnienia Charakterystyka geoekosystemw. Rola atmosfery w bilansie cieplnym Ziemi. Reakcje zachodzce w atmosferze - obieg podstawowych pierwiastkw, kwa[ne deszcze, smog, substancje niszczce warstw ozonow. Rola wody w przyrodzie. Substancje organiczne i nieorganiczne w wodach naturalnych. Budowa, rola i wBa[ciwo[ci litosfery. Substancje chemiczne w [rodowisku  systematyka, mikro- i makroelementy. Podstawowe zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne w [rodowisku. Kr|enie pierwiastkw chemicznych w [rodowisku - cykl wgla, azotu, siarki i fosforu. Zanieczyszczenie [rodowiska chemikaliami  samooczyszczanie i usuwanie zanieczyszczeD metodami chemicznymi. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Substancje organiczne i nieorganiczne w wodach naturalnych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Wody naturalne SkBad wd naturalnych: bardzo rozcieDczony roztwr soli, kwasw, zasad i gazw, zwizki koloidalne i zawiesiny, organizmy |ywe  flora i fauna. Pochodzenie skBadnikw wody: substancje naturalne wystpujce w skorupie ziemskiej, substancje wytwarzane przez czBowieka. Woda jest miejscem, gdzie zachodz: reakcje chemiczne midzy substancjami rozpuszczonymi (typu kwas- zasada, reakcje hydrolizy, procesy redoks i kompleksowania), przemiany biologiczne i biochemiczne z udziaBem mikroorganizmw (procesy utleniajco-redukujce, gB. zwizkw S, N, Fe i Mn; rozkBad substancji organicznych, biotransformacja pierwiastkw [ladowych). Ilo[ i rodzaje substancji w wodach naturalnych zale| od ich powszechno[ci, rozpuszczalno[ci oraz od procesw fizyko-chemicznych. St|enia substancji w wodach - od kilku ng/m3 do kilkuset g/m3. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Cechy fizyczne, chemiczne i biologiczne wd Cechy fizyczne - barwa, zapach, mtno[, smak i temperatura. SkBad chemiczny: - substancje rozpuszczone - suma kationw (Ca2+, Na+, Mg2+) i anionw (HCO3-, SO42-, Cl-) pochodzcych ze zwizkw mineralnych i organicznych. - gazy rozpuszczone - z powietrza atmosferycznego oraz powstaBe w wyniku rozkBadu substancji i zanieczyszczeD (N2, O2, CO2, CH4, H2S). - substancje organiczne - pochodzenia naturalnego (gB. zwizki humusowe) i obcego (zanieczyszczenia  m.in. wielopier[cieniowe wglowodory aromatyczne, pestycydy) . Charakterystyka biologiczna - obecno[ organizmw |ywych w wodzie. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Domieszki i zanieczyszczenia Domieszki - substancje pochodzenia naturalnego. Zanieczyszczenia - substancje wprowadzane na skutek dziaBalno[ci czBowieka; pogarszaj jako[ wd. E. KocioBek-Balawejder, E. StanisBawska  Chemia [rodowiska , Wyd. UE we WrocBawiu,2012 Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Najcz[ciej spotykane skBadniki w wodach naturalnych Domieszki staBe Rozdrobnione molekularne Gazowe Nie- Koloidalne Zdysocjowane Niezdysocjo- rozpuszczone rozproszone wane kationy aniony Glina Glina (SiO2) Na+ HCO3- O2 Piasek IBy Krzemiany K+ CO32- N2 IBy SiO2 Ca2+ Cl- CO2 Mg2+ SO42- (NH3) Nie- Krzemiany, Substancje rozpuszczone wodorotlenki Al, (H+) humusowe cz[ci gleby Fe, Mn (NH4+) (NO2-) (H2S) Organiczne wodorotlenki Huminy (Fe2+) (NO3-) CO cz[ci gleby Al, Fe, Mn (Mn2+) (OH-) (H2) Humusy, Organiczne organiczne domieszki, (S2-) (CH4) odpady mikroorganizmy (PO43-)  Chemia wody i powietrza E. GomBka i in., WrocBaw 1993r. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Substancje organiczne i nieorganiczne w wodach naturalnych. A) Substancje organiczne Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Zwizki wgla w wodzie Zwizki wgla w wodzie W formie nieorganicznej W formie organicznej (CO32-, HCO3-) Pochodzenia Pochodzenia naturalnego antropogenicznego Naturalna materia Insektycydy, herbicydy, inne [rodki organiczna: produkty ochrony ro[lin, nawozy wymywane z przemiany materii gleby do wody, fenole, chlorowane organizmw |ywych i zwizki organiczne, zwizki pochodzce z wielopier[cieniowe wglowodory rozkBadu organizmw aromatyczne (WWA) oraz substancje obumarBych (substancje powierzchniowo czynne pochodzce humusowe) ze [ciekw komunalnych i przemysBowych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Parametry charakteryzujce wgiel organiczny w wodach Zawarto[ naturalnej materii organicznej w wodzie: wpBywa na walory estetyczne wody takie, jak barwa, zapach, smak wody; stanowi gBwne zrdBo ubocznych produktw dezynfekcji; decyduje o zapotrzebowaniu wody na [rodek dezynfekcyjny. Oglny wgiel organiczny (OWO) - miara ilo[ci zwizkw organicznych. Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT) - wskaznik zawarto[ci w wodzie substancji organicznych podatnych na rozkBad biochemiczny; ilo[ tlenu zu|ywana przez mikroorganizmy do utlenienia zwizkw organicznych zawartych w badanej prbce. Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) - miara ilo[ci zwizkw organicznych podatnych na utlenianie; ilo[ tlenu zu|ywanego przez badan prbk podczas jej reakcji z odczynnikiem utleniajcym (KMnO4, K2Cr2O7), w okre[lonych warunkach. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Oglny wgiel organiczny (OWO) Kryterium podziaBu  rozmiar ziaren - 0,45 m: ZWO  zawieszony wgiel organiczny - nierozpuszczony wgiel organiczny, ziarna > 0,45 m (zooplankton, glony, bakterie i cz[ zwizkw organicznych wyBugowana z gleby i ro[lin); RWO - rozpuszczony wgiel organiczny, ziarna < 0,45 m (wirusy, ultra maBe bakterie, polimeryczne kwasy organiczne wchodzce w skBad substancji humusowych, koloidy - agregaty kwasw huminowych z iBami lub tlenkami |elaza i glinu, cukry proste, aminokwasy, kwasy tBuszczowe, hydroksykwasy...) OWO = RWO + ZWO Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Wgiel organiczny w wodach naturalnych Woda jeziorna. W wodzie jeziornej wgiel organiczny wystpuje najcz[ciej w formie rozpuszczonej RWO. Zawarto[ RWO zale|y od troficzno[ci wd. Troficzno[ wd  zasobno[ w pierwiastki biogenne, ktre decyduj o |yzno[ci wody. - jeziora oligoficzne (bardzo dobrze natlenione, z du| przezroczysto[ci wody, z maB ilo[ci fosforanw i azotanw), - mezotroficzne (maBa zawarto[ substancji u|yzniajcych, du|a przezroczysto[, zakwity glonw nie wystpuj), - jeziora eutroficzne (|yzne, maBa przezroczysto[ wody, czsto masowy rozwj glonw), - jeziora dystroficzne (niewielkie, pBytkie, [rdle[ne jeziorka o du|ej ilo[ci rozpuszczonych substancji humusowych, 3 < pH < 6, o maBej zawarto[ci wapnia i niewielkiej ilo[ci tlenu i substancji pokarmowych, ubogie we flor i faun). Zawarto[ RWO w jeziorach wzrasta w kolejno[ci: oligotroficzne < mezotroficzne < eutroficzne < dystroficzne Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Wgiel organiczny w wodach naturalnych Woda rzeczna. St|enie wgla organicznego w rzekach zale|y od: - klimatu, ro[linno[ci otaczajcej oraz pory roku; - wielko[ci rzeki (maBe rzeki zawieraj wicej RWO ni| ZWO). Wody podziemne. St|enie wgla organicznego w wodach podziemnych waha si w granicach od 0,2 do 20 mg/l C. Niskie st|enia wgla organicznego wynikaj z: - dBugiego czasu przebywania wody w gruncie, wystarczajcym do zmineralizowania wgla organicznego do CO2 - chemicznej i biologicznej degradacji wgla do CO2 na powierzchni gruntw. Du|e st|enie zwizkw organicznych wynika z formacji geologicznych (np. w pobli|u zB| wgli brunatnych i torfowisk). Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Pochodzenie materii organicznej w wodzie Materia organiczna tworzy si: na ldzie - (ro[linno[, pozostaBo[ci mikroorganizmw, substancje wydzielane przez |ywe makro- i mikroorganizmy); pozostaBo[ materii organicznej jest transportowana z gleby do hydrosfery, zazwyczaj z opadami deszczu; in situ w zbiornikach wodnych - (ro[linno[, biomasa mikroorganizmw, substancje uwalniane przez ro[liny i mikroorganizmy). Po obumarciu, pozostaBo[ci organiczne pochodzce od wikszych ro[lin i zwierzt, oraz biomasa drobnoustrojowa, podlegaj r|norodnym procesom rozkBadu i nowej syntezy. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Zu|ycie tlenu Ogromne ilo[ci resztek ro[linnych i zwierzcych ulegaj rozkBadowi w wyniku utlenienia przez ditlen lub inne czynniki utleniajce w wodzie, pozbawiajc ukBad ditlenu. Warunki beztlenowe (anaerobowe) mog wpBywa na zmian wBa[ciwo[ci chemicznych caBego [rodowiska. Utrata ditlenu rwnie| wywoBuje napicie (stres) w wielu wodnych organizmach, w tym w rybach. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MateriaB huminowy (humusowy) MateriaB huminowy (MH) = humus = prchnica - materia organiczna pochodzenia ro[linnego lub mikrobiologicznego; nie skBada si z oddzielnych dokBadnie okre[lonych czsteczek, ale stanowi klas substancji, ktre powstaj i przebywaj w glebie i wodzie, tworzc gBwny skBadnik zarwno ldowych (glebowa materia organiczna), jak i wodnych (naturalna materia organiczna) zasobw wgla pierwiastkowego. W hydrosferze materiaB huminowy stanowi ok. 50% rozpuszczonej materii organicznej w wodzie powierzchniowej, a tak|e w osadach organicznych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MateriaB huminowy (humusowy) PodziaB humusu na klasy (kategorie): Kwasy fulwowe (KF) - rozpuszczalne w wodnych roztworach w szerokim zakresie pH; Kwasy huminowe (KH) - nierozpuszczalne w warunkach kwasowych (pH 2), ale rozpuszczaj si przy wy|szych pH. Huminy (Hu) - nierozpuszczalne w wodzie przy wszystkich warto[ciach pH. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Kwas huminowy i kwas fulwowy karboksylowa metoksylowa O=C karbonylowa Grupy funkcyjne: fenolowa chinonowa -OH alkoholowa Kwas huminowy Kwas fulwowy http://karnet.up.wroc.pl/~weber/kwasy1.htm Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Kwas huminowy i kwas fulwowy Grupy funkcyjne s centrami wielu wa|nych reakcji, w ktrych bierze udziaB materiaB huminowy: indywidualnie lub wsplnie, umo|liwiaj specyficzn reakcj substancji huminowych z pierwiastkami nieorganicznymi i z innymi czsteczkami organicznymi w ukBadach gleba-woda. Substancje humusowe mog obni|a pH i tworzy rozpuszczalne poBczenia metaloorganiczne, przez co wpBywaj na migracj wielu metali. w du|ym stopniu decyduj rwnie| o wBa[ciwo[ciach jonowymiennych gleb i osadw. Bior udziaB w procesach sorpcji oraz w procesach wymiany jonowej. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Tworzenie si materiaBu huminowego Szlak degradacyjny NietrwaBe makroczsteczki (wglowodany i biaBka), ulegaj rozkBadowi (degradacji) i zanikaj podczas ataku mikroorganizmw. Zwizki odporne na rozkBad lub biopolimery (np. lignina, makroczsteczki alkanw, melaniny i kutyna) - s przeksztaBcane, dajc prekursor huminy o du|ej masie molowej. Utlenianie tych materiaBw prowadzi do wzrostu zawarto[ci tlenu w postaci typowych grup funkcyjnych, jak grupy karboksylowe. W dalszym utlenianiu czsteczki staj si mniejsze i wystarczajco hydrofilowe, aby rozpuszcza si w roztworach zasadowych. Ostatecznie czsteczki staj si jeszcze mniejsze i dostatecznie bogate w tlen, aby rozpuszcza si zarwno w kwasie, jak i w zasadzie. MateriaB ro[linny Huminy Kwasy huminowe Kwasy fulwowe MaBe czsteczki Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Tworzenie si materiaBu huminowego Szlak syntetyczny Biopolimery ro[linne s pocztkowo degradowane do maBych czsteczek, po czym czsteczki te ponownie ulegaj polimeryzacji, tworzc kwasy fulwowe, a nastpnie huminy. MateriaB ro[linny MaBe czsteczki Kwasy fulwowe Kwasy huminowe Huminy Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Postaci materiaBw huminowych Wolny materiaB huminowy - nierozpuszczalne i rozpuszczalne postaci samego materiaBu. Skompleksowany materiaB huminowy - chemicznie zwizany z jonami metali, innymi indywiduami nieorganicznymi lub z czsteczkami organicznymi; wystpuje w postaci roztworu lub czstek staBych. Powierzchniowo zwizany materiaB huminowy jest chemicznie poBczony z innymi ciaBami staBymi, takimi jak materiaBy ilaste lub tlenki |elaza i glinu. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Substancje huminowe Substancje huminowe to materiaB naturalny pochodzenia zarwno ldowego, jak i wodnego, ktry stanowi okoBo poBowy materii organicznej obecnej w wielu wodach. Substancje huminowe skBadaj si z makroczsteczek trzech klas o zr|nicowanej masie molowej i charakterystyce strukturalnej. MateriaB huminowy wywiera wpByw na bilans Badunkw i zasadowo[ wody oraz oddziaBuje z jonami metali, maBymi obojtnymi czsteczkami organicznymi i ciaBami staBymi w ukBadach osad/gleba.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
wyklad 5 Hydrosfera zanieczyszcz
3 Formy org prawne wyklad cz3
Lipidy org BM wyklad 9
Sieci komputerowe wyklady dr Furtak
Wykład 05 Opadanie i fluidyzacja
WYKŁAD 1 Wprowadzenie do biotechnologii farmaceutycznej
mo3 wykladyJJ
ZARZĄDZANIE WARTOŚCIĄ PRZEDSIĘBIORSTWA Z DNIA 26 MARZEC 2011 WYKŁAD NR 3
Wyklad 2 PNOP 08 9 zaoczne
Wyklad studport 8
Kryptografia wyklad

więcej podobnych podstron