Znečištění životního prostředí Voda Typy polutantů Chemické Fyzikální Anorganické ■ Živiny (dusičnany, fosfáty) ■ Těžké kovy ■ Radionuklidy Organické ■ DCE, TCE, PCE ■ Herbicidy, pesticidy ■ Ropné uhlovodíky, PAH ■ Sedimenty ■ Termální Biologické l Kyslík spotřebovávající látky (komunální odpad) ■ Patogeny Znečištění životního prostředí Znečištění prostředí je univerzální a globální problém Není omezeno pouze na některá prostředí Není omezeno na „rozvinuté" nebo „nerozvinuté" země Kontaminant Chemická látka, jejíž koncentrace přesahuje pozadí a nemá škodlivé účinky. Polutant Chemická látka, jejíž koncentrace přesahuje pozadí a má škodlivý účinek. Problémy životního prostředí v rozvinutých zemích l Fosilní paliva (získávání, zpracování, užití) ■ Dolování ■ Zpracování ■ Zemědělství ■ Nukleární zbraně Problémy životního prostředí v nerozvinutých zemích ■ Přelidnění ■ Nedostatek vody ■ Špatné postupy v zemědělství ■ Slabé ekonomiky Voda - historie ■ v polovině 19. století - zájem o čistotu vody: přenos nemocí (cholera, tyfus, úplavice, žloutenka) vodou znečištěnou komunálním odpadem ■ ve velkých městech - čištění vody sedimentací a filtrací ■ 1888 - Dr. Albert R. Leeds - patentován proces čištění vody chlorováním - zabíjení bakterií ■ odpadní vody zabíjely ryby: vysoká BSK (BOD) ■ odpadní vody: vysoký obsah fosfátů a dusičnanů - eutrofizace Standardy kvality vody ■ WHO - World Health Organization (Ženeva) ■ Ministerstvo životního prostředí ČR (pitná voda, povrchové vody) ■ EPA - Environmental Protection Agency (USA) Kategorie ■ Pitná voda ■ Rekreační voda (plný a částečný tělesný kontakt) ■ Voda v životním prostředí ■ Zemědělské užití (zavlažování, pitná voda pro zvířata) Znečistení ■ Především chemikálie, zvláště nebezpečné v aridních oblastech (objem povrchové vody < objem podzemní vody) ■ Zemědělské pesticidy ■ Hnojiva ■ Průmyslové odpady ■ Důlní vody aktivních a uzavřených dolů USA l 40 % sladkých vod nepoužitelných pro nesplnění některého kriteria ■ jen 56 % říčních vod může být užito pro všechny účely ■ 37 státu uzavřelo 371 rekreačních oblastí (plavání) ■ jen 2 % vod Velkých jezer (20 % světových sladkých vod) může být užito pro všechny účely ■ jen 20 % pobřežních vod USA dovoluje koupání Evropa Rýn 1970 1988 t/rok t/rok Cd 207 2,8 Pb 1800 600 Zn 12600 3800 ČR na začátku 90. let ■ Labe: 20-150 mg/l dusičnanů ■ 300 mg/l dusičnanů v podzemních vodách ■ na 123 místech řek ČR překročeny limity těžkých kovů ■ na 57 místech řek ČR překročeny limity fenolů ■ na 169 místech řek ČR překročeny limity ropných látek ■ na 100 místech řek ČR překročeny limity radioaktivity ■ pro 2 500 míst osídlení (2,5 milionů lidí) nebyly k dispozici čističky Rusko a další bývalé státy SSSR ■ 75 % povrchových vod nelze užít jako pitné ■ 50 % pitné vody nesplňuje limity ■ 30 % podzemních vod překračuje standardy pro dusičnany, pesticidy a těžké kovy ■ těžké znečištění radioaktivitou na mnoha místech 23 23 Oceány ■ Polutanty povrchových vod a atmosféry končí v oceánech ■ Největší nebezpečí nehrozí od událostí, které jsou zmiňovány v médiích ■ 77 % znečištění oceánů ze splachů a atmosféry ■ 12 % z lodních havárií ■ 10 % z ukládání odpadů do oceánu ■ 1 % těžba ropy v oceánech Hlavní problémy ■ Před 5 000 lety - v údolí Indu vodovody a kanalizace; Řekové a Římané propracovaný systém vodovodů a čerpadel; na vrcholu rozvoje Říma - dodávky vody na obyvatele srovnatelné se současností v rozvinutých zemích. ■ V 19. a 20. století - rozvoj průmyslu a populační exploze, dramatický růst spotřeby vody (zavlažování, přehrady, elektrická energie). Negativní důsledky ■ 1 miliarda lidí nemá přístup k čisté vodě ■ 2,5 miliardy lidí nemají odpovídající sanitární zařízení ■ 10 až 20 tisíc dětí denně umírá na nemoci z nedostatečně čisté vody ■ Neumíme řešit: ■ Epidemie cholery v latinské Americe, Africe a Asii ■ Miliony lidí v Bangladéši a Indii pijí vodu s As Mění se přístup ■ „Nějakou vodu pro všechny místo hodně pro některé." Kader Asmal (ministr pro vodu a lesy, Jihoafrická republika). ■ Změna v užití místo výstavby nových zařízení. Řešení ■ každá kapka se počítá ■ efektivní spotřeba - vodovody, domácí úžiti ■ moderní technologie (40. léta - 1 t oceli: 60-1001 vody, dnes 61 vody) ■ zemědělství - zavlažování Nové zdroje Redistribuce Omezení spotřeby Recyklování Atmosféra Anorganické polutanty Kovy - v pevných částicích Plynné-CO, 03, S, N, Cl CO + HO" --------*-C02 + H H+O2+M --------*-HOÖ + M HOO' + HOÖ --------*■ H202 + 02 H202 + hv --------1- 2 HÓ HzS+HO* ->HS+ -H20 HS+02^HOm +S0 SO+Oi -^S02 + 0 S02 + H202 -^H2SÖ4 Reakce S "iS-^SOíľľTT1^0 H30 XSÜ, Rainfall, dry dflpositioflr and atoorblionover oceans Sulfates Saa sali Írom wind and wave acilon Reakce N o2 + hv^20m o2 + om -> 03 OiL + hv^Oi +0* O3 + N0^ NO^ + 02 N02 + 0^N0 + 02 Net 03 + 0^202 NO + Ojí -> NO2 + 02 NO2 +Oi^NO + 202 Net 20$ -& 302 N20+hv-^ N2+0 N20 + O^N2 + 02 ľ N20 + 0^2NO WiOoň/i + 0 N20+O^N2 +O2 hv hv ^N0 + 0i ^NO^ W Human Activities Sell Organic NO2 N02 0i + 0<=> 2O2 N02 + 0Hm^HN0$ Nitric Acid A. N02 + 0-> NOj N02 + N0j -^N2&, N2Ck + H20->2HN0i Nitric Acid] FujIum in Ughlinhng rtln;i:sn.'i-:ri! D ľ 111 nil c an tin Internal Cycling Organické polutanty Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl C1 Polychlorinated biphenyl (PCB) Cl Cl Cl Cl Cl Cl Hexachlorobenzene Polyaromatic Hydrocarbon (PAH) Dibenzofüran CL .- O^ ,-. Cl MM CK ^ O^ ^ Cl Kromě výše zmíněných -chlorofluorouhlovodíky CCI3F CFC-11 CCI2F2 CFC-12 Halony CBrCIF2 Halon-1211 CBrF. Halon-1301 Ochuzení stratosférické ozónové vrstvy Přirozené reakce - stacionární koncentrace kolem 6 ppm Ochuzení interakcí s chlorofluorovanými uhlovodíky 02 + hv ------* 2 O O + O 2 + M-------- O3 + M 03 + hv ------* o2 + o O3 + NO ------*> N02 + 02 N02 + O ------*■ NO + 02 Net Reaction: 03 + O ------* 2 02 O3 + NO ------>> N02 + 02 N02 + O3 ------" NO + 2 02 Net Reaction: 2 O3-------- 3 02 Ochuzení stratosférické ozónové vrstvy Urychlený rozklad OH + O3 ------*■ H02 + 02 Cl + 03 ------*■ CIO + 02 H02 + CIO ------*HOCl + 02 HOCI + hv * OH + Cl ■* 3 O Net Reaction: 2 O3 — - _> w2 Cl + O3 ------*- CIO + 02 Cl + O3 ------* CIO + 02 CIO + CIO + M ------* (C10)2 + M (C10)2 + hv ------^ cl + ClOO ClOO + M ------+ Cl + 02 + M Net Reaction: 2 03 ------*■ 3 02 Cl + O3 ------*■ CIO + 02 Br + O3 ------^BrO + 02 BrO + CIO ------*-Br + Cl + 02 Net Reaction: 2 03 ------*■ 3 02 CIO* + NO, CIO NO, CIO N02 + H20 —+ HOCI + HN03 CION02 + HCl —*CI2 + HNO3 HOCI + hv HO*+ Cl* Cl2 + hv—*CI'+ ď Cl + H20 — HCl + HO CF2CI2 + hv —* Cl" + CCI2F* Cl'+ 03—*CIO* + 02 cio"+ o-*cr+ O, Fotochemický smog Důležité ingredience: • NOx sluneční světlo výrazné dráždivé účinky uhlovodíky ALKYL NITRITE FERDXYALKYL NITRATE ALKYL NITRATE PÉfiOXYLACÉTYL NITRATE EMISSIONS NITROUS ACID Fotochemický smog NO Solar Energy ínpiil ftv Z) Absorption 01 solar eierpy ™y------* M* f by NOj produces NO snd ( alomlc oxygen. O ,\ ^J Atomic o*vßenh HO1 and Og react ®) /*/"* with hydrocarbons to produce hfQiily '"* ^" reacllue hydrocarbon free radicals. A. Fotochemický smog Denní kolísání 0,5 r g IM U 0,3 - Qí 0.2 -. 'S 0.1 - 0.0 Non-melhane hydrocarbons .........1li.ll.....'**''.+• # ***** ** ***** 1 M 4 am S am Noon 4 pm Time of Day &pm M Fotochemický smog reakce eq. 1 N02 + hv—*NO + O eq. 2 O +■ 02 + M —* 03 + M eq. 3 NO + 03 —+ N02 + 02 eq, 4 0*+ ri>0-^2 0H* R'CHO + OH*—* R'CO'+ HLO eq. 7 2 _R'CO*+ 02 —* R'C(0}0* very fast eq. 8 R'C(0)0* + N02 -------► R'C(0)2N02 RH = any hydrocarbon (i.e., CH3CH2CH3 or CH3CH3) O R'CHO = an aldehyde ( R—ď ) XH P R'CÖ = an acyl radical (R'-C/ ) O R'C (0)02 = an acylp er oxy radical (R1—C^ , > p R'C(0)02N02 = an acylp er oxy nitrate (R'-C^ N02 ) ^O-C/ When R' is a methyl group (CH3—) this substance is called P er oxy acyl nitrate, or PAN Make O 5 and O eq. 5 eq. 6 [RH + OH*—H20 + R* |R*+ O. RO* very fast RO* + NO -*N02 +- RO* R0*+ 02 —- ROHO + H0*2 very fast