Znečištění životního prostředí Voda Typy polutantů Chemické Anorganické ■ Živiny (dusičnany, fosfáty) ■ Těžké kovy ■ Radionuklidy Organické ■ DCE, TCE, PCE ■ Herbicidy, pesticidy ■ Ropné uhlovodíky, PAH Fyzikální ■ Sedimenty ■ Termální Biologické 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 ■ 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 ■ 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 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 užití ■ moderní technologie (40. léta - 1 t oceli: 60-100 t vody, dnes 6 t vody) ■ zemědělství - zavlažování Nové zdroje Redistribuce Omezení spotřeby Recyklování Atmosféra Reakce S Anorganické polutanty Kovy - v pevných částicích Plynné-CO, 03, S, N, Cl K Rainfall, dry deposition* and sbSQTblion over oceans CO+HO H+02+M HOO' + HOÖ C02 + H —^HOO + M -*■ H202 + 02 Sulfates H202 + hv 2 HO $43 salt lion wind and wave H2S+HOm ^HS+ -H20 HS+02 -^HOm +S0 SO+Ot ^SO? + 0 SO? +H2Ü2 -> H2SO4 Some sullur transported by H vers lo oceans ReakceN o1 + hv^iom o1 + om -> o3 O3 + /7l/h> O2 + O O3 + a/O -J a/o, + O7 a/0> + 0^ a/O + O? a/ef 03 + 0^202 /VO + O3 -J a/02 + 02 NO7 + Oj -> NO + 2O2 Net 2O3 -> 3O2 a/7O + i?rl a/2 + O a/iO + O^ a/2 + O7 A/>0 + 0h>2A/0 aa O « a/2 + o a/20+ 0« a/2 + o? -^Ua/o+o. ^A/0^ A/o2 A/02 03 + 0« 202 NOj + OH* ->HNC>3 Nitric Acid NOi + O^ A/O3 A/0: + A/O3 -I A/2C* MO* + H20-> 1HN03 Nitric Acid Organické polutanty Polychlorinated biphenyl (PCB) Polyaromatic Hydrocarbon (PAH) CI Kromě výše zmíněných -chlorofluorouhlovodíky CCI3F CFC-11 CCI2F2 CFC-12 Halony CBrCIF2 Halon-1211 CBrF3 Halon-1301 Ochuzení stratosférické ozonové vrstvy Přirozené reakce - stacionární koncentrace kolem 6 ppm Ochuzení interakcí s chlorofluorovanými uhlovodíky 02 + hv -* 2 O O + 02 + M-- 03 + M 03 + hv -* o2 + O 03 + NO -N02 + 02 N02 + O -*■ NO + 02 Net. Reaction: 03 + O -*- 2 02 03 + NO ->~ N02 + 02 N02 + 03 -^ NO + 2 02 Net Reaction: 2 03 -*■ 3 02 Ochuzení stratosférické ozonové vrstvy Urychlený rozklad OH + 03 -*■ H02 + 02 Cl + 03 -*■ CIO + 02 H02 + CIO -*HOCl + 02 HOC1 + hv ^ OH + Cl Net Reaction: 2 03 -* 3 02 CI + 03 -* CIO + 02 CI + o3 -^ CIO + o2 CIO + CIO + M-- (C10)2 + M (C10)2 + hv -^ ci + ClOO ClOO + M -* CI + 02 + M Net Reaction: 2 03 -*■ 3 02 CI + 03-- CIO + 02 Br + 03 -^BrO + 02 BrO + CIO -**Br + CI + 02 Net Reaction: 2 03 -*■ 3 02 CIO* + N02* — CIO N02 CIO N02 + H20 —■* HOCI + HN03 CION02 + HCI — Cl2 + HNO^ HOCI + hv — HO* + Cľ Cl2 + hv—*CI*+ Cľ CI + H20 —HCI + HO CF2CI2 + hv —* Cľ + CCI2F* cr+ o3—*cio* + 02 CIO" + O —Cľ + O, Fotochemický smog Důležité ingredience: sluneční světlo výrazné dráždivé účinky uhlovodíky ALKYL NITRITE [ RÖWO j PERÜXYALKU NITRATE ALKYL NITRATE PEROXYLACÉUL NITRATE +ttv +0, fO(3P). ■ RÖ7. -iRCO EMISSIONS NITROUS ACID PEROXYNITRIC ACID +NH3 Fotochemický smog Solar Energy \^ rnpui ■ NO reacls wilhCU gr R02" to produce N0Z* Absorption ol $olar energy H02 produces NO and atomic oxygen. 0. J /t\ /jp ^ Atomic oxygen, HO1 and 03 react °3with hydrocarbons to produce highly ^ reactive hydrocarbon free radicals. A wiih 0, yielding ozone, 0^ Hydrocarbon free radicals T Hydrocarbon tree radicals Hydrocarbon free1 radicals react lurther with species such as N02 to produce PAN, alrJehydeSi and oiher smog components Reactive hydrocarbons Fotochemický smog Denní kolísání Tíme a f Day 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'+ H20-*2 0H* Make O 3 and O eq. 5 eq, 6 eq. 7 RH + OH*—H20 + R* R€+ 02 -+ RO* very fast ROJ + NO — N02 + RO R0*+ 02 —- R'CHO + H0*2 very fast R'CHO +■ OhT— R'CO* + H20 R'CO*+ 02 —- R'C(O) Oj very fast RH = any hydrocarbon (i.e., CH3CH2CH3 or CH3CH3) 0 R'CHO = an aldehyde ( R'— C' ) "H R'CCi = an acyl radical (R'-C/ ) O eq. 8 R:C(0)0" + N02 R'C(0)02 = an acylperoxy radical (R1—CN . ) Q R'C(0)02N02 = an acylperoxy nitrate (R'-C^ N02 ) No-o/ When R' is a methyl group (CH3—) this substance is called Peroxyacyl nitrate, or PAN R'C(0)2N02