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 ■ 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 l 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 úžiti ■ moderní technologie (40. léta - 1 t oceli: 60-100 t vody, dnes 6 t vody) ■ zemědělství - zavlažování Nové zdroje Redistribuce Omezení spotřeby Recyklování Atmosféra Anorganické polutanty Kovy - v pevných částicích Plynné-CO, 03, S, N, Cl Reakce S CO + HO H+O2+M HOO' + HOÖ -*-C02+H —»-HOÖ + M -----*■ H202 + 02 H202+hv 2 HO H2S+HO* ->HS+ -H20 HS+Oi -^HOm +S0 SO+O2 -» S02 + O S02 + H202 ->H2SÖ4 Some lransportEd by rivers ío oceans Reakce N o1 + hv->iom o1 + om -> O3 0$ + hv^Oi +0* O3 + A/O -> A/O, + 02 A/02 + 0^> A/0 + 02 A/er 03 + 0^202 I A/O + Oj -Í A/O2 + Oi NO2 +Oj^A/0 + 202 A/ef 20j -> 3O2 NiO+hv^ A/7+O A/> O + O -» A/2 + O2 N>0 + 0-*lNO A/20^ A/i + 0 A/i O + O <=> A/? + O? /Ji/ A/02 A/0? ^A/0 + 02 /7l/ ^A/0> O3 + O <=> 20> A/O? + OH* -> HA/O3 Mř/fc 4c/tf A/Ol + O -» A/O3 A/O2 + A/O3 -> A/? Os A/205 + H:0^2HA/Oí Mhx &£ti Flxallmi In Lightening Der>lri[pqa1inn Klfi:*sp.i-Jří» DĽnLrjiicaliín 4^ m SiDlDDlcal Fixation üiimi S iternal Cycling Organické polutanty Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl C1 Polychlorinated biphenyl (PCB) Cl Cl Cl Cl Cl Cl Hexachlorob enzene [Qop Polyaromatic Hydrocarbon (PAH) Dibenzofuran ©Q§> MM. Kromě výše zmíněných -chlorofluorouhlovodíky CCI3F CFC-11 CCI2F2 CFC-12 Halony CBrCIF2 Halon-1211 CBrF. Halon-1301 Ochuzení stratosférické ozónové vrstvy Pŕirozené reakce - stacionární koncentrace kolem 6 ppm Ochuzení interakcí s chlorofluorovanými uhlovodíky 02 + hv ------^ 2 C) O + 02 + M-------- O3 + M 03 + hv ------* 02 + 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 03 ------*■ 3 02 Ochuzení stratosférické ozónové vrstvy Urychlený rozklad OH + O3 ------*■ H02 + 02 Cl + O3 ------* CIO + 02 H02 + CIO ------*HOCl + 02 HOCI + hv * OH + Cl Net Reaction: 2 03 ------*- Cl + O3 ------** CIO + 02 Cl + O3 ------*■ CIO + 02 3 02 (ClO)2 + M CIO + CIO + 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 ------*-Bi + Cl + 02 Net Reaction: 2 03 ------^ 3 02 CIO*+ NO. CIO NO- CIO N02 + H20 —► HOCI + HN03 CION02 + HCl —*CI2 + HNO3 HOCI + hv HO*+ Cľ Cl2 + hv—►Cľ+ Cl* Cl + H20 —*HCI + HO CF2CI2 + hv —* Cľ + CCI2F* Cľ+ o3—*cio* + o2 CIOT+ O—>Cľ + 02 Fotochemický smog Důležité ingredience: • NOx sluneční světlo výrazné dráždivé účinky uhlovodíky ALKYL NITRLTE FEROXYALKYL NITRATE ALKYL NITRATE PEftOXYLACÉTYL NITRATE EMISSIONS NITROUS ACID Fotochemický smog k Solar Energy r v k ^ J Absorption ol solar energy H02 produces NQanl atomic oxygen. 0. to produce NO** !\ Atomic QKygen» HO1 and Og react 0 J H/-*- witti hydrocarbons to produce hfQhly reacilue hydrocarbon free radicals. A 0 reads with 02 yielding ozone, Oj Hydrocarbon Iree radicate Hydrocarbon fret radicals react lurther with species such as NOj to produce PAN aldehydes and oilier smog components Head Ivb hydrocarbons j Fotochemický smog Denní kolísání 0,5 ■- | 04 0,3 - O) O) C? 0.2 -. 'S 0.1 - 0.0 w: Non-m el bane hydrocarbons ...IIHilli»'11*** 4 + * ■«■«■»«««I«** 1 / s\ s r v*... Oxidant \ •... f ""'tiiiiii,,,!,,,,,!.....m*j.........*■* * ť 1 1 1 1 1 M 4 am fl am Noon 4pm &pm M Time of 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* \ lake 05 and O eq. 5 eq. 6 eq. 7 RH + OH*—H20 + R* _R*+ 02 — RO * very fast ~R0* + NO—N02 + RO* R0*+ 02 — RCHO + H0*2 very fast "R'CHO + OH*—*R'CO*+ H20 _R'CO*+ 02 — R'C(O) O* very fast KE = any hydrocarbon (i.e., CH3CH2CH3 or CH3CH3) O R'CHO = an aldehyde ( R'—ď ) p RCÖ = an acyl radical (R'-C/ ) O R'C(0)Ö2 = an acylperoxy radical (R-CÍ , ) ^0—0 O -> eq. 8 RO(0)02 + N02 R'C(0)02N02 = an acylperoxy nitrate (R'-C' N02 ) xo-ox When R' is a methyl group (CH3—) this substance is called Perony acyl nitrate, or PAN R'C(0)2NO;