WODA

Wprowadzenie

"Wartość wody doceniamy dopiero wtedy, gdy wyschnie studnia" -słowa Benjamina Franklina

Woda jest to związek chemiczny konieczny do podtrzymania funkcjonowania. Pewne drobnoustroje są w stanie przeżyć bez powietrza, natomiast nie ma takiego organizmu, który przeżyłby bez wody. Zatem nie powinno nas zdziwić iż jest ona podstawowym składnikiem wszelkich żywych organizmów.

Teraz przedstawimy ile procentowo woda zajmuje miejsca w organizmach żywych:

- rośliny wodne - nawet 98%

- meduza - 96%

- soczyste owoce - 90 do 95%

- liście roślin - 80 do 90%

- ryby- w przybliżeniu 80%

- człowiek - w przybliżeniu 60%

- rośliny lądowe- 50 do 75%

- drewno - 50 do 60%

Gdyby nie było wody nie byłoby rozwoju cywilizacji. O połażeniu osiedli ludzkich stale miała wpływ dostępność wody słodkiej. Aktualnie w skali światowej ogromne ilości wody zużywa się w rolnictwie oraz w przemyśle. M.in. wyprodukowanie jednego samochodu wiąże się z zużyciem 380 tys. litrów, odzysk kilograma aluminium z rudy - 8400 litrów, natomiast dochłodzenie małej elektrowni konieczne jest zużycie około 5 milionów litrów wody w ciągu dnia. Woda zakrywa około 3/4 powierzchni naszej planety, z czego aż 97% to woda słona, która w ogóle się nie nadaje do spożycia, nawadniania ani do celów przemysłowych (rozpuszczone w niej sole przyspieszają korozję). Zostające 3% jest to słodka woda, na ogół jest ona uwięziona w lodowcach. W prosty sposób dostępna, możliwa do stosowania woda słodka stanowi zaledwie 0,003% wszystkich zasobów wody na naszej planecie. Mimo ogromnego zapotrzebowania na wodę jest ona jednym z źle zagospodarowanych surowców naturalnych. Prosta dostępność wody sprawia, iż jej koszt jest za mały, co powoduje jej marnowanie.

Zwykły Europejczyk zużywa w dziennie 140 litrów wody, z czego ogromną ilość mógłby zaoszczędzić. Poniżej przedstawiamy kilka metod na zaoszczędzenie wody:

- zamiast kąpieli w wannie pełnej wody weź prysznic,

- Zamiast zmywać naczynia pod bieżącą wodą nalej ją do miedniczki czy zatkaj korkiem otwór w zlewie,

- uszczelnij kran oraz toaletę,

- podlewaj kwiaty w ogrodzie deszczówką,

Trzeba również pamiętać, iż przemyślane i rozsądne gospodarowanie wodą spowoduje iż w przyszłości będziemy mieć lepszej jakości i przede wszystkim tańszą wodę.

W ciągu dnia zdrowy, przeciętny człowiek musi pić 2,5L wody. Wodę do organizmu dostarczamy nie tylko w napojach ale również w pokarmach. Natomiast wydalamy ja w formie moczu oraz potu, część natomiast zużywana jest w procesach przemiany materii. W momencie gdy wypijemy za mało wody sprawimy, że organizm się odwodni i zostaną zaburzone procesy życiowe takie jak: krążenie krwi, trawienie, oddychania, wydalania. W rezultacie może doprowadzić do śmierci.

Skażenia wód.

Nieskazitelność wody jest ogromnym kłopotem na skalę światową. W krajach znacznie rozwiniętych nie ma mowy już o już nie tylko o spożywaniu wody prosto z rzeki, ale i jakość wody płynącej z kranu bardzo często budzi wątpliwości. Zanieczyszczenie rzek oraz wód gruntowych, skąd ludzie czerpią wodę pitną ciągle wzrasta. Woda ta, gdzie zresztą spływają ścieki, jest oczywiście czyszczona, ale nawet bardzo posunięte do przodu techniki nie są w stanie wyeliminować wszelkich skażeń. Dodatkowo ścieki, które pochodzą z przemysłu, rolnictwa czy gospodarstw domowych bardzo często pogarszają stan wody. Ren, jedna z ważniejszych rzek Europy, pojemnik wody pitnej dla ponad 20 milionów ludzi, jest jednocześnie jedną z bardziej skażonych na świecie: w ciągu roku dostarcza się do niej ponad 10 tys. ton przeróżnych związków chemicznych. Przeróżne gałęzie przemysłu, w szczególności metalurgiczny, hutniczy, chemiczny, sprawiają, że przedostają się do wody znaczne ilości związków toksycznych: metali ciężkich, arsenu, cyjanków, jak również kadm, który jest ogromnie niebezpieczny dla nerek. Na normalne zanieczyszczeni wód powierzchniowych składają się regularnie skutki wypadków np. pożary fabryk chemicznych. Wodę zanieczyszczają również pewne praktyki dokonywane w rolnictwie. Nawozy sztuczne czy pestycydy, oraz także gnojowica z chlewni, dostarczają do niej azotany. Azotany jako tako same w sobie nie są niebezpieczne, natomiast przekształcone w azotyny są w stanie być ogromnie szkodliwe. Mogą wywoływać m.in. sinice, na którą podatne są głównie niemowlęta. Tak samo jak fosforany, wykorzystywane w proszkach do prania tak i azotany sprawiają także zjawisko eutrofizacji. Zjawisko to powoduje szybki postęp alg oraz roślin wodnych, które zapychają maszyny, które zasilają ją w wodę jak również nadają jej niemiły smak. Także wody powierzchniowe jak i podziemne są już skażone, trzeba, zatem przestać wrzucać do nich szkodliwych odpadów oraz udoskonalić metody oczyszczania. Francja, która niszczy zaledwie 1/3 skażeń, które pochodzą z naszych domostw, zostaje w tej dziedzinie bardzo opóźniona porównując z Wielką Brytanią, Stanami Zjednoczonymi, Szwecją czy Niemcami. Skażenie nie ciągle jednak jest skuteczne: kilka stacji oczyszczania H2O jest już bardzo stara, a ceny procesu będą prawdopodobnie wzrastały razem z potrzebą niwelowania fosforanów, azotanów... Na koniec samo uzdatnianie nie musi być szkodliwe. Aktualnie, by zniszczyć bakterię wykorzystujemy w tym celu różnego rodzaju środki chemiczne, np. ozon (w stacjach bardziej unowocześnionych) albo chlorem stosowanym od 1893 roku, który niestety w reakcji z substancjami humusowymi zamienia się w wodzie w pochodne, które znane są z własności rakotwórczych. W krajach biednych na kłopot skażenia wody składają się trudności dostępu do niej: zaledwie 1/4 ludzi na Ziemi używa wody bieżącej. Jeśli półtora miliarda ludzi nie posiada aktualnie wody pitnej, wówczas aż 1.8 miliardów ludzi, w tym 330 milionów w krajach OECD, nie posiada w domu nawet instalacji sanitarnych. By zaopatrzyć w wodę pitną ludność miejską w trzecim świecie w roku 2003, konieczne są środki finansowe, które znacznie przekraczają możliwości tych krajów. Zatem nie trudno się dziwić, iż problemy powiązane ze złą jakością wody są tam na pierwszych miejscach listy przyczyn umieralności.

Obieg wody w naszym środowisku.

Cała ilość wody w naszym środowisku jest stała. Na skutek właściwości pojawia się w warunkach naturalnych w trzech stanach skupienia woda podlega ciągłemu biegowi. Większa cześć wody jest zagospodarowana w morzach czy oceanach. Lądy uzyskują wodę z opadów atmosferycznych. Pewna część wód opadowych wyparowuje, kolejna część na skutek spływu powierzchniowego dostaje się do cieków wodnych, a z nimi do mórz oraz oceanów, reszta wnika w grunt zasilając wody gruntowe. Woda zatrzymana w glebie powiększa jej wilgotność.

Parowanie wody następuje po pierwsze z powierzchni wód, gleby oraz także z pozostałych organizmów, przede wszystkim z roślin (transpiracja). Para wodna dostaje się do atmosfery, tam następnie razem z deszczem znowu wraca do ziemi. Tak w skrócie można by opisać cykl hydrologiczny, ale my w tej pracy skupimy się na opisaniu ze szczegółami poszczególne etapy.

Parowanie wody.

Woda zaczyna swoje krążenie przedostając się do atmosfery na skutek parowania - przede wszystkim oceanów, później jezior, rzek oraz wilgotnej gleby, jak również przy pomocy transpiracji roślin. Para wodna - jest to niewidoczna gazowa faza wody. W tej formie jest jej najwięcej w atmosferze. Para wodna dostaje się do powietrza na skutek parowaniu wody morskiej oraz słodkiej i wskutek transpiracji roślin, opuszcza je natomiast kondensując się w formie szronu, cząstek budujących chmury albo rosy, które później spadają w formie śniegu albo deszczu. Zmiana fazy ciekłej w gazową, czyli właśnie parowanie potrzebuje wkładu dużej ilości energii, m.in. w formie ciepła, które określane jest mianem ciepła parowania. Zatem, więc procesowi parowania wody towarzyszy proces zabierania ciepła z powietrza albo z wód, które ulegają równocześnie ochłodzeniu. Forma ta ciepła zostaje zachowana w parze w formie utajonego ciepła parowania. W momencie gdy para wodna ulega kondensacji w formie wzajemnego przybliżania się cząstek, skroplona woda oddaje całe nagromadzone ciepło pobrane wcześniej z parowania. Ciepło to bierze udział w nagrzewaniu powietrza. Ciepło, w związku z tym jest zabierane przez parującą wodę od ciał, które otaczają, natomiast oddawane w procesach kondensacji. Roczny dopływ pary wodnej do atmosfery na Ziemi odpowiada średnio warstwie wody o grubości 100cm.

OCEANY

Wyszczególnienie Parowanie Opady Odpływ całkowity

Ocean Atlantycki 104 cm 78 cm - 26 cm

Ocean Indyjski 138 cm 101 cm - 37 cm

Ocean Spokojny 114 cm 121 cm 7 cm

Ocean Arktyczny 12 cm 24 cm 12 cm

ŚREDNIA OCEANÓW 125 cm 112 cm - 13 cm

KONTYNENTY

Wyszczególnienie Parowanie Opady Odpływ całkowity

Europa 36 cm 60 cm 24 cm

Azja 39 cm 61 cm 22 cm

Ameryka Płn. 40 cm 67 cm 27 cm

Ameryka Płd. 86 cm 135 cm 49 cm

Afryka 51 cm 67 cm 16 cm

Australia 41 cm 47 cm 6 cm

Antarktyda 0 cm 3 cm 3 cm

ŚREDNIA KONTYNENTÓW 41 cm 72 cm 31 cm

Większa część parowania dochodzi w ciepłych obszarach równikowych oraz zwrotnikowych, przede wszystkim średnio 20cm; szer. geogr. pd. oraz pn. Są to pasy półstałych antycyklonów, gdzie osiadanie zanosi w dół ciepłe oraz suche powietrze. Parę wodną w atmosferze przenoszą w górę turbulencja oraz prądy konwekcyjne, natomiast w poziomie na ogromne odległości- wiatry. Przy ogromnie silnym oraz długo trwającym prądzie, który występuje w formie chmur albo opadów. W związku z tym woda wyparowana powraca na powierzchnie naszej planety. Średnia zawartość pary wodnej w atmosferze podlega pewnym zmianom, zatem średnia suma opadów w ciągu roku na naszej planecie powinna być równa średniej wartości parowania. W związku z tym średnie roczne opady sięgają rzędu 1000mm; jest to ilość w dużej mierze przekraczająca zawartość pary wodnej w jakimkolwiek punkcie w atmosferze oraz w jakimkolwiek momencie. Parowanie oraz oddychanie są źródłem zaopatrzenia atmosfery w wodę: 84% bierze się z oceanów, natomiast 16% z kontynentów. W momencie gdyby średnia zawartość wody w atmosferze spadła bezpośrednio w formie deszczu, sprawiłoby to światowy opad wynoszący 2,5cm jest to dziesięciodniowy zapas opadów. Dziesięć dni trwa także średni czas przebywania cząstki wody w atmosferze. Mówi to o szybkości krążenia cyklu parowania spływu powierzchniowego oraz opadów: w ciągu roku opady na powierzchnię lądów są 30 razy większe aniżeli skład wilgoci w powietrzu nad lądami w jakimkolwiek momencie. Gdy będziemy rozpatrywać większą część zasobów wodnych możemy zauważyć, iż opady na powierzchnie lądów są krytycznym składnikiem ekosystemu ponieważ większa część słodkiej wody wpływa do oceanów, gdzie jesteśmy w stanie jej zgromadzić. Rozkład przeróżnych form opadów na lądach jest nie równy, jesteśmy w stanie tylko zaobserwować cztery podstawowe jego cechy w skali światowej: podstawowa to istnienie maksimum równikowego, odchylonego w stronę półkuli północnej. Kolejną, w środkowych szerokościach geograficznych, to występowanie regularnych opadów na zachodnich wybrzeżach kontynentów. Następna, to występowanie komór ogromnego ciśnienia w wypalonych obszarach podzwrotnikowych, deszcze tak bardzo rzadko padają, jak również rzadko występują. Nie dziej się to w każdym roku. Na koniec czwartą cechą jest to, że istnieją strefy podbiegunowe, które stają się pustynią arktyczną, na skutek niewielkiej ilości opadów w związku z nagromadzeniem chłodnego oraz suchego powietrza w tych regionach.

W jaki sposób tworzą się deszcze?

Chmury zbudowane są z miliarda małych kropelek wody oraz kryształów lodu. Jedna chmura posiada kilka ton wilgoci. Jedynie w korzystnych warunkach pewna część tej wilgoci spada na nasza planetę w formie deszczu. Krople, które tworzą chmurę tworzą się wówczas, gdy wilgotne oraz ciepłe powietrze zostaje na skutek wędrówki ku górze na tyle chłodne, iż będąca w nim para wodna zostaje skroplona. Krople, na początku małe, gromadzą się na około ziaren kurzu a także pozostałych mikroskopijnych cząsteczek. Podnosząc się razem z prądami powietrza, zderzają się ze sobą a następnie łączą, tworząc coraz to większe krople. Po jakimś czasie są one w stanie być tak ogromne, by spaść ba Ziemię w formie deszczu. Pewne kropelki deszczu tworzą według innej metody. Na początku są one w górnej, zimnej części chmur, gdzie przyjmują formę śniegu albo kryształów lodu. W momencie gdy znajdą się w zalegającym niżej ciepłym powietrzu, ulegają stopnieniu i upadają na nasza planetę w formie deszczu. Przypuszczalnie, co najmniej połowa opadów deszczu tworzy się według tej metody. Bardzo małe kropelki deszczu, zdefiniowane jako mżawka, spadają na nasza planetę bardzo powoli, niejednokrotnie wydaje się nam, że stoją w powietrzu. Duże posiadają nawet 6 mm średnicy i spadają z prędkością 8 metrów na sekundę. Nie uwzględniając rozmiaru, nigdy nie posiadają one kształtu zbliżonego do łzy. Większa część krople jest okrągła, jedynie te bardzo duże są spłaszczone w dolnej części. W naszym środowisku są dwie metody formowania się cząstek opadów. Pierwszy to proces koagulacji, przez który brane pod uwagę jest zderzanie się oraz zlewanie kropel wody upadających z przeróżnymi prędkościami. Tworzy się on, dlatego, iż dużej wielkości kropelki upadają szybciej aniżeli mniejsze i czasami zderzają się z nimi. Prawdopodobieństwo zderzenia uzależnione jest od stosunków rozmiaru kropli. W momencie gdy w chmurze są krople o średnicy 40-60m, a większa część kropli posiada średnice 20m, częstość zderzeń jest duża i wzrasta razem ze wzrostem dużych kropli. Nie ma żadnych wątpliwości, iż w stosunkowo niewielkich chmurach konwekcyjnych nad oceanami strefy międzyzwrotnikowej deszcze powstają tylko przez koagulacje. Zaobserwować można bardzo często deszcze z chmur o podstawie około 600m oraz wierzchołku 3km gdzie temperatura równa jest w przybliżeniu +7°C. Koagulacja uczestniczy również w tworzeniu opadu w pozostałych chmurach, alb trudno jest określić jej znaczenie, gdyż są w stanie występować tutaj także inne procesy.

W jaki sposób powstają śniegi?

Większa część opadów atmosferycznych naszej planety jest postaci śniegu albo deszczu, który tworzy się ze stopionego śniegu w powietrzu. Analizy śnieżynek potwierdziły, iż są one ogromnymi kryształami lodu albo zrostami kryształów. Proces ich tworzenia się nazywa się procesem zlodzenia chmur. Polega on na warunku współistnienia kryształów lodu oraz kropli przechłodzonej wody. Przy temperaturze ujemnej kryształy powiększają swoją objętość, natomiast krople parują. Dochodzi do tego, ponieważ prężność pary nasyconej nad wodą jest znacznie większa aniżeli nad lodem przy takiej samej temperaturze ujemnej. Dzięki temu występuje siła ciśnienia, która przenosi cząstki pary wodnej z kropli na kryształy. Chmury przechłodzone są w atmosferze występują bardzo często. Tworzenie się w takiej chmurze kryształów lodu, przy pomocy efektywnie wpływających jąder zamarzania, zostaje ogromnie naruszona stabilność chmury. Kryształy lodu bardzo szybko wzrastają, natomiast krople parują. Ogromne kryształy po uzyskaniu pewnej wielkości spadają (przez chmurę) zderzając się z przechłodzonymi kroplami oraz pozostałymi kryształami. W momencie zetknięcia się z lodem krople są w stanie zamarzać, natomiast kryształy zlepiać się. Właśnie tak powstają płatki śniegu. Przy stosunkowo małej temperaturze powietrza śnieżynki są w stanie osiągnąć grunt. Zdarza się także, że powietrze po drodze jest tak gorące, iż śnieżynki topią się, dzięki czemu mamy opad deszczu. W górach zaobserwować można czasami śnieg w ich wysokich partiach, natomiast deszcze w niskich partiach. Powstające płatki są w stanie posiadać, zależnie od temperatury oraz wilgotności powietrza, przeróżne formy. Powietrze stanowi 90 procent ich masy, co powoduje, że są świetnymi izolatorami oraz bardzo dobrze tłumią dźwięk. Dzięki temu, że ilość wody, która zawarta jest w 10 - centymetrowej warstwie śniegu jest taka, jak w 1 centymetrze deszczu. Pomimo tego w wielu rejonach świata śnieg jest bardzo ważnym źródło słodkiej wody.

Zjawisko retencji

W momencie gdy opady maja formę śniegu, dochodzi do przerwy między jego spadnięciem a rozprowadzeniem. Trwa to aż do momentu stopnienia śniegu. W skali światowej ogromna retencja wody na powierzchni na naszej planecie jest w marcu-kwietniu, wtedy to na półkuli północnej jest rozległa pokrywa śniegu, natomiast jeziora oraz rzeki są zamarznięte. W październiku poziom morza znacznie wzrasta o 1-2cm ponieważ jak szacuje się, w oceanach jest dodatkowo 7,5*10 cm3 wody. H2O na ogół zostaje na lądzie 10-100 dni, chyba, że włącza się w obieg wód gruntowych, wtedy to zostaje znacznie dłużej. W Wielkim Australijskim Basenie Wód Artezyjskich woda w pewnych pojemnikach zostaje najprawdopodobniej od 20000 lat, chociaż odnajdywano starsze jak i młodsze pojemniki. Retencja zachodzi w kilkunastu formach. Jeżeli woda jest zatrzymana na powierzchni naszej planety, mowa jest o retencji powierzchniowej. Jeżeli natomiast woda zatrzymana jest pod powierzchnią terenu mówi się o retencji podziemnej. Retencja powierzchniowa jest w stanie wystąpić w dwóch formach. Jeżeli opad atmosferyczny był w formie stałej, zatem w formie śniegu albo szadzi, zostaje na powierzchni naszej planety aż do momentu stajania lodu i aż zamieni się w ciekłą wodę. Formą retencji są, zatem pokrywy śniegowe i wszystkie możliwe pokrywy lodowe na powierzchni naszej planety. Woda, która spływa po powierzchni ziemi trafia czasami na zapory, na wzniesienia terenu, które jest w stanie ominąć dopiero aż wypełni obniżenia terenu do wysokości zapory. H2O skupia się, zatem na powierzchni naszej planety tworząc jeziora albo okresowe rozlewiska w dolinach rzecznych. Retencja podziemna opiera się na utrzymaniu H20, która została wsiąknięta przez ziemię. Utrzymanie wody jest zjawiskiem czasowym. Wcześniej lub później woda wraca do obiegu. Zdolność utrzymania wody przez pewien obszar na powierzchni naszej planety nazywa się jego retencyjnością. Stopień retencyjności uzależniony jest od rzeźby terenu, która może ułatwiać ale może także utrudniać spływ wody, od przepuszczalności podłoża, od pokrycia terenu szatą roślinną, czasami nawet w pewnej mierze od klimatu.

Proces wnikania wody

Ogromna ilość wody, która pojawiła się na powierzchni lądów dostaje się w płytkie albo głębokie poziomy litosfery, zatem wnika w podłoże. Jest to realne na skutek małej albo dużej porowatości gleby oraz skał podłoża. Czynnikami, które ułatwiają wnikanie są: porowatość podłoża, jego przepuszczalność, równinność terenu. Czynnikami, które utrudniają wsiąkanie są m.in. : to, że podłoże nie ma wolnych przestworów, stromość stoków, po których woda w prosty sposób spływa, ogromnie bujna roślinność, duża ilość opadów, ich nadmiar, duże temperatury, które potęgują szybkość parowania przy niskiej wilgotności powietrza i za małe temperatury są wstanie doprowadzić wodę do stanu stałego (zamarzanie). Wszelkie te cechy sprawiają to czy woda z powierzchni naszej planety przedostanie się do wód gruntowych czy podziemnych dalej ukierunkowując jej krążenie w biosferze.

Na czym polega transpiracja roślin?

Jak już napisaliśmy na początku na obieg wody w biosferze ma także wpływ transpiracja roślin. Omówimy sobie teraz czego ona dotyczy. Transpiracja polega na wyparowywaniu wody z rośliny. Zachodzi to przeróżnymi metodami (przede wszystkim przez wodniczkę). Rozwarcie aparatów szparkowych sprawia, że zostaje utracona woda. W naszym kraju rośliny bardzo często aparaty szparkowe posiadają otwarte w dzień, natomiast w nocy zamknięte. W dzień przez aparaty szparkowe dochodzi do pobierania tlenu oraz wydzielanie dwutlenku węgla, natomiast w nocy jest proces odwrotny. I właśnie dlatego ruch aparatami szparowymi jest konieczny.

Zakończenie

Krążenie wody w naszym środowisku ma postać wyodrębnionego zamkniętego procesu. Ciągle taki sam zasób wody krąży podlegając równocześnie wszelkim przemianom fazowym. W ujęciu ogólnego bilansu naszej planety cała ilość wody zasilającej ją opadami jest w przybliżeniu równa ilości wody, która paruje w ciągu każdego roku z powierzchni naszej planety. Mimo tego, że roczny opad w zasięgu ogólnoplanetarnym wynosi tyle samo co roczne parowanie to jednak dla wszystkich miejscowości na naszej planecie prawidłowość ta przestaje być słuszna. Tak np. w pewnych obszarach oceanów opad znacznie przewyższa parowanie, w czasie gdy w pozostałych parowanie jest dużo większe od opadów. To zjawisko nadmiarów oraz niedoborów wody jest wyrównane na skutek cyrkulacji wód oceanicznych na ich powierzchni albo w formie prądów głębinowych, tak, że poziom morza prawie się nie zmienia. Różnice pomiędzy opadami a parowaniem nazywa się odpływem całkowitym. Ujemna wartość odpływu mówi o tym, iż parowanie jest dużo większe aniżeli opad. Nadmiar odpływu w jednym miejscu powoduje wyrównanie się jego niedoborem w innym, w taki sposób, że ogólny bilans całkowity wynosi 0. Przykładowo na Morzu Arktycznym opady przewyższają parowanie oraz nadmiar wody przepływa do Atlantyku, co powoduje wyrównanie tam jej deficyt. Na wszelkich kontynentach, przede wszystkim w Ameryce Południowej, opady przewyższają parowanie oraz odpływ całkowity, powoduje wyrównanie deficytu na oceanach.

Istotnym czynnikiem światowego obiegu wody w przyrodzie są jej zapasy zgromadzone w lodowcach. Powstawaniu lodowców asystuje obniżenie się poziomu mórz, natomiast ich topnieniu - wzrost tego poziomu. Aktualnie lodowce zakrywają w przybliżeniu 10% powierzchni Ziemi. Gdyby cała ta pokrywa lodowa stopniała oraz spłynęła do oceanów powstałaby warstwa wody, która miałaby grubość 57m.

POWIETRZE

Wprowadzenie

Poza wodą większej części żywych organizmów konieczne do życia jest także powietrza. Powietrze jest to powłoka gazowa, która nie posiada zapach ani koloru, jest to mieszanka gazów nazywana atmosferą, która złożona jest w 78% z azotu, natomiast w 21% z tlenu, gazów szlachetnych, dwutlenku węgla-0,03% i pary wodnej jak również z zanieczyszczeń, które są pochodzenia organicznego oraz mineralnego. Jest ona warstwą grubości od 8km do 18 km, ciągle w ruchu, warstwę która otacza Ziemie. To, że powietrze istnieje możemy zauważyć gdy oddychamy i gdy wieje wiatr. Stałe wirowanie oraz wędrowanie powietrza sprawia, że mamy zmiany pogody.

Powietrze niezwykle rzadko jest całkowicie suche, gdyż posiada parę wodną. Bez niej nie mogłyby istnieć chmury, nie byłoby deszczu oraz życia na naszej planecie.

Skażenia powietrza.

Skażenia powietrza są podstawowymi przyczynami światowych zagrożeń środowiska. Bardzo często oraz najbardziej skażają atmosferę: dwutlenkiem siarki, tlenkami azotu czy pyłami. Powietrze skażają, wszelkie substancje gazowe, w stanie stałym albo ciekłym, które jest w powietrzu w ogromnych ilościach aniżeli ich średnia zawartość. Ogólnie skażania powietrza podzielić można na pyłowe oraz gazowe. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) określa powietrze skażone jako takie, którego zawartość chemiczna może ujemnie zadziałać na zdrowie człowieka, roślin czy zwierząt, jak również na pozostałe fragmenty przyrody (wody, gleby). Skażenia powietrza są bardzo często niebezpieczne, chyba najbardziej ze wszelkich skażeń, ponieważ są mobilne oraz są w stanie zanieczyścić na ogromnych terenach praktycznie wszelkie fragmenty środowiska. Podstawowymi źródłami skażeń są: uprzemysłowienie oraz wzrastająca liczba ludności, przemysł energetyczny oraz motoryzacja znacznie pogorszyły jakość naszego powietrza. Wzrastające zamówienie na energie zrobiło ze spalania podstawowe źródło skażeń atmosferycznych pochodzenia antropogenicznego. Najistotniejsze z nich to: ozon (O3) troposferyczny, ołów (Pb), pyły, dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO2),. Antropogennymi źródłami skażeń powietrza są np.: cementownie, składowiska surowców oraz odpadów, motoryzacja chemiczna konwersja paliw, wydobycie oraz transport surowców, przemysł chemiczny, rafineryjny oraz metalurgiczny. Naturalne źródła skażeń powietrza to np.: pewne procesy biologiczne, pożary lasów czy stepów wybuchy wulkanów, erozja wietrzna skal, pył kosmiczny. Skażenia powietrza są pochłaniane przez ludzi przede wszystkim podczas oddychania. Są przyczyną powstawania schorzeń układu oddechowego, jak również zaburzeń reprodukcji oraz alergii. W środowisku kulturowym człowieka skażenia powietrza sprawiają, że powstają korozje metali oraz materiałów budowlanych. Wpływają niekorzystnie także na świat roślinny, zaburzając procesy fotosyntezy, transpiracji oraz oddychania.

Rozróżniamy trzy podstawowe źródła wysyłania skażeń do atmosfery:

1. Punktowe - są to przede wszystkim ogromne zakłady przemysłowe wysyłające, tlenku węgla, metale ciężkie, pyły, dwutlenku siarki, tlenku azotu.

2. Powierzchniowe (rozproszone) - są to małe zakłady przemysłowe wysyłające przede wszystkim pyły, dwutlenek siarki paleniska domowe, lokalne kotłownie.

3. Liniowe - są to podstawowe skażenia komunikacyjne, które odpowiadają za wysyłanie metali ciężkich (głównie ołów), tlenków azotu, tlenków węgla.

Rozróżniamy dwa podstawowe skutki skażeń powietrza:

a) Kwaśny deszcz

"Kwaśne deszcze" są to opady atmosferyczne, gdzie w kropelkach zawarty jest kw. siarkowy, który powstaje w atmosferze skażonej tlenkami siarki ze spalania zasiarczonego węgla. Wpływają one powiększenie się umieralności niemowlaków oraz osłabienia płuca, sprawiają, że tworzą się zakwaszania rzek, jezior, niszczy się flora oraz fauna, następują degradacje gleby, ulegają uszkodzeniu zabytki architektury.

Smogi

Skażenie powietrze posiadające ogromne stężenia pyłów oraz szkodliwych gazów, których źródłem jest przede wszystkim motoryzacja oraz przemysł. Rozróżniamy dwa typy smogu:

1) Smog typu Los Angeles, jest w stanie pojawić się od lipca do października przy temperaturze 24¸35°C. Sprawia, że na drogach pojawia się graniczenie widoczności do 0,8 ¸1,6 km (powietrze ma kolor brązowy). Podstawowymi skażeniami są: ozon, pyły przemysłowe, tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne. Dla wyprodukowania smogu tego rodzaju niezbędne jest mocne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie mają dużego znaczenia.

2) Smog typu Londyńskiego, jest w stanie pojawić się w zimie przy temperaturze -3¸5°C. Sprawia ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu m. Podstawowymi skażeniami powietrza są: pyły, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki. Smog sprawia, że u człowieka mogą wystąpić zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry, duszność, łzawienie. Jest w stanie wywrzeć także ogromne działanie korozyjne na przyrodę.

Dziura ozonowa oraz efekt cieplarniany

Atmosfera

Powietrze atmosferyczne w 99,9% złożone jest z takich gazów jak: azot, tlen, dwutlenek węgla czy argon. 1% procent stanowią taj zwane gazy szczątkowe. Proporcje oraz stężenia wszelkich gazów, które stanowią powietrze, są przeróżne na różnych wysokościach geograficznych, a także zależne od regionu, temperatury oraz jeszcze paru czynników. Gazy szczątkowe jak się dowiedzieliśmy, mogą one pełnić również strategicznie istotną rolę dla funkcjonowania na naszej planecie. Jeden z nich to na przykład ozon. W dolnej warstwie atmosfery nazywanej stratosferą, są bardzo korzystne warunki dla tworzenia się ozonu- czyli tlenu trójatomowego O3,(o konstrukcji pierścieniowej). Bardzo cienka warstwa tego gazu oplata naszą planetę, nazywa się tę warstwę "powłoka ozonową". Powłoka ozonowa posiada taką zaletę, iż redukuje część promieniowania ultrafioletowego, które dociera do powierzchni naszego globu. Wiemy już, iż Słońce jest źródłem życia, gdyż dzięki niemu Ziemia posiada ciepło oraz światło. Ale razem z pożądanymi przez nas typami promieniowania, do naszej planety wysyłane jest również ogromna ilość skażeń - szkodliwych typów promieniowania. W związku z zachodzącymi na Słońcu reakcjami termojądrowymi tworzy się całe spektrum promieniowania, promieniowanie widzialne, które tworzy się w zewnętrznej warstwie nazywanej fotosferą, stanowi jedynie w przybliżeniu 5% ogółu wypromieniowanej energii. Pozostałą część w większej części stanowi promieniowanie cieplne (podczerwone), a także ogromne ilości promieni rentgenowskich, ultrafioletu oraz promieniowania jądrowego. Atmosfera ziemska jest w stanie uchronić na powierzchni życie przed oddziaływaniem niebezpiecznych typów promieniowania, a także ogranicza wahania temperatury. Większość ciepła, które dociera do nas ze Słońca, ulega odbiciu, przez atmosferę zostaje natomiast pewna część ciepła, która później dochodzi do powierzchni i tam wówczas zostaje odbita do atmosfery. Gdy dotrze do atmosfery znowu nastąpi częściowe odbicie w kierunku powierzchni, pozostała część ciepła wypromieniowana w przestrzeń kosmiczną. Wokół Ziemi ciągle obiega pewna ilość ciepła. Ciepło nim ulegnie wypromieniowaniu w przestrzeń, kilkakrotnie ulegnie odbiciu między powierzchnią, a atmosferą. To zjawisko powoduje, że wszystkie zmiany temperatury odbywają się stopniowo. Gdyby z jednak były jakieś powody na skutek których atmosfera nagle by zanikła, wówczas dobowe wahania temperatury na naszej planecie były by tak drastyczne, że życie na naszej planecie przypuszczalnie w całości by wymarło. Jeżeli natomiast jakiś organizm byłby odporny na zmiany temperatury, to i tak nie przeżyłby promieniowania kosmicznego, które by go zabiło. Niewielkie prawdopodobieństwo jest jednak, by atmosfera znikła w całości, jednak jest ona w stanie się zmienić, które działają na klimat w niekorzystnie. Sztucznie zmodyfikowany przez działalność człowieka skład powietrza, cechuje się dużą zdolnością do trzymania ciepła w atmosferze. Ludzie przez kilkanaście lat nie zdawali sobie sprawy z roli, jaką pełni atmosfera ziemska, i jak ogromnie jest ona delikatna.

Ozon, skąd się on w ogóle bierze?

Cząsteczki ozonu tworzą się na skutek oddziaływania promieniowania ultrafioletowego, równocześnie podczas tego procesu pewna ilość promieniowania ultrafioletowego jest wchłaniana. Ozon jest cząsteczką bardzo nietrwałą- tworzy się tylko w pewnych specyficznych okolicznościach i na bardzo krótki okres czasu, później rozbija się na tlen jednoatomowy. Tlen atomowy jest bardzo agresywny, co oznacza, że ma ogromną zdolność do łączenia się z pozostałymi atomami, mogą to być na przykład atomy tlenu, co powoduje utworzenie się tlenu dwuatomowego, albo ozonu. Jeżeli natomiast utworzą się inne atomy, o dużo większej sile wiązania, wówczas złączą się z wolnym tlenem, a co za tym idzie, przeciwdziałają tworzeniu się ozonu.

Wróg i przyjaciel "efektu cieplarnianego".

Bardzo liczną grupą związków, które uznawane są za potencjalnie groźne dla powłoki ozonowej i korzystne dla efektu cieplarnianego, stanowią czynniki chłodnicze- zwane inaczej "freony". Do bardzo często spotykanych czynników chłodniczych zaliczamy: dwutlenek węgla (CO2), związki węglowodorów, amoniak (NH3). Związki węglowodorów są bardzo szeroko stosowane w małych maszynach chłodniczych oraz klimatyzacyjnych. Jako związki węglowodorowe stosowane są również gazy palne. W pewnych proporcjach ich mieszanki z powietrzem atmosferycznym są eksplodujące. Na skutek zastąpienia atomów wodoru chlorem, fluorem, albo bromem jesteśmy w stanie otrzymać gazy niepalne. Freony są związkami trwałymi jedynie w pewnych warunkach, są nietoksyczne oraz niepalne, natomiast po zwolnieniu się do górnych warstw atmosfery ulegają rozpadowi, w wyniku rozpadu uwalniany zostaje chlor, który bardzo łatwo można złączyć z tlenem, przez co zapobiegniemy tworzeniu się ozonu. Bierze się to z tego, iż nie wszelkie freony są niebezpieczeństwem dla warstwy ozonowej, jednak niosą one ze sobą liczne jeszcze niebezpieczeństwa. Dzięki temu, właśnie freony spowodowały wiele ogromnych zmian w atmosferze, gdyż przez dziesiątki lat nikt nie zdawał sobie sprawy z ich niebezpiecznego oddziaływania. Kłopot odkryto w latach 70-tych, pomimo nagłośnienia kłopotu, zastosowane regulacje, które zakazywały wykorzystania freonów wprowadzono dopiero 1.08.1991 roku , natomiast 1.1.1995 roku wprowadzono zakaz wysyłania tych gazów do atmosfery. Czas przemieszczania się freonów do stratosfery jest równy w przybliżeniu 30 lat, możemy, więc być pewni, iż powłoka ozonowa będzie degradowana co najmniej jeszcze 20 lat. Tym bardziej, iż nie wszelkie państwa zaakceptowały oraz wprowadziły w życie stosowne regulacje- napisane wcześniej daty obowiązywały jedynie dla Niemiec. Nasz kraj wprowadził je trochę później, jeżeli chodzi na przykład o Stany Zjednoczone (de facto jeden z większych producent freonów na świecie) to przez wiele lat ignorowały wszystkie proekologiczne zalecenia.

Następnym kłopotem jest efekt cieplarniany

Pod określeniem efekt cieplarniany rozumiemy częściowe ogrzanie dolnych warstw atmosfery. Strumień ciepła słonecznego, który dochodzi do powierzchni naszej planety jest w pewnej części odbity. Pewna ilość strumienia pozostaje na powrót skierowana w wszechświat. Jeszcze inna część jest odbijana przez atmosferę, a następnie kierowana ku naszej planecie. Przy pomocy takiej metody pomiędzy powierzchnią naszego globu a atmosferą jest w ruchu pewna ilość ciepła. Powoduje to utrzymanie temperatury około +130C powierzchni ziemi. Freony jak również pozostałe gazy śladowe, które są w atmosferze, zatrzymują odpływ ciepła z ziemi, co powoduje nagrzanie powierzchni zewnętrznej naszej planety. Ważną w tym rolę pełni również obecność dwutlenku węgla, na temat którego toczą się ciągłe dyskusje, w związku ze zastosowaniem paliw pochodzenia organicznego. Wcześniej pisaliśmy o bardziej bezpośrednich przyczynach degradacji atmosfery, nie jesteśmy jednak w stanie wyczerpać tematu, nie przyglądając się pozostałym fragmentom globalnego ekosystemu.

Niekontrolowane wycinanie lasów jest częściową przyczyną pogłębiania się efektu cieplarnianego, gdyż spada zapotrzebowanie na umieszczony w atmosferze dwutlenek węgla. Przez kilka lat nie doceniano funkcji, jaką spełnia flora morska w procesie wyrobu tlenu, a poza tym nikogo nie interesowało w jakiej kondycji są nasze rośliny, które zamieszkują nasze oceany czy morza. Na koniec bardzo ważny wróg przyrody - brak zainteresowania. Już wyjaśniamy co chodzi. Tylko, że jeśli nie wiadomo o co chodzi to chodzi o pieniądze. Czasami przedsiębiorstwom o wiele bardziej opłaca się płacić kary za skażenie środowiska, aniżeli dokonywać modernizacji swoich maszyn. Koncerny naftowe nie są zainteresowane postępem ewentualnych układów zasilania samochodów. Oznaczałoby to spadek zapotrzebowania na produkty ropo podobne, a co za tym idzie zmalałyby zyski takiego koncernu. Za dosłowny przykład może być na przykład prowadzona niedawno kłótnia o dodatki organiczne do paliw. Podane do wiadomości, a co za tym idzie świadome wprowadzenie ludzi w błąd społeczeństwo zareagowało paniką na przedstawiony projekt, mimo, iż rzekome destrukcyjne dodatki wpływają na paliwo, na trwałość silników, jest oczywiście kłamstwem. W konsekwencji wszystkie proekologiczne koncepcje takie jak samochody z napędem hybrydowym, ogniwa paliwowe, pojazdy zasilane energią słoneczną, są realizowane w skali mikro. Aktualnie po całym świecie przemieszczą się co jedynie CZTERY modele samochodów z fabryczną instalacją zasilania gazem (producent pod rygorem utraty uprawnień gwarancyjnych zakazał przerabiać pojazdy we własnym zakresie). Trzeba dodać także, iż wszelkie te fenomeny, zaliczyć można do kategorii tak zwanych "econoboxów" (małych samochodów, które spalają łyżkę paliwa na 100 km), nikt nie trudzi się we wprowadzanie nowinek do normalnych samochodów- nic nie słychać o projektach modernizacji lokomotyw spalinowych, morskich środków transportu, samochodów ciężarowych (za wyjątkiem transportu miejskiego). Ciekawe rzeczy można się dowiedzieć gdy przyjrzymy się korzyścią usprawnień pojazdów, które z założenia w ciągu roku pokonują dystans 20 do 30 tysięcy kilometrów, spalając średnio 6 litrów /100km, porównując do ciężarówek, z której kierujący prawie nie wychodzi, pokonuje ciągu roku ponad 100 tysięcy kilometrów, spalając przy tym do 40 litrów /100km. Każdy się chyba ze mną zgodzi, że te wszystkie wysiłki inżynierów odtruwających motoryzacje, są dokonywane raczej na pokaz oraz dla reklamy. Działania przez nich dokonywane takie jak, np.: wprowadzanie następnych, bardziej rygorystycznych norm wysyłania spalin, przypomina bardziej przysłowiowe leczenie brudu pudrem, aniżeli ochronę przyrody. Na tym skończymy nasze rozważania na temat motoryzacji. Znaczne ilości dwutlenku węgla, jak również innych przeróżnych skażeń są wysyłane z systemów ogrzewania. Od kilkunastu lat jest przepis budowlany, który zakazuje budowanie indywidualnych kotłowni opalanych węglem. Jednocześnie wprowadzono system ulg oraz refundacji ekologicznych systemów grzewczych. Niestety nie poszło to w parze z propozycja wprowadzenia akcyzy na olej opałowy oraz podwyżkami cen energii elektrycznej, co doprowadziło do nieopłacalności wydobycia już skonstruowanych kotłowni. Jest kilka możliwości, iż wysokosprawne kotły na olej opałowy, skonstruowane do ogrzewania szpitali, albo szkół, niszczeją w momencie gdy nie są używane ze względów ekonomicznych. Tak samo jest z ogrzewaniem elektrycznym, i to w kraju, który podobno cierpi na nadprodukcję energii elektrycznej. Dalsze rozważania nie mają już sensu zatem zamiast "łatać dziurę ozonową" sprzedawane są kremy z filtrem UV.