H2O

Woda jest niezbędna wszelkim organizmom funkcjonujących na naszej planecie. Gdyby nie było wody nie powstałoby by życie. Dla pewnej części zwierząt jest ona środowiskiem życia. Jest ona także głównym elementem wszelkich żyjących komórek. Jest konieczna we wszelkich procesach przemiany materii. Ciało człowieka zawiera od 58% do 65% wody, ryby posiadają w przybliżeniu 80%, natomiast rośliny lądowe mają od 50% do 75%, rośliny wodne mogą posiadać do 98%!!!W czasie dnia zdrowy, dorosły człowiek musi wypić 2,5L płynów. Wodę do organizmu dostarczamy w jedzeniu czy piciu natomiast wydalany jest w formie moczu oraz potu, pewna ilość natomiast wykorzystywana jest w procesach przemiany materii. Gdy będziemy spożywać za małą ilość wody spowoduje odwodnienie organizmu i zaburzenie procesów życiowych: krążenia krwi, wydalania, trawienia czy oddychania. Może także przyczynić się do śmierci.

Skażenia wód.

Czystość wody jest poważnym problemem w skali światowej. W krajach rozwiniętych nie ma mowy już nie tylko o piciu wody od razu z rzeki, jak również jakość wody płynąca z kranu na ogół budzi wątpliwości zanieczyszczenia rzek czy wód gruntowych, z których ludzie czerpie wodę pitną ciągle wzrasta. Woda ta, do której dodatkowo spływają ścieki, jest rzeczywiście oczyszczana, ale nawet bardzo nowoczesne techniki nie są w stanie zminimalizować wszelkich skażeń. Dodatkowo ścieki, które biorą się z rolnictwa, gospodarstw domowych, przemysłu znacznie pogarszają stan wód. Ren, który jest najważniejszą rzeką Europy, pojemnik wody pitnej dla 20 mln osób, jest jednocześnie jedną z najbardziej skażonych na świecie: w ciągu roku dostarcza się do niej ponad 10 tys. ton różnorodnych substancji chemicznych. Różnorodne gałęzie przemysłu, w szczególności metalurgiczny, chemiczny czy hutniczy sprawiają przedostanie się do wody kilku materiałów szkodliwych: cyjanków, metali ciężkich, arsenu. Nie wszyscy wiedzą, że kadm jest szkodliwy dla nerek. Na normalne skażenie wód powierzchniowych nakładają się skutki wypadków np. pożary fabryk chemicznych.

Wodę zanieczyszczają również pewne praktyki wykorzystywane w rolnictwie. Nawozy sztuczne oraz pestycydy, oraz także gnojowica z chlewni, dostarczają jej azotany. Azotany same jako tako nie są szkodliwe, natomiast jeśli je przekształcimy w azotyny wówczas są w stanie stwarzać ogromne zagrożenie powodując np. sinice na którą narażone są w szczególności niemowlęta. Tak samo jak fosforany, wykorzystywane w proszkach do prania tak samo jak azotany powodują także zjawisko eutrofizacji, co oznacza szybki rozwój alg oraz roślin wodnych, zapychających maszyny zasilające w wodę oraz nadających jej niemiły smak.

Także wody powierzchniowe oraz i podziemne są już skażone, trzeba więc skończyć z wrzucaniem do nich szkodliwych odpadów, jak również unowocześnić typy oczyszczania. Francja, niwelująca zaledwie 1/3 skażeń, które pochodzą z gospodarstw domowych, zostaje w tej dziedzinie bardzo do tyłu porównując ją, np. z Wielką Brytanią, Stanami Zjednoczonymi, Szwecją oraz Niemcami. Czyszczenie nie koniecznie jest skuteczne: kilka stacji uzdatniania wody jest znacznie przestarzała, natomiast ceny procesu będą prawdopodobnie wzrastały razem z usuwaniem fosforanów, azotanów. Natomiast samo uzdatnianie nie może być niebezpieczne. Aktualnie, by zniszczyć bakterię wykorzystujemy różnego rodzaju środkami chemiczne, np. ozonem (w stacjach najnowocześniejszych) albo chlorem stosowanym od 1893 roku który czasami w reakcji z substancjami humusowymi przekształca się w wodzie w pochodne, które posiadają własności rakotwórczych.

Natomiast w biednych krajach na kłopot skażenia wody składają się również problem dostępuj do niej: zaledwie 1/4 ludności naszej planety używa bieżącej wody. Jeśli półtora miliarda ludzi nie ma aktualnie wody pitnej, związku z tym aż 1.8 mld ludzi, w tym 330 mln w krajach OECD, nie posiada nawet instalacji sanitarnych. By zaopatrzyć w wodę pitną mieszkańców w trzecim świecie w roku 2003, konieczność środków finansowych, które przekraczają możliwości tych krajów. Trudno się, więc dziwić, iż choroby, które wynikają ze złej jakości wody są na pierwszych miejscach listy przyczyn umieralności.

Obieg wody w przyrodzie.

H2O w przyrodzie jest ciągle w ruchu, zmieniając stan skupienia oraz obiegając między atmosferą, a powierzchnią naszej planety oraz litosferą. obieg wody spowodowane jest przede wszystkim przez podstawowe czynniki : energię parowania słonecznego oraz siłę ciężkości . Energia słoneczna sprawia parowanie z wolnej powierzchni wody: z rzek, jezior, oceanów, mórz jak również wód, które występują w glebie , roślinach , zwierzętach oraz gruncie.

Woda w postaci pary wodnej wnika do atmosfery, gdzie przemieszcza się razem z prądami powietrza - czasami na ogromne odległości. Faza atmosferyczna w cyklu krążenia kończy się deszczem. Deszcz spadający na ziemię zaczyna fazę kontynentalną, która obejmuje spływ powierzchniowy, ewentualne infiltrację wody oraz odpływ podziemny. Bieg zatrzymania, jak również zwolnienia obiegu wody w jej naturalnym krążeniu nazywane jest retencją. Zauważamy retencję powierzchniową, np. jeziorną, lodowcową, śniegową, lodową, rzeczną i retencję podziemną: wód wgłębnych oraz głębinowych, glebowa, gruntową. Bardzo interesującym oraz istotnym procesem, który zachodzi w procesie obiegu przyrodniczego wody jest infiltracja - polega się ona na przeniknięciu, wsiąknięciu wody opadowej albo powierzchniowej w litosferę. Globalnej infiltracji na lądach podlega w przybliżeniu 20% opadu, 17,4% spływu powierzchniowego, jak również 62,6% spływu powierzchniowego. Dla naszego kraju procent infiltrujących wód opadowych wynosi w przybliżeniu 18,2%, w związku z czym 19,3% infiltracji opadów w europie zachodniej oraz środkowej, w strefach wydobycia węgla infiltracja osiąga w przybliżeniu 505 np. Górny Śląsk.

POWIETRZE

Poza wodą wszelkim istotom żyjącym na Ziemi niezbędne do życia jest także powietrze. Jest to powłoka gazowa, która nie ma żadnego koloru, jest bezwonna mieszanką gazów nazywaną atmosferą, złożoną z azotu w 78 procentach, tlenu w 21 procentach, gazów szlachetnych, dwutlenku węgla (0,03 procent) jak również pary wodnej oraz skażeń pochodzenia organicznego oraz mineralnego. Jest ona warstwę o grubości od 8km do 18 km, ciągle w ruchu, warstwę otulającą Ziemie. Istnienie powietrza możemy zauważyć w momencie oddychania albo gdy wieje wiatr. Stałe wirowanie oraz przemieszczanie się powietrza powoduje, iż pogoda nam się zmienia.

Powietrze niekiedy jest całkowicie, gdyż w skład jego wchodzi para wodna. Bez nie mogłyby istnieć chmury, nie byłoby deszczu i przede wszystkim nie byłoby życia na naszej planecie.

Skażenia powietrza.

Skażenia powietrza są podstawowymi powodami światowych zanieczyszczeń naszego otoczenia. Bardzo często a także najbardziej skażają atmosferę: tlenki azotu pyły jak również dwutlenek siarki,.

Powietrze skażają, wszelkie substancje gazowe, w stanie stałym albo ciekłym, które są w powietrzu w ilościach znacznie większych aniżeli ich średnia zawartość. Skażenia powietrza podzielić można na pyłowe oraz gazowe. Światowa Organizacja Zdrowia określa powietrze skażone jako takie, gdzie zawartość chemiczna może ujemnie wpłynąć na zdrowie zwierząt, roślin czy ludzi, jak również na inne elementy naszego otoczenia (wody, gleby).

Skażenia powietrza są najbardziej szkodliwe ze wszelkich znanych skażeń, ponieważ są jako jedyne prawie mogą się bez problemu rozprzestrzeniać. Są w stanie również zakazić na ogromnych terenach prawie wszelkie elementy środowiska. Podstawowymi źródłami skażeń są: uprzemysłowienie oraz rosnąca liczba ludności, przemysł energetyczny oraz motoryzacja bardzo pogorszyły jakość powietrza. Wzrastające zamówienie na energie sprawiło że podstawowe źródło skażeń atmosferycznych jest pochodzenia antropogenicznego. Najważniejsze z nich to: ozon (O3) troposferyczny, ołów (Pb), pyły, dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO).

Antropogennymi źródłami skażeń powietrza są np.: składowiska surowców oraz odpadów, motoryzacja chemiczna konwersja paliw, wydobycie oraz transport surowców, przemysł chemiczny, rafineryjny i metalurgiczny, cementownie. Naturalne źródła skażeń powietrza to m.in.: część procesów biologicznych, pożary lasów oraz stepów, wybuchy wulkanów, erozja wietrzna skal, pył kosmiczny. Skażenie powietrza są pochłaniane przez człowieka przede wszystkim podczas oddychania. Są przyczyną pojawiania się schorzeń układu oddechowego, jak również zaburzeń reprodukcji oraz alergii. W otoczeniu kulturowym ludzi skażenia powietrza powodują korozje metali oraz materiałów budowlanych. Wpływają one niezbyt korzystnie także na świat roślinny, zaburzając procesy transpiracji i oddychania, fotosyntezy.

Rozróżniamy trzy podstawowe źródła emisji 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 przede wszystkim skażenia spowodowane przez komunikację odpowiedzialne są one za wysyłanie tlenków węgla, metali ciężkich (głównie ołów),tlenków azotu.

Rozróżniamy 4 główne skutki skażeń powietrza:

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. Wyróżnia się 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

Malejąca zwartość ozonu (O3) na wysokości 15-20 km przede wszystkim w okolicy bieguna południowego, zauważalny jest od końca lat 80. Szybkość spadku jest rzędu 3% w ciągu roku. Ogromne znaczenie posiadają w tym procesie związki chlorofluoroweglowe (freony), z których uwalniany jest chlor (na skutek promieniowania ultrafioletowego) atakuje on cząstki ozonu, powodując, że wyzwoli się tlen (O2) i tlenek chloru (C1O). Szybkość światowego upadku ozonu stratosferycznego na skutek działalności ludzkiej (z wyjątkiem Antarktydy), szacowane są na podstawie analiz satelitarnych, równy jest 0,4-0,8% na rok w północnych, umiarkowanych szerokościach geograficznych oraz mniej aniżeli 0,2% w tropikach. Warstwa ozonowa jest naturalnym filtrem, który chroni organizmy żywe przed niebezpiecznym promieniowaniem ultrafioletowym. By ją chronić z inicjatywy UNEP (Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych) przedstawiciele 31 państw zawarli w 1987 Protokół Montrealski - podpisali umowę zakładająca 50-procentowy spadek wyrobu freonów do roku 2000, porównując z rokiem 1986. Od 1990 widzialny jest spadek wzrostu freonów w atmosferze - z 5% w ciągu roku do mniej aniżeli 3%. W 1995 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii uzyskał za analizy nad wpływem działania freonów na ozon atmosferyczny (M. Molina, F.S. Rowland) i analizy nad narodzinami oraz reakcjami ozonu atmosferycznego (P. Crutzen - chemik holenderski).

Freony

Pochodne chlorowcowe węglowodorów nasyconych, posiadające w cząsteczkach równocześnie atomy fluoru oraz chloru, czasami również brom, np. dichlorodifluorometan CCl2F2 (F-12), dichlorotetrafluoroetan C2C2F4 (F-114). Małe freony posiadają ogromną prężność pary w małych temperaturach oraz ogromne ciepło parowania, są bezwonne albo mają zapachu eteru, nie mają również koloru, są nietrujące oraz niepalne, nie sprawiają korozji metali, są proste do skroplenia, charakteryzują się niewielkim napięciem powierzchniowym oraz lepkością. Mniejsze freony jesteśmy w stanie uzyskiwać w reakcji tetrachlorometanu z fluorowodorem. Większe freony stosowane są nie tylko jako smary ale także jako oleje izolacyjne. Gazowe freony były często wykorzystywane w maszynach chłodniczych i jako propelenty w rozpylaczach kosmetycznych oraz gaśnicach. Aktualnie wycofuje się je na skutek psującego działanie wywieranego przez nie na warstwę ozonowa (dziura ozonowa) w stratosferze, która na skutek promieniowania UV o długościach fal w zakresie 190-220 nm. freony ulegają fotolizie, która sprawia, że uwalniają się atomy chloru, które reagują później według następujących schematów: Cl + O3 = ClO + O2. ClO + O = Cl +O2. Stężenie freonów w niższej stratosferze uzyskuje nawet do 5 ppb oraz może rosnąć.

Skażenia w Polsce

Stan powietrza atmosferycznego jest określony przez emisje skażeń do atmosfery z terytorium naszego kraju, na co składają się różne czynniki: transport trans graniczny czy warunki meteorologiczne. Polska jest na III miejscu na świecie w skażeniu powietrza. Ogromne skażenie powietrza atmosferycznego jest na ponad 20% powierzchni Polski.

Na stan powietrza mają wpływ:

- opóźnienie w postępie prawa ekonomicznego oraz jego egzekucji

- szybko postępujący rozwój transportu samochodowego ( pojazdy oraz drogi )

- niedobór instalacji czyszczących gazy odlotowe

- postępujący ale nie doinwestowany ekonomicznie przemysł surowcowy

- energetyka oparta na węglu kamiennym oraz brunatnym

Stan czystości powietrza na Górnym Śląsku uzależniony jest od wysyłanych skażeń z krajowych źródeł przemysłowych i ich napływu z Czech oraz Niemiec. Z obszaru Polski skażenia transportowane są nad obszarem wschodnich oraz północnych sąsiadów. Polska zaliczana jest do krajów zamieniających skażenia tzn. że wielkość wyrobu skażeń jest bliska do wielkości ich importu. Szacuje się, iż w naszym kraju ogólnie wysyłanych skażeń gazowych sięgała w 1994 r. najmniej 10 mln t, w tym związków fluoru - 4 tys. t, dodatkowo emisja dwutlenku węgla (CO2) jest szacowana na ok. 400 mln t, dwutlenku siarki (SO2) - 2.6 mln t (1989- 3,9 mln t, 1991- 3,0 mln t ), tlenków azotu - 1,1 mln t (1989-1,5 mln t ,1991-1,2 mln t ), tlenku węgla (CO) - 4,4 mln t, lotnych substancji organicznych - 1,7 mln t, amoniaku (NH3) - 384 tys. t, dwusiarczku węgla (CS2) -20 tys. t, siarkowodoru (H2S) - 9 tys. T. Wysyłanie pyłów 1989-94 zmalało z 2,4 mln t do 1,4 mln t w ciągu roku.

Przestrzenny rozkład wysyłanych skażeń jest ogromnie nierównomierny - duży poziom jest na terenach dużych aglomeracji miejskich i podstawowych okręgach przemysłowych. Zła i chyba najgorsza sytuacja jest w województwie śląskim, gdzie na terenie, który stanowi tylko 2,1% obszaru naszego kraju gromadzi się nawet 20-25% krajowej emisji dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu i pyłów. Od kilku lat przekraczane są tutaj wartości stężeń wszelkich ważniejszych skażeń atmosfery, które są dopuszczane, w tym metali ciężkich, tlenku węgla oraz węglowodorów. Na terenach zurbanizowanych, głownie przy ruchliwych ulicach miejskich jest wyższe w porównaniu z poziomem dopuszczalnego zapylenie i stężenia niebezpiecznych gazów. Kraków jest trzecim co do wielkości miastem w naszym kraju, gdzie zamieszkuje ponad 745 tys. ludzi. Aglomeracja ta została doprowadzona do stanu zagrożenia ekologicznego, gdzie główną przyczyna jest postępowanie człowieka. Stan ten ujawnia się w skażeniu powietrza, wód oraz degradacji gleb. Podstawowymi źródłami niebezpieczeństw oprócz samego miasta są zakłady przemysłowe. W Krakowie jak również w kilku miastach Górnego Śląska obecny jest kwaśny smog typu Londyn. Skażenie powietrza ma duży wpływ na funkcjonowanie człowieka. Smog kwaśny atakuje oskrzela, drogi oddechowe, czy układ krążenia. Powoduje także degradację zabytków.

By powietrze nie było zanieczyszczone potrzeba jest:

- zmiana technologiczna

-zainstalować skuteczne maszyny czyszczące na wszelkich emitorach skażeń (reaktory katalityczne, kompresory, kondensatory, piece do spalania, cyklony, odpylacze, absorbery, adsorbery,)

- określić prawidłowe kryteria oceny skażeń

Od początku lat 90-tych obserwuje się spadek emisji skażeń powietrza, co na początku wynikało ze spadku wyrobów przemysłowych, aktualnie - postępem w zakładaniu maszyn ochronnych. Rośnie ilość maszyn odpylających oraz ich średnia skuteczność. Tworzy się nowoczesne instalacje odsiarczania spalin oraz niszczenia z nich tlenków azotu. Część skażeń zatrzymanych oraz zminimalizowanych w maszynach czyszczących w przypadku pyłów jest w przybliżeniu 98% skażeń wyprodukowanych, natomiast w przypadku dwutlenku siarki - ok.26%. Prędkość samooczyszczania się powietrza zajmuje kilka dni.