Znaczenie wody

Woda jest konieczna wszelkim organizmom żyjącym na naszej planecie. Gdyby nie woda nie narodziłoby się życie. Dla pewnej grupy zwierzątek jest ona środowiskiem życia. Jest ona również podstawowym elementem wszystkich żywych komórek. Jest konieczna we wszelkich procesach przemiany materii. Ludzkie ciało posiada od 58% do 65% wody, płazy posiadają w przybliżeniu 80%, natomiast rośliny lądowe mają od 50% do 75% , rośliny wodne mogą posiadać do 98%!!! W czasie doby zdrowy, normalny, dorosły człowiek musi wypić 2,5L płynów. Wodę do organizmu dostarczamy w jedzeniu czy różnego rodzaju napojach, natomiast wydalany jest w formie moczu oraz potu, pewna ilość natomiast wykorzystywana jest w procesach przemiany materii. Gdy będziemy pić za mało spowoduje to odwodnienie organizmu i zaburzenie procesów życiowych: krążenia krwi, wydalania, trawienia czy oddychania. Może także doprowadzić człowieka do śmierci.

Skażenia wód.

Czystość H2O jest poważnym kłopotem 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 człowiek czerpie wodę pitną ciągle wzrasta. Woda ta, gdzie jeszcze 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 zanieczyszczają stan wód. Ren, który jest większą z rzeką Europy, pojemnik wody pitnej dla 20 mln osób, jest jednocześnie jedną z bardziej 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 zanieczyszczenie wód powierzchniowych składają się regularnie skutki wypadków np. pożary fabryk chemicznych.

Wodę skażają 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 mogą stwarzać ogromne zagrożenie sprawiając np. sinice na którą podatne 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 nieprzyjemny smak.

Również wody powierzchniowe oraz i podziemne są już skażone, trzeba więc zaprzestać wyrzucania do nich szkodliwych odpadów, jak również udoskonalić rodzaje 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 czy 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 problemy skażenia wody składają się również problem dostępu 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 środowisku

Woda w przyrodzie jest w ciągłym ruchu, zmienia ona stan skupienia oraz obiega między atmosferą, powierzchnią ziemi i litosferą. Obieg wody spowodowany jest na ogół przez dwa czynniki: energię parowania słonecznego oraz siłę ciężkości. Energia słoneczna sprawia parowanie z wolnej powierzchni wody: z oceanów, mórz, jezior oraz rzek, jak również wód, które są w roślinkach, zwierzętach, glebie czy gruncie. Woda w formie pary wodnej wnika do atmosfery, gdzie następnie przesuwa się wraz z prądami powietrza - czasami na bardzo ogromne odległości. Faza atmosferyczna w cyklu obiegu zakończona zostaje opadami. Opady które spadają na powierzchnię lądu zaczynają fazę kontynentalną, która obejmuje spływ powierzchniowy, także infiltrację wody oraz odpływ podziemny. Proces zatrzymania, jak również spowolnienia krążenie wody w jej naturalnym obiegu nazywa się retencją. zaobserwować retencję powierzchniową możemy np. śniegową, lodową, lodowcową, rzeczną oraz jeziorną, jak również retencję podziemną: glebowa, gruntowa, wód wgłębnych oraz głębinowych. Istotnie poważnym procesem, który zachodzi w cyklu obiegu przyrodniczego wody jest infiltracja - polega ona na wsiąkaniu, przenikaniu wody opadowej i powierzchniowej w litosferę, globalnie infiltracji na lądach podlega ok. 20% opadu, 17,4% spływu powierzchniowego jak również 62,6% spływu powierzchniowego. Dla naszego kraju procent infiltrujących wód opadowych sięga w przybliżeniu ok.18,2%, zatem 19,3% infiltracji opadów w europie zachodniej oraz środkowej, w strefach wydobycia węgla infiltracja osiąga ok. 505, np. Górny Śląsk.

Powietrze

Poza wodą wszystkim żywym orgazmom konieczne do przeżycia jest powietrze. Powietrze jest to powłoka gazowa, bezbarwna oraz bez zapachu mieszanka gazów nazywana atmosferą, zbudowaną z azotu - 78%, tlenu - ok. 21%, gazów szlachetnych, dwutlenku węgla - 0,03% oraz pary wodnej oraz skażeń, pochodzenia organicznego oraz mineralnego. Jest ono warstwą grubości od 8 km do 18 km, ciągle w ruchu, warstwę oplatającą Ziemie. Jego istnienie wyczuć możemy, w momencie oddychania albo, w momencie gdy wieje wiatr. Stałe wirowanie oraz przemieszczanie się powietrza sprawia zmiany pogody. Powietrze bardzo rzadko jest całe suche, gdyż posiada parę wodną. Bez pary wodnej nie istniałyby chmury, życie na naszej planecie jak również deszczu.

Skażenia powietrza

Skażenia powietrza są podstawowymi przyczynami światowych skażeń 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 działać na zdrowie zwierząt, roślin czy ludzi, jak również na pozostałe elementy naszego otoczenia (wody, gleby).

Skażenia powietrza są najbardziej szkodliwe ze wszelkich znanych skażeń, ponieważ są jako jedyne prawie mogą się bez kłopotu 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. Najistotniejsze 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 sprawiają, że powstają 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 podstawowe 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 powstają zakwaszania rzek, jezior, niszczy się flora oraz fauna, następują degradacje gleby, ulegają zniszczeniu zabytki architektury.

Smog

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 lat 80. Szybkość spadku jest rzędu 3 procent w ciągu roku. Ogromny wpływ mają w tym procesie związki chlorofluorowęglowe (freony), z których uwalniany jest chlor (na skutek promieniowania ultrafioletowego) bombarduje on cząstki ozonu, powodując, że wyzwoli się tlen (O2) i tlenek chloru (C1O). Szybkość światowego upadku ozonu stratosferycznego na skutek działalności ludzkiej (poza Antarktydą), 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 procent w ciągu roku do mniej aniżeli 3 procent. 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 dużą prężność pary w małych temperaturach oraz ogromne ciepło parowania, są bez zapachu 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 otrzymywać w reakcjach 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 u nas w kraju

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. Nasz kraj jest na III miejscu na świecie w skażeniu powietrza. Duże 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. Oszacowano, iż w naszym kraju ogólnie wysyłanych skażeń gazowych sięgała w 1994 r. najmniej 10 mln t, w tym związków fluoru - 4 tys. t, poza tym wysyłanie dwutlenku węgla (CO2) jest oszacowana 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 - ogromny 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 obszarach zurbanizowanych, głownie przy ruchliwych ulicach miejskich jest wyższe porównując 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 jeżeli mówimy o dwutlenku siarki - ok.26%. Prędkość samooczyszczania się powietrza zajmuje kilka dni.