Најважније из лекције
Неоргански загађивачи: Супстанце природног или антропогеног порекла које мењају састав геосфера и штете организмима (токсичност зависи од дозе).
Киселе кише (\(\text{pH} = 4 - 4{,}5\)): Настају растварањем \(\text{SO}_x\) и \(\text{NO}_x\), разарају шуме, закисељавају воде и оштећују кречњачке материјале.
Смог: Токсични аеросол честица дима, прашине, магле и штетних гасова (\(\text{SO}_2, \text{CO}\)).
Ефекат стаклене баште: Задржавање топлоте услед акумулације \(\text{CO}_2, \text{CH}_4, \text{H}_2\text{O}\), што води глобалном загревању.
Еутрофикација: Загађење вода фосфатима и нитратима које узрокује „цветање вода”, губитак кисеоника и претварање језера у мочваре.
Киселе кише (\(\text{pH} = 4 - 4{,}5\)): Настају растварањем \(\text{SO}_x\) и \(\text{NO}_x\), разарају шуме, закисељавају воде и оштећују кречњачке материјале.
Смог: Токсични аеросол честица дима, прашине, магле и штетних гасова (\(\text{SO}_2, \text{CO}\)).
Ефекат стаклене баште: Задржавање топлоте услед акумулације \(\text{CO}_2, \text{CH}_4, \text{H}_2\text{O}\), што води глобалном загревању.
Еутрофикација: Загађење вода фосфатима и нитратима које узрокује „цветање вода”, губитак кисеоника и претварање језера у мочваре.
Хемијске загађујуће супстанце су неорганске и органске материје које мењају природан хемијски састав атмосфере, хидросфере, литосфере и биосфере и испољавају штетан утицај на живи и неживи свет.
Токсикологија је наука која проучава неповољне утицаје хемикалија на живе организме. Основни критеријум токсичности било које супстанце јесте њена доза.
Путеви доспевања у организам:
- Респираторни пут (удисање гасова и честица: \(\text{SO}_2, \text{CO}, \text{NO}_x\), озон, чађ, соли тешких метала),
- Дермални пут (преко коже: раствори киселина, база и соли),
- Дигестивни пут (храном и водом: нитрати, нитрити, јони тешких метала \(\text{Pb}^{2+}, \text{Hg}^{2+}, \text{Cd}^{2+}\)).
Кружење загађивача у природи: Загађујуће супстанце прелазе из једне сфере у другу (нпр. из атмосфере преко падавина доспевају у воде и земљиште, а затим преко корена у биљке и ланац исхране).
Сви извори загађења деле се према пореклу на природне и антропогене (настале деловањем човека).
| Извор загађења | Тип извора | Главне неорганске загађујуће супстанце |
|---|---|---|
| Вулканске ерупције | Природни | \(\text{CO}_2, \text{CO}, \text{SO}_2, \text{SO}_3, \text{H}_2\text{S}, \text{HCl}, \text{HF}\), пепео |
| Распадање органских остатака | Природни | \(\text{NH}_3, \text{CH}_4, \text{H}_2\text{S}, \text{CO}_2\) |
| Саобраћајна средства | Антропогени | \(\text{CO}, \text{CO}_2, \text{NO}_x, \text{SO}_2\), честице чађи, олово, прашина са гума и асфалта |
| Термоелектране и ложишта | Антропогени | \(\text{SO}_2, \text{SO}_3, \text{NO}, \text{NO}_2, \text{CO}_2\), пепео, чађ |
| Индустријска производња | Антропогени | Цементна и азбестна прашина, сулфити, киселине, алкалне отпадне воде, јони тешких метала |
| Пољопривреда | Антропогени | Нитрати и фосфати из вештачких ђубрива, пестициди |
| Електронски и чврсти отпад | Антропогени | Једињења берилијума (\(\text{Be}\)), кадмијума (\(\text{Cd}\)), живе (\(\text{Hg}\)), олова (\(\text{Pb}\)) |
Киселе кише су падавине чија је вредност \(\text{pH}\) спуштена на \(4 - 4{,}5\) услед растварања киселих гасова из атмосфере.
\[ \text{SO}_2 \xrightarrow{\text{оксидација на пепелу}} \text{SO}_3 \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{H}_2\text{SO}_4 \quad (\text{сумпорна киселина}) \]
\[ 2\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{HNO}_3 + \text{HNO}_2 \quad (\text{азотна и азотаста киселина}) \]
\[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCO}_3^- \quad (\text{угљена киселина}) \]
Оксиди сумпора (\(\text{SO}_2, \text{SO}_3\)) и оксиди азота (\(\text{NO}, \text{NO}_2\)) су главни узрочници настанка киселих киша.
Последице киселих киша:
- Биљни свет: опадање четина (посебно јеле), жућење листова (храст), оштећење корена и сушење шума;
- Водени екосистеми: спуштање \(\text{pH}\) језера испод 4, изумирање планктона и риба;
- Земљиште: испирање хранљивих материја и ослобађање токсичних јона тешких метала у подземне воде;
- Грађевине и споменици: разградња кречњака реакцијом са сумпорном киселином и настанак гипса (\(\text{CaSO}_4\)), као и убрзана корозија металних конструкција.
Смог (енгл. smoke + fog - „димна магла”) представља густ аеросол настао мешањем дима, чађи, прашине и магле у урбаним и индустријским подручјима.
Аеросоли су колоидни дисперзни системи у којима су чврсте честице (дим, пепео, чађ) или капљице течности распршене у ваздуху. Честице могу бити наелектрисане или неутралне.
Лондонски смог (1952. године): Прекомерна емисија \(\text{SO}_2\) и чађи из угља довела је до формирања капљица сумпорне киселине у густој магли, што је изазвало смрт око 4.000 људи услед тешких оштећења дисајних органа.
Ефекат стаклене баште је феномен при којем гасови у атмосфери пропуштају сунчево зрачење до површине Земље, али апсорбују и задржавају топлотно (инфрацрвено) зрачење које Земља емитује назад.
Главни гасови стаклене баште:
- Угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)) - ослобађа се сагоревањем свих фосилних горива и биомасе;
- Метан (\(\text{CH}_4\)) - производи се анаеробним труљењем и у пољопривреди;
- Водена пара (\(\text{H}_2\text{O}\)), тропосферски озон (\(\text{O}_3\)), оксиди азота (\(\text{N}_2\text{O}\)) и фреони.
Последице појачаног ефекта: Пораст глобалне температуре за \(2 - 3\ ^\circ\text{C}\) узрокује отапање ледника, пораст нивоа мора, промену климатских појаса и чешћу појаву екстремних суша и циклона.
Еутрофикација („цветање вода”) је процес прекомерног обогаћивања водених екосистема нутријентима, првенствено једињењима фосфора и азота.
\[ \text{Просечан састав алги: } \text{C}_{106}\text{H}_{212}\text{O}_{106}\text{N}_{16}\text{P} \]
Фосфор (\(\text{P}\)) представља главни ограничавајући фактор за раст алги; његово присуство у води изазива њихово експлозивно размножавање.
Спирање вештачких ђубрива и испуштање отпадних вода са фосфатним детерџентима у реке и језера.
Експлозиван раст и пренамножавање алги на површини воде, чиме се заклања сунчева светлост.
Изумирање велике количине алги и утрошак раствореног кисеоника за њихову разградњу помоћу аеробних бактерија.
Настанак анаеробних (бескисеоничних) услова, гушење риба и стварање отровних гасова попут метана (\(\text{CH}_4\)), сумпорводоника (\(\text{H}_2\text{S}\)) и амонијака (\(\text{NH}_3\)), чиме се водени басен претвара у мочвару.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који гасови су главни узрочници настанка киселих киша и које киселине од њих настају у контакту са атмосферском водом?
Главни узрочници су оксиди сумпора (\(\text{SO}_2, \text{SO}_3\)) и оксиди азота (\(\text{NO}, \text{NO}_2\)). Растварањем и оксидацијом у капима воде они граде сумпорну киселину (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) и азотну киселину (\(\text{HNO}_3\)).
Задатак 2 (средњи): Због чега се фосфор сматра „ограничавајућим фактором” за развој алги и како његов повишен унос у језера доводи до масовног угинућа риба?
Фосфор је у незагађеним водама присутан у најмањој концентрацији у односу на остале елементе потребне за раст алги (\(\text{C}, \text{H}, \text{O}, \text{N}\)). Када доспе у већим количинама (из ђубрива или детерџената), уклања се препрека за раст и долази до бујања алги. Након изумирања те биомасе, бактерије троше сав растворени кисеоник за њену оксидацију, стварајући аноксичне услове у којима рибе и други водени организми умиру од гушења.
Задатак 3 (тежак): Какав је хемијски утицај киселих киша на споменике од мермера и кречњака (\(\text{CaCO}_3\)), а какав на квалитет подземних вода које пролазе кроз закисељено земљиште?
- Дејство на кречњак: Сумпорна киселина из киселих киша реагује са нерастворним калцијум-карбонатом према реакцији: \[ \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CaSO}_4 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \] Настали калцијум-сулфат (гипс, \(\text{CaSO}_4\)) се лакше дроби и раствара, чиме долази до ерозије и пропадања рељефа споменика.
- Дејство на земљиште и подземне воде: Кисела вода раствара минерале и испира токсичне јоне тешких метала (попут \(\text{Al}^{3+}, \text{Cd}^{2+}, \text{Pb}^{2+}\)), покрећући их дубље у подземне воде које постају токсичне за пиће и наводњавање.
