CHEMIA egzamin, Inżynieria Środowiska Politechnika Krakowska IiUCiZ II stopień, Chemia


  1. Ogólny podział zanieczyszczeń środowiska wodnego ze względu na źródło:

Zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego (z gleby i skał, z którymi woda ma kontakt oraz
z procesów geochemicznych):

Zanieczyszczenia antropogeniczne:

Mogą to być zanieczyszczenia:

  1. Podział antropogenicznych zanieczyszczeń wód:

  1. Metody oceny obciążenia wód i obciążenia zlewni:

Obciążenie wód - ładunek składników zanieczyszczeń wprowadzanych do wód:

Obciążenie zlewni - ładunek składników zanieczyszczeń wprowadzanych na teren zlewni:

ochrony roślin)

  1. Podział zanieczyszczeń wód ze względu na trwałość w środowisku:

- nieorganiczne

- organiczne (pestycydy, dioksyny, PCB)

  1. Trofia wód:

Termin stosowany do określenia żyzności zbiorników wodnych, głównie jezior. Trofia wód zależy od różnych czynników, jednak utożsamiana jest z zawartością substancji biogennych. Im wyższa trofia (żyzność) wód tym gorsze warunki tlenowe.

Podział jezior ze względu na trofię:

  1. Procesy oczyszczania chemicznego:

Powodem stosowanie chemicznego oczyszczania wód jest obecność w nich substancji trudno usuwalnych bądź nierozkładalnych biochemiczne. Przykłady procesów chemicznych w oczyszczaniu ścieków:

Proces

Sposób prowadzenia

Cel procesu

Neutralizacja

Dodawanie kwasów lub zasad

Spełnienie wymagań przy odprowadzaniu ścieków do odbiornika lub kanalizacji

Korekta pH stosownie do wymagań innych procesów

Utlenianie

Chlorowanie

Rozkład cyjanków

Ozonowanie

Rozkład substancji organicznych

Rozkład amoniaku lub azotu amonowego

Dezynfekcja

Utlenianie substancji specyficznych

Redukcja

Dodatek reduktora chemicznego

Redukcja Cr6+ do Cr3+

Strącanie chemiczne

Dodatek soli Fe, Al, Ca

Usuwanie fosforu

Dodatek zasad

Usuwanie metali

Dodatek wapna

Dekarbonizacja

Koagulacja ze strącaniem chemicznym

Dodatek soli Fe, Al, Ca

Podniesienie efektywności oczyszczania

i polielektrolitu

konwencjonalnego, usuwanie barwy

Wymiana jonowa

Wymieniacze jonowe

Demineralizacja

Usuwanie i odzysk metali

Usuwanie jonów amonowych, azotanów (V)

Ekstrakcja

Stosowanie rozpuszczalnika nie mieszającego się z wodą

Usuwanie i odzysk fenolu, aniliny, pirydyny i in.

Adsorpcja

Stosowanie węgla aktywnego

Usuwanie związków organicznych

  1. Wymienić pięć z dziewięciu pierwiastków najpowszechniejszych w skorupie ziemskiej:

  1. Makro-, mikro i ultraelementy:

  1. Składniki wód:

siarkowodór, amoniak, fosforiak).

  1. Związki nieorganiczne występujące w wodzie:

  1. Związki organiczne występujące w wodzie:

  1. Wskaźniki charakteryzujące chemiczne właściwości wody:

  1. Eutrofizacja:

Eutrofizacja, proces polegający na wzbogaceniu wód w mineralne związki pokarmowe oraz na nadmiernej produkcji substancji organicznej, Stanowi podstawowe zagrożenie dla ekosystemów wodnych oraz w poważnej mierze ogranicza wykorzystanie wód dla zaopatrzenia ludności, dla przemysłu i dla celów rekreacji. Główną przyczyną tego procesu jest działalność człowieka, której ubocznym efektem jest zwiększenie ilości odprowadzanych ścieków jak również wzrost zużycia nawozów sztucznych stosowanych w celu intensyfikacji produkcji żywności. Zjawiska te powodują dostarczanie do wód powierzchniowych znacznych ilości związków azotu i fosforu (pierwiastki eutroficzne). Związki te, a w szczególności ich ilość i wzajemny stosunek decydują o kierunku rozwoju ekosystemów wód powierzchniowych .

  1. Przebieg procesu eutrofizacji wód stojących:

Ekosystemy wód stojących podlegają ewolucji, która w rezultacie prowadzi do zmiany ekosystemu wodnego na ekosystem lądowy. Poszczególne stadia tej ewolucji zależą od troficzności zbiornika, czyli od jego żyzności. Wzrost dopływu mineralnych związków pokarmowych wywołuje zwiększony rozwój producentów. Konsumenci reagują na ten proces wzrostem biomasy, a następnie sukcesją gatunków. W konsekwencji wzrost ilości substancji organicznej powoduje nadmierny rozwój reducentów. Jeżeli przedstawiony mechanizm jest umiarkowany i jego efekty korzystne, to traktuje się go jako użyźnienie. Jeżeli natomiast zostaje przekroczona pewna wielkość czynnika naruszającego równowagę ma miejsce zanieczyszczenie ekosystemu nadmiarem substancji przyniesionej ze zlewni bądź wyprodukowanej w efekcie nadmiernego dopływu substancji biogennych ze zlewni. Wytworzona w zbiorniku substancja organiczna i zawarte w niej sole mineralne są częściowo włączane w obieg materii, częściowo zaś odkładane na dnie zbiornika. Odkładanie powoduje stopniowe wypłycanie zbiornika, natomiast nadmiar nieodłożony na dnie powoduje wzrost żyzności, wzrost zawartości soli mineralnych, w tym związków biogennych w wodzie, a w konsekwencji bujny rozwój fitoplanktonu zwany zakwitem.

Zwykle jezioro na początku swego istnienia jest bardzo ubogie w składniki pokarmowe. Stan ten to oligotrofia lub w skrajnych przypadkach ultraoligotrofia. W miarę dopływu substancji mineralnej z zewnątrz jezioro (zbiornik) przechodzi w stadium mezotrofii, a następnie eutrofii i politrofii lub hypertrofii. Bezpośrednim efektem procesu jest deficyt tlenu, co z kolei pociąga za sobą wzrost stężenia produktów fermentacji takich jak siarkowodór. W skrajnych przypadkach dochodzi do wzrostu stężenia szeregu toksycznych związków organicznych produkowanych przez sinice, będące efektem nadmiernego wzrostu glonów.

W przeżyźnionych zbiornikach zakwity sinic tworzą się zwykle późnym latem na powierzchni wody i mają postać zielono-niebieskiego kożucha lub piany. Stanowią one problem nie tylko natury estetycznej i rekreacyjnej, lecz przede wszystkim zdrowotnej, ze względu na produkcję toksyn.

  1. Zakwity wody:

Sformułowanie „zakwit wody" przestało być używane przez hydrobiologów i weszło na stałe do słownictwa, dotyczącego technologii uzdatniania wody i inżynierii środowiska. Datuje się to, od momentu w którym wody stojące stały się ujęciem wody wodociągowej, a glony, powodujące zabarwienie wody, stały się powodem trudności w procesach uzdatniania wody.

Jako kryterium zakwitu przyjmuje się: liczebność pojedynczych komórek glonów w l ml wody, biomasę glonów, zawartość chlorofilu w fitoplanktonie, występującym w jednostce objętości wody. Z dotychczasowych badań przeprowadzonych na zbiornikach zaporowych wynika, że stężenie 50 mg chlorofilu/m3 można przyjąć za kryterium „zakwitu wody". Należy podkreślić, że tak wysokie stężenia chlorofilu spotyka się przy masowym rozwoju kilku lub nawet jednego gatunku spośród szesnastu gatunków tworzących „zakwit wody" w jeziorach, zbiornikach zaporowych i stawach.

„Zakwity wody" pojawiające się we wszelkiego typu zbiornikach wodnych powodowane są przez rozwijające się glony planktonowe. Masowy rozwój glonów nie jest zjawiskiem pożądanym, zwłaszcza gdy dzieje się to w zbiornikach, będących ujęciami wody do spożycia. Utrudniają one wtedy uzdatnianie wody, powodując ponadto deficyty tlenowe w wodzie zbiornika, zmieniają smak i zapach wody, umożliwiają powstawanie THM „Zakwity wody". W zależności od gatunków, które rozwijają się masowo, woda może mieć kolor sinozielony, zielony lub brunatny.

  1. Działania zapobiegające eutrofizacji wód:

- chemiczne, fizykochemiczne (mało skuteczne)

- biologiczne (skuteczne),(nitryfikacja, denitryfikacja, defosfatacja)

- zastosowanie glonów jako eliminatorów związków pokarmowych

- minimalizacja odpływów powierzchniowych

- redukcja w ekotonowych strefach buforowych

- wymiana wody

- usuwanie osadów dennych

- usuwanie wód hipolimnionu

- natlenienie osadów dennych

- napowietrzenie wód z jednoczesnym zaburzeniem uwarstwienia termicznego

- napowietrzanie wód z zachowaniem uwarstwienia termicznego

- strącanie związków biogennych

- odłów sestonu

- odłów ryb oraz usuwanie roślinności

- siarczan miedzi

- wapno hydratyzowane

- inhibitory wzrostu roślin

- wyciąg ze słomy jęczmiennej

  1. Uzdatnianie wody zeutrofizowanej - usuwanie fitoplanktonu

Wody zeutrofizowane powodują zmiany efektywności działania układów technologicznych uzdatniania wody składających się z szeregu procesów jednostkowych. Procesy jednostkowe które mogą mieć wpływ na skuteczność usuwania fitoplanktonu z wody to:

Trudności technologiczne w usuwaniu organizmów planktonowych z wody wynikają z ich przystosowania do życia w toni wodnej. Występują trudności w klarowaniu wody zawierającej sinice wytwarzające wodniczki gazowe, dzięki którym mogą one regulować swoją pływalność i przemieszczać się w pionie. Umożliwia to sinicom wybór najkorzystniejszego położenia w ciągu dnia, unikanie zbytniego nasłonecznienia w godzinach południowych, oraz przemieszczanie się w godzinach wieczornych przeciwnie do gradientu stężenia biogenów.

  1. Wyjaśnić różnicę między

a/ toksycznością b/ mutagennością c/ kancerogennością d/ teratogennością e/ alergogennością

Toksykologia zajmuje się badaniem własności czynników toksycznych i negatywnymi skutkami ich oddziaływania na organizm. Takimi własnościami są na przykład:

  1. Co to jest stopień toksyczności i dawka LD50?

  1. Podaj i omów źródła mikrozanieczyszczeń organicznych w środowisku:

- benzen, - fenole, - WWA,- pestycydy chloroorganiczne, - PCB,- ftalany

- z pól uprawnych mogą zawierać pestycydy i biogeny

- z terenów miejskich i dróg dostarczają wiele substancji (węglowodory alifatyczne i aromatyczne, WWA, kwasy tłuszczowe, ketony)

- z terenów zurbanizowanych mogą zawierać węglowodory pochodzenia petrochemicznego

- WWA, - PCB, - pestycydy chlorowane, - rozpuszczalniki

  1. Omów poszczególne grupy zanieczyszczeń

Charakteryzują się dużą gęstością, często także właściwościami toksycznymi. W naukach zbliżonych do biologii i medycyny termin metale ciężkie jest na ogół używany w odniesieniu do pierwiastków używanych w przemyśle i jednocześnie odznaczających się toksycznością dla człowieka lub środowiska. Do metali ciężkich zaliczane bywają metale (np. rtęć, ołów, kadm, chrom, nikiel, miedź, cynk,), półmetale (np. arsen i tellur), a nawet niemetale (selen).

(trihalometany) - organiczne związki chemiczne z grupy halogenków alkilu, będące halogenowymi pochodnymi metanu (CH4), w którym trzy atomy wodoru zostały zastąpione atomami halogenu (fluorem, chlorem, bromem lub jodem). Użytkowane są w przemyśle jako rozpuszczalniki oraz substancje chłodnicze. Niektóre są wyjątkowo toksyczne i karcynogenne. Nawet w niewielkich ilościach mogą spowodować silne zanieczyszczenie środowiska. Do ich wykrywania stosuje się kapilarną chromatografię gazową.

W chwili obecnej stwierdzono, że w przyrodzie występuje ponad 2000 związków halogenoorganicznych. Niektóre z naturalnych związków halogenoorganicznych produkowane są w ogromnych ilościach. Prawie 5 mln ton / rok chlorometanu jest emitowane do atmosfery, na skutek pożarów lasów, wybuchów wulkanów i "działalności" morskich brunatnic, podczas gdy ze ''źródeł przemysłowych" CH3Cl pochodzi zaledwie ok. 26 tys. ton / rok. Człowiek również wydziela związki halogenoorganiczne, będących częścią systemów obronnych przeciw infekcjom. Jeden ze znanych enzymów - peroksydaza - jest zdolny przeprowadzić reakcję halogenowania na grzybach i bakteriach, powodujących ich unieszkodliwienie.

d/ WWA

Wiele z nich podejrzewanych jest lub ma udowodnione własności kancerogenne. Powstają podczas niecałkowitego spalania wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu. Wydzielają się także w trakcie spalania drewna iglastego, palenia papierosów, produkcji asfaltu, pracy pieców koksowniczych, są obecne w spalinach samochodowych i smole pogazowej.W postaci czystej stosowane są do produkcji leków, farb, pestycydów i tworzyw sztucznych. Do WWA zalicza się ponad 200 związków, m.in. piren, fluoranten, benzo-α-piren,. Związki te wykazują stosunkowo niską toksyczność ostrą, ale bardzo wyraźną toksyczność przewlekłą. Są to związki bardzo niebezpieczne, ponieważ wywołują zmiany nowotworowe w różnych tkankach.

e/ pestycydy - patrz pkt. 11 !!!

f/ polichlorowane dioksyny i furany

Dioksyny i furany istnieją na Ziemi w śladowych ilościach jako produkt spalania drewna. Pozostałe przypadki są efektem działalności ludzi. Dioksyny ujawniają się po dłuższym okresie czasu. Dioksyny powstają głownie podczas niekontrolowanego spalania odpadów z gospodarstw domowych na otwartej przestrzeni lub w piecach domowych. Do odpadów przetworzonych, obciążonych dioksynami zaliczono osady ściekowe, komposty i zanieczyszczoną ziemię z terenów w pobliżu wysypisk z zakładów chemicznych. Nie kontrolowane procesy przetwarzania odpadów, a szczególnie ich spalanie w niewłaściwych warunkach stanowią wciąż podstawowe źródło dioksyn w środowisku. Podstawowym źródłem dioksyn w organizmie człowieka jest pożywienie, szczególnie zawierające tłuszcz zwierzęcy.

  1. Sposoby graficznego przedstawiania jonowego składu wody

0x01 graphic
0x01 graphic

  1. Procesy fizykochemiczne zachodzące w glebie - związki organiczne

Etap pierwszy: częściowy rozkład związków organicznych pochodzących ze szczątków roślinnych i zwierzęcych do prostszych związków. Procesy rozkładu mogą się odbywać w warunkach tlenowych lub beztlenowych.

Etap drugi: synteza związków próchnicznych (kwasy humusowe, fulwowe, huminy, ulminy)

  1. Procesy fizykochemiczne zachodzące w glebie - związki nieorganiczne

Obszar zasilania:

Wysokie stężenie ΣCO2

Niskie stężenie SO42-

Niskie stężenie Ca2+

Niskie stężenie Mg2+

Wzrost głębokości; Wzrost temperatury; Rozpuszczanie gipsu, dolomitu i kalcytu

↑ΣCO2

↑SO42-

↑Ca2+

↑Mg2+

Wzrost głębokości

Rozpuszczanie gipsu, dolomitu, wytrącanie kalcytu

↓ΣCO2

↑SO42-

↑Ca2+

↑Mg2+

Reakcje utleniania i redukcji mają wpływ na rozpuszczalność i transport niektórych jonów występujących w mniejszej ilości w glebach, głównie Fe i Mn, ale również SO42- i NO3-. Związki i pierwiastki szczególnie podatne na utlenianie/redukcję:

- O2 (utleniacz)

- NO3-/N2/NH4+

- SO42-/HS-

- Mn(II)/Mn(IV)

- Fe(II)/Fe(III)

Ponadto utlenianiu/redukcji podlegają pierwiastki śladowe: As, Se, U, Cr.

stan utleniony + ne- ↔ stan zredukowany

½ O2 + 2 H+ + 2e- ↔ H



Wyszukiwarka