EKOLOGIA - nauka badająca organizmy w miejscu ich życia

EKOSFERA (=BIOSFERA) - środowisko przyrodnicze, w którym istnieją warunki fiz. i chem. dopuszczające możliwość życia

EKOSYSTEM - fragment ekosfery (np. jezioro), stanowiący funkcjonalną całość, w którym zachodzi wymiana materii i energii między jej częścią żywą (BIOCENOZĄ) a nieożywioną (BIOTOPEM - czyli środowiskiem nieożywionym organizmów żywych)

REAKCJA FOTOSYNTEZY - 6 CO₂ + 6 H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ (przy udziale hν)

RÓWNOWAGA EKOLOGICZNA - zdolność trwania danego układu ekologicznego w stanie mniej więcej nie zmienionym

HOMEOSTAZA - zdolność układu do przystosowania się do czynników zewn. i wewn.

STĘŻENIE PROGOWE - powyżej niego przestaje skutkować homeostaza

METABOLIZM - całość przemian fiz. i energetycznych zachodzących w org. żywym

ANTAGONIZM - np.: pierwiastek w nadmiarze wypiera inny pierwiastek

SYNERGIZM - skojarzone działanie pewnych subst. chem., których efekt na metabolizm jest większy, niż efekt każdej subst. działającej osobno (np.: azbest i papierosy)

„Nieformalne” PRAWA EKOLOGII (Barry Commoner)

1. Każda rzecz jest powiązana z wszystkimi innymi rzeczami.

EUTROFIZACJA - niedobór tlenu skutkujący powstaniem subst. toksycznych w procesach beztlenowych

ŁAŃCUCH POKARMOWY - uporządkowany ciąg org., z których jedne zjadają drugie zanim nie zostaną zjedzone przez inne

PRODUCENCI - na skutek foto- i chemosyntezy wytwarzają ze związków mineralnych subst. organiczne

KONSUMENCI - organizmy roślinożerne lub odżywiające się innymi konsumentami

DESTRUENCI (=REDUCENCI) - org. odżywiające się martwymi szczątkami lub odchodami, mineralizują subst. org. na nieorg., saprofity

np.: środowisko abiotyczne → producenci (rośliny) → konsumenci I rzędu → konsumenci II i wyższych rzędów → destruenci → środowisko abiotyczne

2. Każda rzecz musi się gdzieś podziać

3. Przyroda wie najlepiej (→ zmiany sztuczne są szkodliwe)

MUTACJA - nagła trwała zmiana dziedzicznych właściwości organizmu (zmiana w łańcuchu DNA)

CZYNNIKI MUTAGENNE:

• promieniowanie (X, UV itp.)

• niektóre związki chem węglowodory aromatyczne, HNO₂, iperyt azotowy etc.)

• leki np. talidomid, stilbestrol

• samorzutne zmiany DNA - np. hemoglobina sierpowata

4. Każdy przychód jest osiągany jakimś kosztem - „nic za darmo”

ZANIECZYSZCZENIE ŚRODOWISKA - wprowadzenie doń subst. stałych, ciekłych, gazowych lub energii w ilościach przekraczających dopuszczalne wartości, mogące wpływać ujemni na zdrowie, klimat, przyrodę ożywioną, glebę, wodę czy powietrze lub powodować inne szkody

ZANIECZYSZCZENIE ATMOSFERY (N₂ - 78%, O₂ - 21%, Ar - 0,9%, CO₂ - 0,03%)

ZAN. PIERWOTNE - bezpośrednio do atm., 90% wszystkich zan. w atm.

ZAN. WTÓRNE - gdy powyżej st. progowego dochodzi do reakcji między polutantami przy udziale hV

A WIĘC - PIERWOTNE:

• CO - niecałkowite spalanie C i jego związków - urz. grzewcze i silniki spalinowe, bezbarwny, bez zapachu, trudno rozp. w H₂O, toksyczny - czad, NDS - 40 ppm (najwyższe dopuszczalne stężenie), CO+HG→hemoglobina tlenkowęglowa, samooczyszczanie: 2 CO + O₂ → 2 CO₂ (przy hV)

• CO₂ - całkowite spalenie C, NDS - 359 ppm, powoduje efekt cieplarniany, stężenia: 6% - bóle głowy, niepokój, 10% - śmierć

• C_xH_y - WĘGLOWODORY - poza bagnami i złożami ropy nie powinny występować, niecałkowite spalanie benzyny, parowanie zbiorników, NAJGROŹNIEJSZE - WWA (w. aromatyczne) NDS - 25 ppm, powyżej zatrucia, uszkodzenie ukł. krw. i białaczka; POLICYKLICZNE WWA - rakotwórcze, alkeny + tlenki azotu + hV → SMOG

• NO_x - NO - bezbarwny, NO₂ - brudno-czerwony, drażniący, 20μg/m³ w czystej atm., spalanie paliw w dużych T: N₂ + O₂ → 2NO, 2NO + O₂ → 2NO₂, 2NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃; >100 ppm NO₂ - paraliż, konwulsje, śmierć, wnika głęboko do płuc, reakcja z wodą, kwasy w sole toksyczne (KNO₂, NaNO₂), sole utleniają żelazo w HG, powstaje methemoglobina, która nie przyswaja tlenu

• SO₂ - spalanie zasiarczonych paliw, procesy hutnicze, 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (przy udziale hV i kat - pyły metali Fe Mn Cr), SO₃ + H₂O → H₂SO₄, SO₂ + H₂O → H₂SO₃, SO₂ - gaz bezbarwny, drażniący zapach, dobrze w wodzie, 1-2 ppm szkodliwy dla org. żywych, 400-500 ppm - gwałtowna śmierć , szybko zdychają lasy szpilkowe, korozja metalu, niszczy skórę, papier, włókna, budowle wapienne

• H₂S - SIARKOWODÓR - bezbarwny, dobrze w wodzie, beztlenowy rozkład subst. organicznych, >3g/m³ - zgon, blokuje enzymy

• O₃ - OZON - ciemnoniebieski gaz, żrąco na drogi oddechowe, typowo 0,01-0,04 ppm, w miastach aż 1 ppm bo: z silników NO₂ → NO + O, O + O₂ → O₃

• Pb - OŁÓW - spalanie benzyny etylizowanej i procesy produkcyjne (akumulatory), toksyczny, toksyczność względna=NDS_CO/NDS_Pb=40/0,1=400, czyli 400 razy bardziej toksyczny od CO, >1200 μg/dm³ krwi - zgon (mniej: uszk. ukł. nerwowego, anemia, prenatalne uszk. ukł. nerw.)

• PYŁY - toksyczność zależy od składu i średnicy ziaren, jeśli w połączeniu z gazami to występuje synergizm

A WIĘC - WTÓRNE:

• SMOKE + FOG = SMOG

• SMOG FOTOCHEMICZNY (lub LOS ANGELES) - alkeny pochodzące z benzyny + silne hV → azotany nadtlenoacylowe tzw: „PAN”

• SMOG KWAŚNE (lub MGŁA PRZEMYSŁOWA) - SO₂ + H₂O → H₂SO₃ i analogicznie H₂CO₃ i H₂SO₄, poraża drogi oddechowe

FREONY, HALONY i OZONOSFERA - aerozole i urz. chłodzące, CFC - skrót opisujący węgiel + fluor + chlor, freon 12 - CCl₂F₂ (rozpad 20 lat), freon 11 - CCl₃F (rozpad 50 lat), pod wpływem hV rozpada się i Cl + O₃ → O₂ + ClO, 1 cząstka freonu niszczy 10⁵ cząstek ozonu, HALON CBr₂O₂ → bromek metylu CH₃Br - 30 do 60x bardziej aktywny niż freon, utrata 1% powłoki ozonu → wzrost UV na ziemi o 2-3% → wzrost zachorowań na raka skóry o 5% (też choroby oczu - katarakta, szybsze starzenie skóry, spadek ochrony immunologicznej) a także - spadek plonów i większy SMOG

ZANIECZYSZCZENIE HYDROSFERY:

1. FIZYCZNE:

1. zabarwienie - ogranicza dostęp hV i zmniejszenie fotosyntezy

2. zmętnienie - erozja gleby oraz opady koloidalne, glebę usuwamy przez filtry, a koloidy przez koagulację przy użyciu soli

3. temperatura - skażenie termiczne wodą przemysłową, zmniejszenie O₂ w H₂O

2. FIZJOLOGICZNE - zły smak i zapach wody:

1. siarczki

2. merkaptory - tioalkohole - R-S-H np. CH₃-S-H

3. aminy

4. fenole - przy chlorowaniu wody powstają chlorofenole

3. BIOLOGICZNE - niepożądane organizmy chorobotwórcze oraz ich toksyczne wydzieliny - bakterie Escherichia Coli - odchody zwierząt ciepłokrwistych, powodują biegunki i infekcje dróg moczowych

1. IC - indeks Coli - ilość bakterii w 100 cm³ H₂O, zdatna do picia IC≤1, dobra IC≤0,3

2. MC - miano Coli = 100/IC - najmniejsza objętość wody, w jakiej wykryto 1 bakterię (zdatna MC≥100, dobra MC≥300)

4. CHEMICZNE - te, które nie ulegają łatwej biodegradacji:

1. detergenty - SPC - syntetyki powierzchniowo czynne, tworzą pianę i ograniczają dostęp O₂ oraz nie można użyć w kotłach

2. pestycydy - np. polichlorowane węglowodory, pogarszają jakość wody, mogą sprzyjać rozwojowi glonów

3. węglowodory policykliczne - trudny rozkład (ROZGAŁĘZIONY SKOMPLIKOWANY ŁAŃCUCH=TRUDNA BIODEGR.)

4. PCB - polichloropochodne bifenylu, niepalne, dielektryki, chem odporne, komponenty cieczy izolacyjnych, plastyfikatory, w farbach olejnych, impregnacja drewna; bifenyl przyłącza chlor w miejsce wodoru, 50-60% Cl₂ w cząsteczce, praktycznie nie ulegają biodegradacji, źle działają na wątrobę, nerki, procesy enzymatyczne, paliwa zan. PCB przy spalaniu wydzielają DIOKSYNY TCDD - które uważa się za rakotwórcze

5. azotany - np. HNO₃, NaNO₃ - składniki nawozów, w org. człowieka azotany przechodzą w azotyny i u niemowląt - niedotlenienie i śmierć

BIODEGRADACJA - powstają proste związki mineralne stanowiące pożywienie dla roślin i glonów, „samooczyszczanie się wód powierzchniowych”, musi być tlen, bo jeśli nie ma, to z C zamiast CO₂ powstaje CH₄, z S zamiast SO₄ powstaje H₂S (pustynia siarkowodorowa), z N zamiast NO₃ powstaje NH₃, z P zamiast PO₄ powstaje PH₃, wszystkie toksyczne

BZT - BIOLOGICZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA TLEN - w normach przyjmuje się BZT₅, czyli BZT w ciągu pięciu dób, BZT₅>12mg O₂/dm³ oznacz bardzo zanieczyszczony zbiornik, w oczyszczalni statkowej ma być <50 mg O₂/dm³

EUTROFIZACJA - masowy wzrost ilości roślin, a więc wzrost BZT, obecnie ma charakter antropogeniczny

BIOGENY (SUBST. ODŻYWCZE) - dostają się ze ściekami, spływają z pól uprawnych (nawozy mineralne), np. 1 kg fosforu może skutkować 1000 kg biomasy upłynnionej (tj. 100 kg suchej biomasy) - ILOŚĆ FOSFORU, TO GŁÓWNY CZYNNIK PRZYROSTU BIOMASY

METALE CIĘŻKIE - gęstość ≥ 4,5 g/cm³, źródło - antropogeniczne:

1. Hg - RTĘĆ - rozpuszczalna w stężonych kwasach, dysocjuje na Hg²⁺ i 2 Cl ^2-, toksyczna, 1 gram to dawka śmiertelna dla człowieka, gromadzi się u człowieka: mózg, włosy, wątroba, powoduje: drgawki, paraliż, zaburzenia motoryki i wzroku, objawy choroby umysłowej, działania: teratogenne (potworności), mutagenne; Japonia rok 53-59 - choroba Minamata - Hg → plankton → ryby → ludzie i koty („choroba tańczących kotów”), powodowała ją CH₃-Hg-CH₃ czyli dimetylortęć

2. Cd - KADM - szary metal aktywny, dobrze rozpuszczalny w kwasach, bardziej toksyczny od Pb, występuje w mazucie, w C kopalnym, łatwo przyswajalny przez rośliny oraz grzyby i owoce morza (NDS w roślinach 1 ppm, a w pieczarce łatwo może być 6 ppm, w ostrygach kilka tysięcy razy więcej niż w morzu), zaburzenia: nerek, serca, nowotwory w nerkach i prostacie, ukł. kostny, choroba itai-itai (kości łamią się nawet przy kaszlu), dopuszczalna dawka dzienna 60μg/24h a przy itai-itai ludzie przyjmowali po 600 (nie oczyszczone ścieki z Cd puszczono na pola ryżowe - Japonia)

ZNIECZYSZCZENIE BAŁTYKU:

1. sole odżywcze, materia organiczna → spotęgowana eutrofizacja (dużo biogenów)

2. subst. toksyczne - np. metale ciężkie Hg i Cd, PCB, Cu, Zn, Cr, Pb

3. zanieczyszczenia ropopochodne - najwięcej z rzek, szacunkowo 21*10³ do 66*10³ ton/rok olejów spływa do Bałtyku

4. skażenia mikrobiologiczne - nie oczyszczone ścieki komunalne - poprawa vide oczyszczalnie w Gdańsku i Gdyni, ale np. rz. Kacza dalej uniemożliwia otwarcie plaży w Orłowie

5. radionuklidy - silny wzrost po Czarnobylu - Cs półrozpad 37 lat, Sr 28 lat

6. zanieczyszczenia stałe - jak wcześniej

1