Atmosféra a klima První Nobelovy ceny v historii za životní prostedííjen 1995: ztenování ozónové vrstvy - chemie atmosféry Paul Crutzen: Max-Planck-Inst. Mainz (D) Mario Molina: MIT - USA F. Sherwood Rowland: U. Calif. Irvine USA
Vrstvy atmosféry Atmosféra = plynný obal Zem (i jiných planet) Vertikálnílenní atm. Zem (dle teploty): troposféra (cca do 8-15 km) tropopauza stratosféra (cca do 50-55 km) stratopauza mesosféra (cca do 80-90 km) mesopausa termosféra (cca do 400 km) termopauza exosféra (nad 400 km) (dlení i z jiných hledisek - podle chemických vlastností, kinetických dj atp.)
Složení atmosféry N - 78% O - 21% Ar < 1% H 2 O < 0.1% (v tropech více) CO 2-0.035% (0.026%) CH 4-0.00017% (0.00007-8%) N 2 O - 0.000031% (0.0000285%) SO 2-0.000005% (0.00000003%) (CFC <<<) další pímsi: prach, pyly, mikrobi, spory...
Skleníkový jev ásten na: http://earthguide.ucsd.edu/earthguide/diagra ms/greenhouse/ nebo na: http://www.physicalgeography.net/fundamen tals/7h.html
Skleníkový jev Mezi typem záení a množstvím energie na Zemi dopadajícím a vyzaovaným do prostoru jsou rozdíly; Krátkovlnné svtelné záení Slunce prochází, dlouhovlnné tepelné záení Zem je na as absobrováno atmosférou; Dlouhovlnné záení Zem pohlcují tzv. radian aktivní (RA), neboli skleníkové plyny. Udržování teplotní rovnováhy na Zemi je velmi komplikovaný proces, který se mní s režimem dne a noci, roních období a se zempisnou polohou.
Skleníkový jev Podíl na pirozeném skleníkovém efektu (na ohevu atmosféry): H 2 O (vodní pára) - 62% CO 2-22% pízemní ozón - 7% N 2 O - 4% Metan - 2,5% ostatní plyny - 2,5%
Skleníkový efekt Koncentrace skleníkových plyn vzrstá CO 2 viz nap.: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
Skleníkový efekt Podíl na zesílení skleníkového efektu: oxid uhliitý - 55% metan - 15% oxid dusný 6% halogen. uhlovodíky 24%
Zmna teploty zmna klimatu Zmna srážkového režimu Sucha Povodn Tání ledovc Zaplavení pobežních oblastí Nedostatek energie (vodní el.) Šíení infekcí a parazit Sthování národ
Globální oteplování ásten na: http://en.wikipedia.org/wiki/global_warming
Tání arktického ledovce ásten na: http://www.indybay.org/newsitems/2007/10/ 11/18453403.php
OZON rozložení v atmosfée: 90% stratosféra 10% troposféra maximum: (3/4 objemu) v 15-25km koncentrace: 5x1012 molekul/1cm 3 (25km) celkový objem: vrstva 3 mm (3000 mil. t) DU - Dobsonova jednotka 100 DU = sloupec O 3 výšky 1mm Stratosférický ozon = ozonová vrstva (o. štít Zem)
UV záení typ vln. délka (nm) škodlivost pohlcení v atmosfée UV-A 320-400 neškodné málo UV-B 280-320 letální siln UV-C 180-280 letální zcela
Ozon na Zemi
Ve stratosfée Fotochemické reakce UV (C) 180-240nm O 2 O + O O 2 + O O 3 UV (B) 200-320nm O 3 O 2 + O
Látky narušující ozonovou vrstvu Známé freony (F) a halony (H) a další uhlovodíky s negativními vlivy na ozonosféru Sumární vzorec oznaení setrvání v atm. (r.) CFCl 3 CFC-11 75-76,5 CF 2 Cl 2 CFC-12 110-139 CHF 2 Cl CFC-22 14-22 CF 2 Cl-CFCl 2 CFC-113 90-92 CF 2 CL-CF 2 Cl CFC-114 185 CF 3 -CF 2 Cl CFC-115 380 CF 2 ClBr H-1211 12-25 CF 3 Br H-1301 101-110 CCl 4 tetrachlormetan 50-67 CCl 3 -CH 3 metylchloroform 6,5-8,5
"NEBEZPENÉ REAKCE" Cl + O 3 ClO + O 2 O + ClO Cl + O 2 ------------------------------------ O + O 3 2O 2 Mén ozonu ve stratosfée: více UVB na povrch Zem
Ozónová díra 27.10.08 více na: http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/ http://www.theozonehole.com/ozoneholehistory.htm
Mezinárodní dohody - ozon Vídeská dohoda: 22.5. 1985 rámcová dohoda o ochran ozónové vrstvy - pistoupilo 21 stát Montrealský protokol: 16.9. 1987 stanovuje konkrétní velikost redukce výroby a spoteby halogenovaných uhlovodík - pistoupilo 24 stát. Vstupuje v platnost 1.1 1989. Londýnská konference signatá MP (27.-29.6.1990): 1990 (pipojenísfr). Revize pijatých opatení. Pedpokládaná redukce v užívání vzhledem k r. 1985 by mla být: CFC - 20% v 1993; 50% v 1995; 85% v r. 1997 halony - 50% v 1995 Po r. 2000 užívání pouze v pípadech, kdy není jiná alternativa, ne déle než do r. 2040 Kodaský dodatek k MP (1992)
Zneištní ovzduší sekvence událostí skládající se z: emise (exhalovaná látka SO 2, NO, VOC, PAU, aerosol...) transport (vítr, mraky) transformace (reakce v atmosfée > imise) depozice (pda, voda, rostliny, tkán, stavby) expozice (lovk, živoichové, rostliny) efekt (koroze, degradace, ekotoxicita, morbidita mortalita...) sink/propad ( neutralizace škodliviny)
Zneišování ovzduší - smog S M O G (smoke + fog) 1) redukní (londýnský, zimní) Vznik: inverzní situace (mlha) + spalování pevných paliv s vysokým obsahem popelovin a síry Hlavní zn. látky: aerosol (popílek, saze), SO 2,CO Vliv na zdraví: dýchací a srdení potíže (bronchitidy, astma, arytmie...) Vliv na pírodu: acidifikace Vliv na materiály: degradace stavebních materiál, koroze, poškozování kulturních památek
Zneišování ovzduší - smog 2) fotochemický (losangelský, letní) Vznik: intenzivní slunení svit, teplé poasí, UV záení psobí na exhalované plyny ze spalovacích motor vozidel (NO, NO 2, VOC) Skladba: NOx, O 3, PAU (BaP), PAN, CO, ásteky sazí < 1m (klíová škodlivina - troposférický ozón)
Zneišování ovzduší Vznik oxid dusíku pi fotochemickém smogu t C N + O NO t C NO + O (2NO + O 2 ) NO 2 Pi spalovacích procesech se oxiduje vzdušný dusík vzdušným kyslíkem (vedle minimálního píspvku oxidace palivového dusíku)
Vznik ozonu NO 2 + hν NO + O O + O 2 + M O 3 + M NO + O 3 NO 2 + O 2 (produkce a spoteba O 3 je v rovnováze) RCH 2 O 2 + NORCH 2 O + NO 2 HO 2 + NOOH + NO 2 (oxidace NO peroxidy, konkurence O 3 )
Zneišování ovzduší koncentrace nemetanické uhlovodíky NO NO 2 O 3 aldehydy, aerosol, nitrosloueniny 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 den (hod)
Zneišování ovzduší - smog 2) fotochemický (losangelský, letní) Vznik: intenzivní slunení svit, teplé poasí, UV záení psobí na exhalované plyny ze spalovacích motor vozidel (NO, NO 2, VOC) Skladba: NOx, O 3, PAU (BaP), PAN, CO, ásteky sazí < 1m (klíová škodlivina - troposférický ozón) Vliv na zdraví: respiraní potíže, dráždní sliznic, rohovky a spojivek oka, kancerogenita (benzo-a-pyren a další PAU) Vliv na vegetaci: útlum fotosyntézy, poškození tkání, (škody na úrod)... (ozón!) Vliv na materiály: degradace plast, oxidace kov...
Zneišování ovzduší - acidifikace Kyselá atmosférická depozice: mokrá (plyny rozp. ve srážkové vod) suchá (plyny obsažené ve vzduchu, aerosol) Mokrá kyselá depozice = "kyselé dešt" (+ námraza, sníh, jinovatka, rosa...) norma... ph ~ 5,6 (CO 2-340ppm)
Zneišování ovzduší - acidifikace SO 2 + O 3 SO 3 + O 2 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 SO 2 + 2OH. H 2 SO 4 NO + O 3 NO 2 + O 2 2NO 2 + O 3 + H 2 O 2HNO 3 + O 2 NO 2 + OH. HNO 3 (OH. radikál vzniká fotolýzou H 2 O) (SO 2 vzniká pouze oxidací S z paliva zbytk org. látek)
Zneišování ovzduší - acidifikace Píiny: produkce plynných exhalací SO 2 a NO x ze spalovacích proces (neodsíené uhelné elektrárny, lokální topeništ, automobilová doprava atd.) Následky: ohrožení les mírného pásu (Evropa, USA díve, nyní Asie...) acidifikace jezer a tok (ohrožení života ryb a planktonu a dalších organism) degradace pdy (ohrožení edafonu, zmna chemismu) ve mstech ohrožení památek
Pehled oxid siiitý: mikrobiální procesy, vulkanická aktivita, rozstikování moské vody, spalování fosilních paliv, tavení kov, výroba kyseliny sírové oxidy dusíku (NOx - NO, NO 2, N 2 O): blesky, lesní požáry, vulkanická aktivita, mikrobiální procesy, spalovací procesy, pohon motor na ropné produkty, zemdlství (hnojení N) oxid uhelnatý: pirozené požáry, spalovací procesy (nedokonalé spalování) amoniak: mikrobiální procesy, chov dobytka organické (tkavé) látky: lesy (vegetace), chemický prmysl (VOC...), doprava (VOC)
Atmosféra a klima radioaktivita: Rn (emanace), Sr, Ra, Pu... (JE, at. zbran, výzkum lékaství) teplota: spalování, chlazení mechanické vlnní: hluk, vibrace ostatní: infekní organismy
Atmosféra a klima aerosol ( prach ) - tuhé a kapalnéástice - rzného složení a pvodu: horniny, pda, pyly, moe, vulkanická aktivita, prmysl (PAU, tžké kovy...), doprava (PAU, saze, pryž, resuspenze...), topení pevnými palivy (popílky, saze, PAU...) Zdravotní následky zejména u ástic pod 10µm, (PM 10 ) A zejména u ástic po a pod 2,5µm, (PM 2,5 )
Zneištní ovzduší uvnit - zdroje Modernílovk tráví uvnit budov až 90% asu venkovní ovzduší (prnik látek/plyn, vtrání...) obyvatelé / zpsob života (kouení, osobní hygiena, pracovní a technologická káze...) innost (vaení, výroba, úklid...) stavební materiál (zdi, nátry, malby, okna, pepážky, podlahy...) vybavení (nábytek, koberce, klimatizace, spotebie...)
Zneištní ovzduší uvnit tabákový kou (tisíce látek, PAU, Cd...) alergeny (mikrobi, plísn, roztoi, chlupy, peí...) NOx (topení, vaení, ohev vody) CO (topení, kouení) Rn (emanace a stavebniny) formaldehyd (devovláknité desky, domácí chemie ) asbest (tsnní, stavebniny) TOL (tkavá rozpouštdla) zplodiny z pípravy pokrm hluk (Toxické, karcinogenní, mutagenní, alergenní, infekní... )
Voda 3 skupenství Zajímavé chemické a fyzikální vlastnosti Univerzální (polární) rozpouštdlo Univerzální transportní medium Souást organizm Vznik (odplynní? led komet?)
Množstvé vody na Zemi
Hydrologický cyklus více na: http://www.tiimes.ucar.edu/highlights/fy06/images/hydrological%20cycle. jpg
Množství vody v kolobhu oceány 1348 mil. km 3 ledovce 29 mil. km 3 podzemní voda 8 mil. km 3 jezera a eky 200 000 km 3 atmosféra (páry) 13 000 km 3 výpar z oceánu 430 000 km 3 výpar z pevnin 70 000 km 3 srážky nad oceánem 390 000 km 3 srážky nad pevninami 110 000 km 3 roní odtok z pevnin 40 000 km 3
Využití vodních zdroj Srážky nad pevninou 110 300 (v km 3 ) Evapotranspirace 69 600 + stabilní odtok 40 700 Stabilní odtok (40 700): odlehlá místa 7 700 nezachyceno (povodn) 20 500 Geograficky a asov dostupné 12 500 erpáno + užito na míst 4 400 + 2 300 Zbývá k dalšímu využití max cca 6 000 km 3
Využití vodních zdroj oblast podíl na odtoku (%) podíl na populaci % odtok (km 2 ) Evropa 8 13 3,24 Asie 35,8 60,5 14,55 Afrika 10,6 12,5 4,32 S. a C. Amerika 15,2 8 6,20 J. Amerika 25,6 5,5 10,42 Austrálie a Oc. 4,8 0,5 1,97 celkem 100 100 40,70
Využití vodních zdroj Zem m 3 per capita Island 624535 Ruská federace 30599 Turkmenistan 17573 Estonsko 11490 Rakousko 11333 Rumunsko 9109 Litva 6541 Albánie 6190 Itálie 2920 Španlsko 2809 R 1612 Belgie 1236 Británie 1219
Bilance využívání vody 40000 km 3 je roní odtok z pevnin 12000 km 3 je k dispozici globální spoteba je 4000 km 3 spoteba na osobu a rok je 670m 3 spoteba na osobu a den 1,8m 3 Se vzrstem populace klesá relativní dostupnost vody na osobu maximum spoteby vody (50-80%) je vázáno na zavlažování
Využití vody nap. na: http://maps.grida.no/go/graphic/freshwater_ withdrawal_in_agriculture_industry_and_d omestic_use
Ekologická katastrofa Aralského moe Pvodn cca 50% vody zek Amudarja a Syrdarja ( an-šan, Pamír) užíváno k zavlažování, 50% napájelo Aralské moe. Od cca 60 let díky odklonu ek k zavlažování pítok klesá na 3%. Hladina moe postupn klesá až o 16m Plocha se zmenšuje na cca 50%. Zvyšuje se salinita Vymírají organismy Mizí tradiní obživa (rybolov) Zhoršuje se kvalita pitné vody Je poškozováno zdraví Od r. 1992 úmluva o využívání vody Od r. 1994 poprvé neklesá rozloha hladiny vice nap. na: http://na.unep.net/digital_atlas2/webatlas.php?id=11 salinita na http://www.unep.org/geo/geo1/fig/fig2-2_1.htm
Využití vody a její kvalita Kritéria pro posouzení kvality vody: Pitná voda (mikrobi, chemické látky, radioaktivita, zápach, zákal ) Zavlažování (salinita, toxicita, paraziti ) Rybáství (kyslík, toxicita, paraziti ) Rekreace (toxicita, mikrobi, zápach, zákal..) Prmysl (korozivní úinky, suspenze ) Doprava (dostatek )
Typy zneištní vody Patogenní organismy (mikrobiální zn.) Organické látky Netoxické Toxické Anorganické látky Toxické Živiny Atmosférická depozice (acidifikace) Salinita Suspendované látky (pevné látky.) Odpadní teplo Radioaktivita
Typy zneištní vody Patogenní organismy (mikrobiální zn.) Obsah: Viry, bakterie, prvoci, paraziti Pvod: Mstské splaškové vody, odpadní v. ze zemdlství, poravináského prmyslu, prsaky ze skládek TKO, septik, zvláštní provozy
Typy zneištní vody Organické látky (netoxické) Obsah: Cukry, bílkoviny, tuky a jejich smsi a další látky s vyšší mol. váhou, ásti tl org. Pvod: Potravináský, textilní, papírenský prmysl, zemdlství (k rozkladu teba O 2 )
Typy zneištní vody Organické látky (toxické) Obsah: Ropné látky, org. Rozpouštdla, PCB, PAU, pesticidy Pvod: Chemický prmysl, zpracování paliv, zemdlství
Typy zneištní vody Anorganické látky (rozpuštné l.) Obsah: Siln i málo rozpustné soli, kyseliny, hydroxidy, toxické kovy Pvod: Pírodní i antropogenní pvod, prmysl, tžba zpracování rud, metalurgie
Typy zneištní vody Živiny - EUTROFIZACE Obsah: Látky nezbytné pro rst rostlin (NO 3-, PO 4 3- ) Pvod: Smyvy z polí, rezidua hnojiv, odpadní vody sídel
EUTROFIZACE Písun živin (N, P, K) do vody Nárst fyto a zooplanktonu Odumírání organizm Sedimentace tl Bakteriální rozklad v sedimentu Spoteba kyslíku Anoxie Pevaha anaerobních proces Zmna chemismu, zmna spoleenstev
Sinice toxicita Eutrofizace Hepatotoxiny Neurotoxiny Dermatotoxiny
Typy zneištní vody Atmosférická depozice (acidifikace) Obsah SO 2 a NO x, reakce v amosfée na kyseliny. Pvod: Spalovací procesy fosilní paliva s obsahem síry
Typy zneištní vody Salinita Obsah: Rzné anorganické soli, nejastji NaCl Pvod: Zavlažování, solení komunikací, prsak slané vody
Typy zneištní vody Suspendované látky (pevné l.) Netoxické i toxické suspenze ásteek ve vod. Odpadní teplo Chladící i ohívací procesy v rzných zaízeních i v domácnostech. Radioaktivita Pirozená (Rn) i antropogenní radiace.
Nové typy zneištní vody 1) Vylouená rezidua hormonální antikoncepce 2) Smsi nkterých látek (pesticid Dieldrin, Endosulfan s PCB) (endokrinní disruptory) 3) Vylouená nemetabolizovaná (ásten metabolizovaná) rezidua lék (Ibuprofen)
Zneištní vody Odpadní voda 99,9% voda 0,01% odparek 50% rozp./ 50% nerozp. 70% org. látky 30% anorg. látky 65% proteiny 25% cukry soli kovy 10% tuky písek/štrk
Zneištní vody Samoistící schopnosti vody: hydrolýza okysliování rozklad mikroorganismy asimilace živin (asy, makrofyta)
ištní odpadní vody 1. stupe mechanický 2. stupe biologický 3. stupe chemický esle usazování písku odstranní živin odstranní fosforu odstranní kalu