Transcript Apa ca factor de mediu

Chimia mediului.
Factori de mediu Apa
Definiţia mediului si a ecologiei
• în dicţionarul enciclopedic romin; “totalitatea
factorilor exteriori organismului uman, ca
atmosfera,, relieful, şi celelalte fiinţe vii”.
• in “Larousse” mediu este “ansamblu de elemente
naturale şi artificiale unde se desfăşoară viaţa”
• Nu trebuie confundate ştiinţele despre mediu cu
ecologia, parte a biologiei, al cărei obiect a fost
defint de Haeckel.
• Ernst Haeckel (1866) a introdus noţiunea din
cuvintele greceşti oikos (casă)si logos ( ştiinţă)
• In traducere libera ecologia este ştiinţa spaţiului de
locuit, “interdependenţa mediului cu fiinţele vii”.
Ecologia
• Noţiunea de ecologie este mult mai restrânsă, faţă
de modul în care este mediatizata astazi .
• Ecologia defineşte etapele de evoluţie a biosferei
având în centru, drept factor determinant activitatea
umană de administrare a biosferei.
• Se pot delimita 2 tipuri de ecologie:
• o ecologie fundamentală (sintetizează principii şi
legi)
• o parte aplicativă (cu caracter practic de protecţia
mediului,) prin monitorizarea factorilor de mediu.
Ecologizarea ştiinţelor
• În prezent se poate vorbi despre o ecologizare a
ştiinţelor, în contextul dezvoltarii durabile, care
îmbină nevoile de progres cu:
• exploatarea raţională a resurselor;
• protejarea ecosistemelor naturale;
• conservarea biodiversităţii.
• Mediul în general şi ecosistemele în special sunt
afectate de activitatea umană.
• Activitatea antropica se orienteaza în principal pe
direcţii ca: domeniul energetic, domeniul alimentar,
domeniul habitatului şi cel spiritual.
Factori ecologici, factorii de mediu
• componentele =factori ecologici in masura in care
influenteaza organismele vii.
• se pot clasifica dupa felul in care are loc actiunea in :
• -directi (cum este cazul raportului elementelor C si N
• -indirecti (cum este de exemplu latitudinea)
• -endogeni (cand intervin din interior)
• -exogeni (cand intervin din exterior ex.vantul, precipitatiile).
• Dupa tipul componentelor implicate : vii( biotici ) sau lipsite
de viata, (abiotici). Factorii abiotici sunt deci cei geografici,
geologici, fizici si chimici. In ceea ce priveste modul in care
actioneaza factorii ecologici, ei pot prezenta constanta,
periodicitate sau neregularitate.
• Factorii geologici caracterizeaza natura geologica a
substratului (roci, sol). Factorii geografici indica pozitia pe
glob a sistemelor specificand latitudinea, longitudinea su
altitudinea. In randul factorilor fizici intra radiatiile (de diferite
lungimi de unda) temperatura si factorii mecanici de tip
maree, vant, curenti de aer si apa.
Clasificare
• Factorii chimici definesc compozitia chimica a aerului,
apei, solului, cu accent pe continutul de oxigen si a altor
componenti necesari intretinerii vietii.
• clasificare din punct de vedere al realizarii efectului in :
factori favorabili si limitativi.
• Factorii favorabili sunt cei ce mentin performantele unei
unitati vitale . Categoria a doua se manifesta asa cum ii
spune si numele ca o conditie limita de existenta. Un
exemplu il constituie concentratia metalelor in apa care
este limitativa pentru vegetatie.
• Relatia cauza efect in domeniul manifestarii acestor
factori, este deosebit de complexa la aceeasi cauza
existand posibilitatea unui raspuns unic, a unui raspuns
compus si a unui raspuns contradictoriu. Este de
subliniat ca indiferent de tipul raspunsului, el nu este
obligatoriu constant in timp ci poate prezenta
variabilitate.
Apa
• factorul de mediu cel mai afectat de poluare, iar poluarea
apelor este cauza a 25% din cazurile de spitalizare
inregistrate anual. Viata nu pote exista fara apa si o
problema importanta este calitatea acestei ape.
• Apa in natura exista sub forma de ape de suprafata (fluvii,
rauri, lacuri, mari si oceane) circa 44 miliarde de km2 si
ape subterane.
• Importanta apei ca factor de mediu este legata de
multiple aplicatii, care necesita fiecare o anumita calitate
a apei. Astfel apa ca factor de nutritie folosita in
prepararea hranei oamenilor, deci apa potabila va trebui
sa indeplineasca anumite conditii de calitate fizice,
chimice si bacteriologice: (STAS 1342-91) intitulat ”Ape
potabile categorii si conditii tehnice de calitate” si STAS
450-76 “Ape minerale conditii tehnice generale de
calitate”.
•
Apa
• Apa este si factor de igiena, factor energetic, factor de transport,
materie prima indispensabila activitatilor tehnologice, precum si
sursa de agrement.
• Conform STAS 4706-88 (categorii de indicatori:-indici organo-leptici
bazati pe gust si miros, indici fizico-chimici, indici biologici, indici
bacteriologici, indici radioactivi, indici toxici, indici indezirabili si indici
de coroziune) pentru ape de suprafata sunt stabilite trei categorii:
• -categoria intai in care intra apa potabila, industrie alimentara, etc.
• -categoria a doua cuprinde apele ce pot fi folosite la dezvoltarea
pisciculturii, (cu exceptia salmonidelor care necesita categoria I),
agrementului, urbanismului, industriei.
• -categoria treia
Surse de poluarea apelor si principalii poluanti
• Sursele principale de poluare a apelor de suprafata si
subterane sunt:
• -ape uzate orasenesti (provenite din gospodarii si mica
industrie, campinguri, zone de agrement)
• -ape uzate industriale (provenite din procesele
tehnologice industriale si mentinand caracteristici ale
substantelor utilizate in procesul respectiv. Astfel in
bazinul hidrografic Jiu unde se exploateaza carbunele, se
gasesc ape uzate cu continut ridicat de suspensii
provenite din steril)
• -ape uzate de la crescatorii de animale si pasari
(contin substante organice si suspensii)
• -ape uzate rezultate in urma irigarii (sunt poluate cu
diferiti fertilizatori organici)
Poluarea apelor
• -apele poluate provenite de la navele maritime sau
fluviale (provenite din activitatea personalului si din
pierderi de combustibil sau substante transportate)
• -ape uzate radioactive (provenite din activitati
antropogene legate de exploatarea minereurilor
radioactive, a reactoarelor si a izotopilor radioactivi)
• -ape uzate cu temperaturi ridicate (de exemplu apa
calda de la centralele termoelectrice)
•
-ape uzate din scurgeri si descarcari
necontrolate, care pot fi antrenate de precipitatii.
•
-eutrofizarea este rezultatul introducerii in apa a
unor cantitati suplimentare de fosfor si azot si care in
ape statatoare sau cu viteza mica de curgere conduc la
inmultirea algelor.
Poluantii specifici apelor
•
Substantele organice reprezinta pentru apa poluantul principal.
Ele pot fi : naturale (titei, tanini, lignina, hidrati de carbon, biotoxine
marine) si artificiale proveniti din prelucrarea diferitelor substante.
•
Petrolul care este principalul poluant organic natural, si
produsele petroliere care sunt poluanti artificiali, se gasesc frecvent
in emisari.
•
Titeiul nu este miscibil cu apa si fiind mai usor(densitate<1) se
ridica la suprafata si se deplaseaza. Compusii sai volatili se
evapora,(pierde prin evaporare pana la 30%din greutate ) iar titeiul
ramas la suprafata, se oxideaza schimbandu-si compozitia.
• In ceea ce priveste compozitia, titeiul este un amestec de
hidrocarburi solide (saturate ciclice si neciclice si hidrocarburi
aromatice) lichide si gazoase alaturi de care in functie de calitatea
titeiului se mai gasesc cicluri cu sulf, azot si oxigen. Compozitia sa
elementara: 85%C, 12%H, 3% S,O,N.
Petrolul ca poluant al apelor
• Apele cu filme de petrol impiedica respiratia si blocheaza
asimilatia. Hidrocarburile din titei au actiune
bacteriostatica. In apele cu titei poate creste si continutul
de saruri (peste 400mg cloruri /L apa nu mai este buna la
irigatii)
• La dilutii 1: 1000000 (H2O potabila : H2O cu titei), apa nu mai
este buna de baut, nu mai pote fi folosita nici la racire in
centrale termoelectrice (condensatoare si lagare) si
inrautateste straturile filtrante din instalatiile de filtrare.
•
prelucrarea petrolului duce la o gama larga de poluanti
Poluantii proveniti din prelucrarea produselor petroliere
• benzine, solventi, hidrocarburi, compusi aromatici, derivati
halogenati si vopsele. Dintre acestia remarcam:
• Acizii naftenici- toxici ai sistemului nervos, iritanti pentru
tegumente. Sunt substante degradabile biologic
• Fenolii- toxici pentru sistemul nervos, pot fi degradati de
bacterii, dar si in aceasta situatie imprima apei gust si
miros neplacut (admis sub 0,001mg/l)
• Alchil aril-sulfonatii pot produce spumare si reduc in
acest fel capacitatea de autoepurare a apelor. In cantitate
de 0,3-0,4mg/l conduc la spume stabile care inhiba
procesele respiratorii cai penetreaza membranele
celulare. Se intalnesc in detergenti.
Poluantii proveniti din prelucrarea produselor petroliere
• Detergentii in general au actiune de spumare si din aceasta cauza
se prefera cei biodegradabili si cu spumare redusa.
• Pesticidele se impart dupa periculozitate. Conform DL 50 (doza
unica de substanta activa exprimata in mg/kg corp care administrata
oral la sobolanul alb dupa post de 24ore provoaca moartea a 50% in
14 zile) se cunosc patru grupe de toxicitate: grupa I extrem de
toxica, grupa II puternic toxica, grupa III moderat toxice, grupa IV de
toxicitate redusa.
• Solventii organici, dintre care, remarcam solventii clorurati folositi in
procese de curatire (de ex. la degresarea metalelor) care sunt
deosebit de periculosi.
• Vopselele, cernelele, colorantii contin frecvent bifenoli
policlorurati
Poluanti substante anorganice
•
:
• Metalele grele sunt cele mai nocive. Pb provoaca
saturnism cu efecte negative in special pentru
organismele tinere. Este admis in cantitati sub 0,05p.p.m.
• Cu conduce la febra cuproasa. La inhalare ataca caile
respiratorii, iar intoxicatiile cronice conduc la modificarea
formulei sanguine si a probelor hepatice. Este admis
maxim 0,01p.p.m. In zonele cu ateliere de galvanizare apa
freatica prezinta in concentratii crescute.
• Cr este toxic in forma de Cr+6 trebuie trecut in Cr+3, forma
mai putin periculoasa.
• Ag toxic pentru microorganisme peste 0,05 p.p.m
conduce la efecte nedorite.
• Fe nu este toxic, dar favorizeaza culturi bacteriene. Este
admis sub 0,3p.p.m.
• Hg- toxic periculos pentru sistemul nervos.
Poluanti anorganici
• H2S- si sulfurile consuma O2
• NH3- la 1 p.p.m. scade capacitatea sangelui de a lega
O2.
• Substante cu aciditate distrug la pH =4,5 pestii.
• si cele cu alcalinitate ridicata, provoaca numeroase
prejudicii diferitelor folosinte ale apei.De ex.NaOH folosit
in tabacarii,textile, cauciuc mareste alcalinitatea in mod
frecvent peste limita admisa.
• Culoarea apei poate bloca absorbtia O 2 din
apa,impiedecand astfel procesul de fotosinteza si pe cel
de autoepurare.Cantitatea de oxigen dizolvata in apa,
depinde de T apei, presiunea aerului, continutul de
substante oxidabile si de numarul de
microorganisme.Odata cu marireaT, [O2 ] scade.
Duritatea apei
• Apa naturala folosita in industrie, contine saruri provenite
din rocile cu care apa vine in contact; sarurile fiind
disociate electrolitic, apa industriala contine ioni de
calciu, magneziu, sodiu, potasiu, fier si anioni de clor
,carbonat,sulfat.Prezenta unora dintre acestia este un
neajuns,care poate conduce in anumite conditii de
presiune si temperatura la compusi greu solubili,care
formeaza cruste.(piatra)In practica, prezinta importanta
duritatea conferita apei de ioni Ca+2si Mg+2.
• Duritatea poate fi temporara (Dtemp) si permanenta
(Dper), suma lor reprezentand duritatea totala.
Duritatea apelor
• Duritatea temporara este data de carbonatii acizi de
calciu si magneziu din apa si aceasta duritate dispare la
fierbere, deoarece carbonatii acizi se descompun in
carbonati greu solubili. Duritatea permanenta este data
de sulfatii CaSO4 ,MgSO4 ,si clorurile, CaCl2, MgCl2
stabile.
• Duritatea se exprima in grade de duritate. Romania
foloseste gradul de duritate german, care reprezinta un
continut de saruri de calciu si magneziu echivalent cu 10
mg. CaO la 1000 ml.de apa Apele cu duritate mica au
9,cele cu duritate medie au duritatea cuprinsa intre 16 si
25 ,iar cele cu duritatea peste 25, sunt de duritate mare
Tratarea apelor
•
•
•
•
•
•
Procedeele clasice de tratarea apelor se bazeaza in primul rand pe
reducerea turbiditatii prin procedee de limpezire.
Turbiditatea apei este provocata de suspensiile existente, care pot fi
indepartate prin decantare si filtrare. Acestea sunt metode generale de
separare a fazelor, in conditiile in care faza dispersata in apa este solida sau
lichida.
Decantarea se realizeza prin imprimarea unei imobilizari relative a
mediului de dispersie, si a unei deplasari sub actiunea campului gravitational
a particolelor in suspensie. Decantarea se poate realiza si cu coagulanti (cum
ar fi Al2(SO4)3 si FeSO4 in concentratie de 10-2g/l), care determina
aglomerarea particulelor fazei disperse si sedimentarea lor. Temperatura
constituie de asemenea un factor de activare a procesului.
Filtrarea ea consta in retinerea fazelor disperse pe o incarcatura
filtranta care este traversata de sistemul dispers. Materialul filtrant care este
poros lasa sa treaca filtrantul(apa); un astfel de material este nisipul.
Demineralizare = indepartarea ionilor sarurilor din ape
Aceasta se pote realiza pe cale fizica (A), chimica (B) si fizico-chimica (C)
Demineralizare si dedurizare
•
•
•
•
•
A 1-incalzirea apei sub presiune pana la temperatura de fierbere cand dispare
duritatea temporara;
2-evaporarea utilizata pentru indepartarea ionului de Cl3- congelarea
4- distilarea
1- metode de dedurizare- Dedurizarea cu lapte de var
Ca(OH)2; pentru indepartarea duritatii temporare.
Ca(HCO3 ) 2  Ca(OH ) 2 
 2Ca(CO3 ) 2  2H 2 O
•
dedurizarea cu soda calcinata Na2CO3 pentru
inlaturarea duritatii permanente.
CaSO4  Na2 CO3 
 Na2 SO4  CaCO3
•
•
•
•
dedurizarea cu soda caustica pentru indepartarea
duritatii:
temporare Ca(HCO )  2NaOH CaCO  Na CO  2H O
permanente CaSO  2NaOH  Na SO  Ca(OH)
dedurizarea cu fosfat trisodic 3Ca(HCO )  2 Na PO  Ca (PO )  6 NaHCO
3 2
4
3
2
4
2
3
2
2
3 2
3
4
3
4 2
3CaSO4  2 Na3 PO4 
 Ca3 ( PO4 ) 2  3 Na 2 SO4
3
Metode fizice
•
•
•
•
a)–electroliza
b)-electrodializa
c)-metode cu schimbatori de ioni anorganici si schimbatori
organici
Electroliza si electrodializa sunt metode folosite pentru cantitati
mici de apa.
•
Metoda cu schimbatori de ioni este foarte accesibila si se
bazeaza pe capacitatea de inlocuire a unor ioni din constructia
schimbatorilor cu ioni din mediu de lucru. Dupa semnul ionilor pe
care ii pot inlocui schimbatorii pot fi cationiti (RH), cand extrag ioni
pozitivi si anioniti (ROH) cand extrag ioni negativi. Reactiile de
schimb ionic pot fi reprezentate prin urmatoarele ecuatii chimice:
•
•
2RH + Ca+2  R2Ca +2H+
si ROH +Cl-  RCl + OH-