Chemie a životní prostředí

Životní prostředí

Dnes se na celém světě bije na poplach, všechno je narušeno: vzduch, který dýcháme, voda, kterou pijeme, i potraviny, protože se do nich dostávají škodliviny z ovzduší i vod. Volná příroda přímo odumírá před očima.

Chemické prostředí

Ovzduší, horniny, vody i živé organismy jsou utvořeny ze statisíců či spíše miliónů chemických sloučenin, ve kterých jsou obsaženy všechny prvky periodické soustavy. Látky v přírodě nesetrvávají v klidu. Při geologických a biologických procesech nastává transport látek. řeky, atmosféra a podzemní voda přenášejí určitá množství látek. člověk způsobuje látkové toky, které často přesahují velikosti látkových toků přirozených. Sedimentárním cyklem projde ročně asi 10 miliard tun hmoty. člověk naproti tomu působí látkový tok o velikosti 33 miliard tun. Tok uvádí do pohybu především těžba nerostných surovin. Při těžbě, úpravě, výrobě i spotřebě vznikají odpady; na ně se nakonec přemění prakticky všechny nerostné suroviny. Při těchto procesech látky prostředím putují, nastávají látkové toky.

Důležitým ukazatelem velikosti těchto toků jsou řeky. Dnes odnášejí do moře asi čtyřnásobek látek ve srovnání s průměrnou hodnotou v minulosti.

Pohyb látek se zkoumá jako soubor toků chemických prvků. Mluvíme o biochemickém cyklu uhlíku, kyslíku a dalších. Globální změny v cyklech síry a dusíku mají za následek zejména okyselování ovzduší, dešťů a celého prostředí. Se změnami v dusíkovém cyklu souvisí obsah dusičnanů ve vodách. Jejich koncentrace globálně roste ve vodách povrchových a v poslední době vinou požívání průmyslových hnojiv i ve vodách podzemních.

Cesty látek do prostředí

Lidskou činností se látky dostávají do prostředí nejčastěji jako plynné, kapalné a tuhé odpady, často i cílevědomou aplikací například při používání hnojiv či pesticidů. Už při těžbě nerostných surovin vznikají odpady, často nebezpečné. Hlušina, vyvážená na haldy, obsahuje zbytky těžené substance; mnohdy se stává, že dešťová voda vyluhuje z důlních hald toxické těžké kovy, popřípadě radioaktivní sloučeniny, a zamoří jimi okolí. To platí také o důlních vodách, často velmi silně mineralizovaných.

Průmyslová výroba je zdrojem nejrůznějších odpadů: exhalace z komínů a vzduchotechnických systémů, odpadní vody a tuhé látky, které se nedají dále použít v technologickém procesu se vyvážejí na skládky.

Důležitá cesta látek je spojena s provozem nejrůznějších dopravních prostředků. Vliv provozu je mnohostranný: od chemického posypu vozovek přes výfukové plyny automobilů a až k haváriím železničním, silničním, leteckým, námořním a k poruchám ropovodů a plynovodů.

Představme si pomyslnou krabici s názvem „lidská společnost“,umístěnou uprostřed prostoru nazvaného „prostředí“. Stěnami krabice neustále prostupují látky, které můžeme rozdělit na suroviny, to jsou ty, které vstupují dovnitř a látky, které krabici opouštějí, to jsou odpady. Hmotnost surovin se rovná hmotnosti odpadů. Množství surovin, které lidé získávají z přírody se zhruba každých 20 let zdvojnásobuje.To vede i k rychlejšímu vyčerpávání přírodních zdrojů a k využívání stále chudších surovin. Jestliže například ve středověku musel být obsah mědi v rudě minimálně 15%, na začátku 20.století stačilo již jen 5% a v současné době se vyplatí těžit rudy, které obsahují jen 0,5% mědi. Odhaduje se, že z těžebních surovin se asi 90 – 97% vrací zpět do přírody jako odpad.

Znečišťování ovzduší

Co obsahuje vzduch? Mimo dusíku a kyslíku se nepatrném množství ve vzduchu přirozeně vyskytují i další látky, jako jsou oxid uhelnatý a uhličitý, sulfan (sirovodík), argon, ozón, metan, amoniak, oxid dusný, dusnatý a dusičitý. Dalším plynem, který tvoří součást vzduchu, je vodík v množství 0,01%. Krypton, neon, helium a xenon jsou vzácné plyny zastoupené v sumě 0,0024 %.

Obvykle to jsou produkty rozkladu biomasy. Mohou být také např. původu vulkanického nebo jde o plyny půdní. A samozřejmě obsahuje vzduch vodní páru v různých koncentracích.

Emise jsou látky plynné, kapalné a pevné, jež jsou vypouštěny (emitovány) z nějakého zdroje do ovzduší.Nejvýznamnější složkou emisí jsou oxid siřičitý, uhelnatý, oxidy dusíku, uhlovodíky, sloučeniny chlóru, fluoru a těžkých kovů. Ty se rozptylují a mohou se v atmosféře chemicky i fyzikálně měnit.

Imise jsou látky rozptýlené, zčásti emise. Imise působí na živé organismy i materiály přímo, nebo v e formě kyselých dešťů.

Regionální znečištění způsobují látky, které průměrně setrvávají v ovzduší nejméně několik hodin, spíše však dnů i déle. Takové látky přenášejí vzdušné proudy stovky i tisíce kilometrů daleko. Nejvýznamnějšími škodlivinami v regionálním měřítku jsou sloučeniny síry a kyselé složky srážek. Prakticky veškerá síra se dostane ve formě oxidu siřičitého do ovzduší ze spalovacích procesů. Tento plyn je jednou z nejvýznamnějších škodlivin vůbec, protože jeho zdrojů je velké množství. V ovzduší setrvává jeden až dva dny. Postupně se oxiduje reakcemi různých typů. Pokud je v ovzduší přítomen dostatek látek zásaditého charakteru, jako je amoniak nebo kovové oxidy, síranové kationy jsou neutralizovány. Většinou však plně neutralizovány nejsou a vzniká kyselina sírová. Při spalování vznikají rovněž oxidy dusíku NO a NO2. Také ty se v ovzduší přeměňují, konečným produktem je kyselina dusičná.

V globálním měřítku pravděpodobně také roste obsah aerosolových částic.

Do ovzduší se emisemi průmyslových závodů dostávají i těžké kovy. Jejich hlavními zdroji jsou spalovny a chemický průmysl. Emisní součásti obsahují kyselinotvorné plyny, které se v ovzduší ještě dále mění a výsledkem jsou po reakci s atmosférickou vodou kyseliny. Tyto kyseliny dokáží těžké kovy z povrchu úletových částic popílku rozpouštět a tím je dán základ k dalšímu pohybu těchto škodlivin. Dostávají se do půdy a odtud do rostlin i jejich plodů. Je zajímavé, že podíl v plodech bývá podstatně nižší než v jiných částech rostlin. Příroda dokáže proti nepříznivým účinkům plod ochránit. Mezi těžké kovy patří rtuť, kadmium, olovo, chrom a arzén. Těžké kovy se v spolupůsobení s oxidy síry a dusíku, dále sloučeninami fluóru, ale i organických látek a přízemního ozónu podílely na zničení lesů Krušných a Jizerských hor a Krkonoš v šedesátých až osmdesátých letech.

řada silně toxických látek vzniká i při vypalování suché trávy a spalování zahradního odpadu. Otevřené ohniště neumožňuje dokonalé spálení organických látek. Kouřové zplodiny otevřených ohnišť nejsou rozptylovány a proto silně kontaminují přízemní vrstvu atmosféry a vedou k zamoření zemského povrchu.

Znečišťování vody

Voda je po ovzduší další nejvýznamnější složkou životního prostředí. Bez vody není života. Její pohyblivost oproti nespoutanému ovzduší je však nepoměrně menší. Také očišťovací proces znečištěných vod je podstatně obtížnější.

Dnes lidé spotřebují obrovské množství vody a veškeré předpovědi naznačují, že do budoucna tato spotřeba ještě poroste. V mnoha oblastech je nedostatek vody hlavní překážkou hospodářského rozvoje. Problém je zajistit množství i kvalitu vody.

Aby lidé získali potřebné množství vody, mění vodní režim celých velkých území. Lidé intenzívně čerpají podzemní vody. V mnoha oblastech jejich hladina neustále klesá, protože rychlost čerpání převyšuje rychlost, jíž se voda z atmosférických srážek doplňuje.

Ovlivnění chemického složení vody nabylo přímo globálního rozsahu. Lidskou činností jsou dnes do určité míry znečištěny prakticky všechny řeky, jezera, moře i podzemní vody. Pod povrch země se dostávají průmyslové odpady, například dnes již všudypřítomné ropné produkty, a stále více také znečišťují látky ze zemědělství, z průmyslových hnojiv, siláží i ochranných chemikálií.

Zdrojem znečištění vod je vlastně většina lidských činností. Snad při veškeré výrobě se spotřebuje voda, třeba i v malém množství, například na mytí a čištění. Znečištění působí těžba surovin, doprava, zemědělství. Snad všechny chemické látky, zanesené nejrůznějšími způsoby do životního prostředí, alespoň z části najdou nakonec svou cestu do vod.

Jedním z nejdůležitějších ukazatelů znečištění vod je kyslíkový režim. Je způsobeno přítomností organických látek, které se mikrobiálně odbourávají tím, že spotřebovávají kyslík.

Další důležitou charakteristikou je celkový obsah rozpouštěných látek, mineralizace. K tomu přispěje obsah nerozpustných látek.

Významnou charakteristikou je hodnota pH. Zvláštní postavení mezi rozpuštěnými látkami mají anorganické látky, zejména rozpustné sloučeniny dusíku a fosforu. Jde především o dusičnany, které mají z největší části původ v průmyslových hnojivech, a o rozpustné fosforečnany z čisticích prostředků nebo pracích prášků. V důsledku zvýšeného obsahu živin se v takto znečištěné vodě rozrostou řasy a jiné nižší rostliny, pro jejichž růst je obvykle právě obsah dusíku a fosforu důležitý. řasy nerostou dlouho. Když zahynou, rozkládají je četné mikroorganismy a na to spotřebují všechen rozpuštěný kyslík. Voda „hnije“, takže v ní nemohou žít žádné ryby.

Voda jako složka životního prostředí má oproti ovzduší z hlediska ochrany před znečištěním velkou nevýhodu. Je méně pohyblivá. Pokud do všesměrově pohyblivého vzduchu vypouštíme méně emisí, nutně se to okamžitě projeví ve zlepšení jeho čistoty. Voda je omezena v pohybu svým umístěním, řečištěm či korytem. Za roky působení znečišťujících látek se vytvářejí úsady, sedimenty a bezprostřední okolí toku je různě kontaminováno - znečištěno. Když do tohoto prostředí budeme vypouštět dokonale vyčištěnou vodu, bude ještě dlouhou dobu voda znečišťována vlivem tohoto okolí. Obvykle je nutno současně s úsilím o vypouštění vyčištěných vod provádět i přiměřené sanační práce. V praxi to znamená, že je nutno odstranit z koryta toku dlouholeté usazeniny nebo kontaminovanou zeminu a zabránit tak druhotnému znečištění.

Stupeň a typ znečištění vody se sice spolehlivě pozná jen v laboratořích, ale i pouhé pozorování může leccos odhalit. Neznečištěná voda je bezbarvá, čirá a bez zápachu, pouze voda z rašelinišť je hnědá. V čistých vodách žijí ryby a raci, v tůních se neusazují podezřelé sedimenty a po vodě neplave pěna.

Odpadní vody budou vždy vznikat a je nutno je čistit. Ke zlepšení kvality vod i půd je třeba budovat čističky odpadních vod, zakázat provozy, které poškozují životní prostředí, a využívat odpadní látky jako druhotné suroviny.

Znečišťování půdy

Ze základních součástí životního prostředí, tj. ovzduší, vody a půdy je prostředím zjevně nepohyblivým právě půda. To je z hlediska jejího ozdravění po předchozí kontaminaci značně nevýhodné. Vliv člověka na půdu je starý jako lidstvo samo. Lidé využívají půdu jako prostředek umožňující obživu.

Chemická devastace půdy má svůj počátek v dobách nástupu průmyslové revoluce. To znamená, že k znečišťování dochází již přes sto let. Povrchové vrstvy půd jsou stále "zásobovány" dalšími škodlivinami. Některé z organických škodlivin jsou přirozenou cestou rozkládány.

S kvalitou půdního substrátu souvisí bezprostředně i kvalita produkovaných plodin.

Použitá literatura

Životní prostředí – V. Metrický a kol.
Základy chemie 2 – Pavel Beneš, Václav Pumpr, Jiří Banýr
http://cd.ecmost.cz/data/obecne/puschel
http://www.enviweb.cz/?secpart=ovzdusi___cz_ Autor: Ing. Petr Püschel
http://www.enviweb.cz/?secpart=odpady___cz_ Autor: Ing. Petr Püschel
http://www.cpc.cz/projekty/vzdelavani/leonardo/epo/gl_klima.php
http://www.ecn.cz/env/doprava/vlivcrcz.htm

Zdroje k 11.5.2005