Chemia

Woda jest jednym z najbardziej pożądanych surowców na Ziemi. Jest niezbędna do życia dla ludzi, zwierząt i roślin. Gdzie nie ma wody tam nie ma życia.

Udowodniono, że ilość wody w hydrosferze jest stała, jedynie z tą różnicą, że woda ciągle jest w ruchu i nie spotkamy jej ciągle tyle samo w jednym stanie skupienia. Ten ruch wody można przedstawić w schemacie obiegu wody w przyrodzie.

Ponieważ ilość wody jest taka sama, obieg wody w przyrodzie jest zamknięty i moglibyśmy charakteryzować go zaczynając od dowolnego punktu. Najłatwiej jest jednak opisać obieg wody od momentu jej opadu. Zjawisko skraplania się chmur, które nazywamy opadem deszczu występuje zarówno nad lądem jak i zbiornikami wodnymi. Ten opad, który trafił na ląd może być zatrzymany przez rośliny, którym jest niezbędny do życia, albo też może spaść na powierzchnię gruntu.

Opad, który trafia na grunt nazywany jest opadem netto. Opad ten jest wchłaniany przez grunt. Po wchłonieniu pewnej ilości wody przez grunt pod wpływem siły ciążenia woda spływa swobodnie do niższych warstw poprzez strefę napowietrzoną do strefy nasyconej. Jednak zdolność wchłaniania wody przez grunt jest ograniczona z tego też powodu nadmiar wody spływa po powierzchni do zbiorników wodnych lub gromadzi się w powierzchniowych zagłębieniach tworząc kałuże.

Z kolei woda znajdująca się pod powierzchnią gruntu zaczyna spływać do zbiorników wodnych. Spływ taki nazywamy odpływem gruntowym. Następnie woda, z każdego wcześniej wymienionego miejsca zaczyna odparowywać. Parowanie ze zbiorników wodnych czy to tych, do których bezpośrednio z opadu trafiła woda czy ze spływu nazywamy ewaporacją. Rośliny oddają także wodę do atmosfery jako produkt ich metabolizmu i taki proces nazywamy transpiracją. Następnie para wodna zgromadzona w atmosferze tworzy chmury, które znowu ulegają skropleniu i proces się powtarza.

Tak w skrócie możemy opisać schemat obiegu wody w przyrodzie. Bardzo łatwo zauważyć że jest to obieg zamknięty i niech tak dalej pozostanie.

Życie na Ziemi byłoby niemożliwe, gdyby nie warstwa rozproszonych gazów. To warstwa ozonu chroni nas przed szkodliwym ultrafioletowym promieniowaniem Słońca, które wytwarza m.in. niewidoczne dla oka ludzkiego promieniowanie ultrafioletowe . Jest ono niebezpieczne, ponieważ przyspiesza proces starzenia się skóry, jest jedną z przyczyn powstawania zaćmy, może także wywołać zmiany nowotworowe skóry ? raka .

Bez promieni słonecznych nasz świat byłby jałową planetą. Promieniowanie słoneczne ogrzewa powierzchnię Ziemi i jest wykorzystywane przez rośliny w procesie fotosyntezy.

Stało się jasne, że działalność człowieka narusza delikatną równowagę w atmosferze. Ozon to forma tlenu z trzema atomami. Blisko powierzchni Ziemi ozon jest trucizną, która współuczestniczy w tworzeniu smogu fotochemicznego i kwaśnego deszczu. Już od 15-50km w górę od powierzchni Ziemi ozon staje się b. pożyteczny tworzy warstwę ochronną dla życia. Zatrzymuje nadmiar promieni UF i pełni funkcje atmosferycznego termoregulatora.

Zaczęto używać freonu do produkcji aerozoli, lakierów, w sprężarkach lodówek, w przemyśle kosmetycznym i po pewnym czasie okazało się jak katastrofalne skutki przynosi używanie tych związków dla warstwy ozonowej. To cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcje i nie rozpadają się dlatego mogą żyć w atmosferze ponad sto lat. Głównie chlor uszczupla ilość ozonu. Ponieważ w ostatnich latach emisja freonów b. się nasiliła dlatego niezbędne jest natychmiastowe jej zmniejszenie.

Współczesne obserwacje wykazują, że zanieczyszczenia atmosfery niszczą tę ochronną warstwę. W 1985 r. naukowcy odkryli, że warstwa ozonowa jest niszczona sezonowo i tylko nad wybranymi obszarami np. nad Antarktydą. a jej rozległość dorównuje powierzchni Stanów Zjednoczonych. Podczas zimy nad kontynentem rozbudowuje się mroźny wyż, który nie pozwala na mieszanie się mroźnego powietrza z cieplejszym. W tej cienkiej masie powietrza z temperaturą około ? 90 C cząsteczki lodu formują tzw. Polarne chmury. W czasie długiej nocy polarnej reakcje chemiczne pozostają uśpione. Czasem jednak na powierzchni chmur mogą zachodzić powolne reakcje, przygotowujące atomy chloru do szybkiej reakcji, gdy pojawiają się pierwsze promienie słoneczne wraz z polarną wiosną. Ten wiosenny ?błysk? chloru gwałtownie niszczy antarktyczną warstwę ozonową.

Dziura ozonowa to spadek zawartości ozonu ( O3) na wysokości 15-20 km głownie w obszarze bieguna południowego.

W celu ochrony warstwy ozonowej przedstawiciele 31 państw podpisali w 19987 roku umowę zakładająca 50 % spadek produkcji freonu. Niestety w Polsce nadal używa się produktów zawierających freon.

Dziura ozonowa przestaje się rozrastać ? wynika z analizy najnowszych pomiarów warstwy ozonu nad Ziemią. Amerykańscy eksperci przestrzegają jednak, że upłyną dziesiątki lat zanim dziura ozonowa zacznie się kurczyć. Powłoka ozonowa nad niektórymi rejonami naszego globu jest nieco grubsza niż jeszcze w zeszłym roku, jednak wciąż jest znacznie poniżej normalnego poziomu.

Zagrożenia cywilizacyjne.
Jeżeli nie będziemy dbać o swoje środowisko możemy je doprowadzić do zniszczenia. Do zniszczenia środowiska możemy zaliczyć np.: zanieczyszczenia powietrza, dziura ozonowa, kwaśne deszcze, efekt cieplarniany. Niektórzy z nas nawet nie zdają sobie sprawy że zagrażają środowisku w głupi sposób np.: nie gasząc światła lub na daremno lać wodę.
Zanieczyszczenia powietrza występuje gdy do powietrza dostaje bardzo dużo zanieczyszczeń. Możemy temu zapobiec przez nie wycinanie lasów oraz nie wypalanie traw. Można również częściej zamiast jechać samochodem na w miarę bliską odległość przejść się pieszo lub jechać rowerem i wtedy nie tylko nabylibyśmy większej kondycji ale również pooddychalibyśmy świeżym powietrzem co wyszło by to nam na zdrowie. Kolejnym zagrożeniem dla środowiska jest dziura ozonowa. Dziura ozonowa to zmniejszanie się grubości powłoki ozonowej ,ochronnej dla Ziemi. Zmniejszanie się jej powoduje nadmierna emisja freonów, czyli pochodnych, nasyconych, chlorowcowych węglowodorów. W skład freonów wchodzi: chlor, fluor, węgiel, niekiedy wodór. Uwolniony podczas fotolizy chlor powoduje rozkład ozonu do dwuatomowych cząsteczek tlenu. Im cieńsza warstwa ozonu tym większe jest promieniowanie ultrafioletowe, które dociera do Ziemi. Promieniowanie ultrafioletowe jest bardzo niebezpieczne dla naszego organizmu. Nadmiar promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi może wywierać szkodliwy wpływ na nasz układ immunologiczny, na skórę, oczy, może doprowadzić do powstania nowotworów. Podrażnienie spojówek może doprowadzić do pojawienia się zaćmy. Skóra nasza zaczyna się znacznie szybciej starzeć. Bardzo powszechne w wyniku nadmiernego promieniowania ultrafioletowego są nowotwory skórne zwane czerniakami . Nadmiar promieniowania także przyczynia się do uszkodzenia struktury kwasów nukleinowych co powoduje pojawienie się licznych mutacji. Aby zapobiec szerzeniu się dziury ozonowej warto zaprzestać produkcji substancji , które zawierają chlor, rozkładający ozon. Destrukcje warstwy ozonowej powodują również halony oraz tlenek azotu. Kolejnym zagrożeniem dla środowiska są kwaśne deszcze. Tworzenie się kwaśnych deszczy wiąże się ze spadkiem wartości pH opadów. Kwaśne deszcze występują wówczas, gdy pH wynosi około 5,6 i stają się kwaśnymi zanieczyszczeniami powietrza.
Kwaśne opady to:
?kwaśne deszcze
?kwaśna mgła
?kwaśny śnieg.
Znaczny rozwój przemysłu powoduje stały napływ do środowiska substancji chemicznych zanieczyszczających nasze środowisko. Emitowanie do atmosfery substancji chemicznych wpływa na znaczny spadek liczebności wielu organizmów żywych. Do tworzenia kwaśnych deszczy przyczyniają się głównie toksyczny tlenek siarki SO2 i tlenek azotu, który w obecności pary wodnej tworzy kwas azotowy.
Tlenek siarki tworzy kwas siarkowy. Znaczny wzrost kwaśnych deszczy obserwujemy w okolicy Azji, gdyż tam znacznie wzrasta emisja tlenków. Spadek zanieczyszczenia można zaobserwować w Europie oraz Ameryce Północnej. Podczas ogrzewania oraz produkcji energii następuje znaczna emisja dwutlenku siarki. Do zwiększonej emisji gazów przyczynia się również szereg innych gałęzi przemysłów. Można tu wyróżnić: hutnictwo, ropę naftową, przemysł drzewny. Dwutlenek azotu ma działanie toksyczne. Powoduje on negatywny wpływ na hemoglobinę. Działając toksycznie na ten czerwony barwnik zaburza rozprowadzanie tlenu w naszym organizmie. Gazy toksyczne podlegają wielu przemianom. Woda w atmosferze przyczynia się do powstania silnie trujących kwasów. Tlenki są zdolne do rozpuszczania się w wodzie. Depozycja mokra są to opady kwaśne w postaci deszczy oraz śniegu.
Depozycja sucha to cząsteczki pyłu w powietrzu wraz z zanieczyszczeniami.
Kwaśne opady przyczyniają się do zakwaszenia gleb, jezior, rzek oraz innych zbiorników wodnych. Wpływają na wypłukanie się związków mineralnych. Zakwaszona woda nie nadaje się do użytku. Substancje zanieczyszczające dostają się głównie bezpośrednio do wód. Związki te wywierają szkodliwy wpływ na organizmy glebowe oraz szatę roślinną. Z gleby wymywany jest glin. Taki glin gromadzi się w rybach. Zalega on głównie w skrzelach i powoduje problemy z oddychaniem. Ekosystemy leśne a w szczególności lasy iglaste, są najbardziej zagrożone skażeniami atmosfery. Przykład może stanowić degradacja lasów iglastych na terenach Gór Izerskich. Kwaśne deszcze mogą wywołać:
?zamykanie się aparatów szparkowych u roślin
?liście roślin zostają pokryte warstwą, która jest nieprzepuszczalna dla światła
?zahamowanie fotosyntezy
?degradacje chlorofilu
?obumarcie roślin
?następuje zakłócony bilans wodny roślin
?brak przypadku mchów ochronnej warstwy wosku sprawia, że są one bardzo narażone na negatywny wpływ kwaśnych deszczy
?drzewa mają zbyt mało wapnia, a także magnezu
?liście mają głównie barwę żółtą, często dochodzi również do opadnięcia liści
?zatrucie korzeni poprzez osady glinu.
Tereny, które są w dużym stopniu zagrożone kwaśnymi deszczami:
?Europa
?Chiny
?Stany Zjednoczone.
Kwaśne deszcze mogą się przemieszczać nawet na znaczne odległości od źródła zanieczyszczenia. Aby zahamować rozszerzanie się kwaśnych deszczów należy oszczędzać energię.
Ostatnie zagrożenie jakie opiszę to efekt cieplarniany. Zaliczany jest do normalnych zjawisk, które występują na Ziemi. Atmosfera jest warstwą, która nie powoduje przepuszczanie promienia cieplnych. Większość ciepła jest pochłaniana przez gazy szklarniowe w satosferze i wraca na Ziemię. Dzięki tym właściwością Ziemi bilans energetyczny jest wyrównany. Dlatego, iż promienie cieplne nie są przepuszczane przez Ziemię, na naszej planecie nie dochodzi do wychłodzenia się i znacznego spadku temperatury. Średnia temperatura przy jej powierzchni wynosi ok. 15 stopni Celsjusza, bez atmosfery temperatura wynosiłaby około -18 stopni Celsjusza. Przypuszcza się jednak, że powstające 18 stopni Celsjusza. Przypuszcza się jednak, że powstające globalne ocieplenie klimatu może w sposób istotny zmienić warunki życia na Ziemi. Do wzrostu temperatury, np. o jedyne 3 stopnie Celsjusza staje się zagrożeniem dla naszego życia i życia innych organizmów żywych. Powoli postępujący efekt cieplarniany przyczynia się do zmian klimatu. Warto zwrócić uwagę na skutki, jakie niesie ze sobą efekt cieplarniany:
?nastąpi nagły wzrost ilości opadów, a wraz z nimi częstotliwość występowania powodzi
?znacznie powiększą się obszary zajmujące pustynie i stepy, gleby będą suche, znacznie trudniejsza będzie ich uprawa, a tym samym niższe plony. Państwa, które nie będą w stanie się przystosować do takiego klimatu podupadną. Także podupadnie import produktów spożywczych. Zmniejszy się znacznie liczba gatunków roślin.
?Topnienie się lodowców w wyniku ocieplenia klimatu. Ogromna ilość obszarów zostanie natychmiast zalana. Lodowce pokryją wyspy Oceanu Indyjskiego oraz wyspy na Karaibach. W naszym kraju lodowce stanowią zagrożenie dla takich miast jak : Gdańsk, Gdynia, Koszalin, Słupsk, Elbląg oraz Malbork.
?Nastąpi gwałtowny wzrost poziomu mórz i oceanów na Ziemi. Zostaną zalane obszary leżące w deltach rzek. A tym samym spadnie ilość lądów.
?Pojawi się ekstremalne natężenie takich zjawisk klimatycznych jak : burze, huragany czy też bardzo długie susze.
?Znacznie wzrośnie liczba pasożytów, rozwoju, których znajduje się stadium wymagające wody, m.in. komary przenoszące mikroorganizmy wywołujące malarię czy też gorączki krwotoczne oraz inne choroby.
?Nastąpi znaczne zmniejszenie wskaźników różnorodności gatunkowej.
Jednak można temu wszystkiemu zapobiec poprzez oszczędzanie światła oraz dbanie o przyrodę.
Dbajmy więc o nasze środowisko, bo nie zdajemy sobie z tego sprawy jakie ono dla nas jest ważne. Jeżeli będziemy się opiekować naszą planetą to żadne zagrożenie nie będzie dla ludzkości straszne. Starajmy się więc szanować przyrodę.