KRNYEZETI KMIA Dr JUVANCZ ZOLTN Elads irodalma Papp

KÖRNYEZETI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN

Előadás irodalma Papp Sándor: Bevezetés a környezeti kémiába, Pannon Egyetemi kiadó, 1999) Papp Sándor, Rolf Kümmer: Környezeti Kémia (Veszprémi Egyetemi Kiadó, Veszprém, 2005) R. Bailey etal. , Chemistry of Environment, (Elsevier, 2002) S E Manahan, Environmental Chemistry (http: //books. google. hu/books? id=k 01 YDY 2 v Előadási kivonatok

Szolgálati közlemény • Tanulmányi kirándulás • I Négyes metro • Gellért táró • Jelentkezés a jelenléti ív hátán

Környezeti kémia tárgya • A környezeti kémia a földben (talaj és kőzet), vizekben és az atmoszférában lejátszódó kémiai folyamatok összességével foglalkozik. • Az egyes közegekben lejátszódó folyamatokat részben elkülönítve tárgyaljuk, de figyelembe kell venni, hogy „mindennel összefügg”.

Kémiai hatások típusai • Bioszféra • Bioszférának a föld biológiai és geológiai rendszereinek együttesét nevezzük (természeti környezet). • Technoszféra • Technoszférán mindazon objektumok összességét értjük, amelyek az emberi tevékenység révén jönnek létre, és a természetben soha nem keletkeznek. A két rendszer közötti alapvető viszonyát egyszerűen jellemezhetjük: a technoszféra – működése során – a bioszférából nyersanyagokat és energiahordozókat termel ki, majd abba technológiai és fogyasztási hulladékokat juttat vissza.

A föld lakóságának alakulása A környezeti problémákat a megnövekedtet számú lakóság és az evvel járó megugrott termelés okozz a XX. Századtól.

Megnövekedtet populáció felnagyította a technoszféra jelentőségét • Évente 10000– 15000 új kémiai anyag kerül forgalomba • A világ vegyipara pedig évenként mintegy 150 • millió tonna vegyi anyagot termel. • Őserdők kivágása • Számos faj eltűnt a föld élővilágából az emberi tevékenység következtében. • Szennyezések (mérgezés, inváziv fajok) felborítják az eredetileg kialakult ökológiai egyensúlyt. • Globális hatásokat is mérhetőek már (ózon lyuk, felmelegedés, üvegházhatás) emberi tevékenység következtében.

Az atmoszféra széndioxid tartalmának változása A megnövekedtet ipari termelés és az erdőirtások miatt nőtt meg a CO 2 koncentráció, ami már a globális felmelegedéshez vezetett.

Az ökológiai folyamatok dobozmodellje A Föld kémiai értelemben zárt rendszer, amely környezetével energia- és anyagcserét folytat. Föld bármely önkényesen választott, természetes vagy csupán elvi határokkal rendelkező része nyitott rendszernek tekinthető, amelyben a szó valódi értelmében véve kémiai egyensúly nem létezik, ezek a rendszerek tehát kváziegyensúlyi rendszerek (flow equilibrium).

Földön előforduló elemek

Az elemek gyakorisága a világegyetemben és a Földön (atom%)

Elemek vegyületek keletkezése, eltűnése • Az elemek elsődleges differenciálódásának okait tekintve elsősorban a világűrbe történő gázkilépést és oxidációs-redukciós folyamatokat kell figyelembe vennünk. • Az aminosavak a Föld evolúciójának kezdeti szakaszában organizmusok nélkül is keletkezhettek. Bebizonyosodott, hogy purin, pirimidin, cukor, nukleotid, nukleozid és porfirin képződésére is van lehetőség élő organizmusok nélkül.

Az atmoszféra és a hidroszféra evolúciójának főbb fázisai

Földön előforduló elemek 56 Fe -nuklidnál stabilitási maximum alakul ki. Hasonlóan relatív stabilitást mutat a mag is, továbbá a 46– 66 közötti tömegszámú magok csoportja. E tapasztalat alapján jól értelmezhető a Harkins-szabály, amely szerint a páratlan rendszámú elemek gyakorisága a természetben kisebb, mint a mellettük lévő páros rendszámú elemeké, továbbá az is, hogy a páros protonszámú és páros neutronszámú magok a földkéreg elemeinek mintegy 80%-át teszik ki.

Radioaktívitás

Radioaktív sugárterhelés Természetes • Radioaktív bomlás • Kozmikus sugárzás Mesterséges • Nukleáris kísérletek • Nukleáris balesetek • Barnaszén erőművek

Természetes háttérsugárzások földi átlagban

Radioaktív bomlási sorok

Kormeghatározásokhoz használt radioaktív bomlások Kor >10000 év Sr, U bomlását mérik Kor < 200 év tricium (3 H) bomlását mérik

Radioaktív cézium bomlása Csernobil után került Európa légterébe. Ma is kimutatható egyes fajokban.

Radioaktív stroncium bomlása Csernobil után került Európa légterébe. Ma is kimutatható egyes fajokban. Csontba is beépülhet, ami akadályozza a csontvelő képződést. Bekerülés után közvetlenül komplexképzőkkel eltávolítható

Vulkáni kőzetek sugárzóanyag tartalma

Üledékes kőzetek sugárzóanyag tartalma

Természetes sugárzás különböző országokban

Átlagos sugárterhelés UK-ban

Sugárzás káros hatásai • Szövetroncsolás, égés, • Kötéseket bonthat, amik csak részben rekombinálódnak eredeti módon. • Az RNS- en a hatás rákot, mutációt, okoz.

Sugárfajták jellemzése • sugárzásnak kicsi a hatótávolsága (35 µm víz), de nagy az energiája (4 -11 Me. V). Szervezetbe jutva ( belélegezve) veszélyes. • β sugárzásnak nagyobb a hatótávolsága (0, 05 -15 mm víz), de az energiája (0, 05 -3 Me. V) kisebb. • Neutron sugárzásnak közepes az áthatoló képessége és csak indirekten ionizál. • Röntgen és γ sugárzásnak nagy az áthatoló képessége, és csak indirekten ionizálnak.

Radon veszélyessége • Légnemű • Belélegezve sugárzás miatt veszélyes. Gránitból állandóan szivárog. Svédországban alulról légmentesen kell szigetelni a pincéket. Más helyen a gyógyvizek hatékonyságát segíti.

Radon sugárzás eloszlása UKban

Kozmikus sugárzás • A kozmikus sugárzás a földön kívülről származó nagyenergiájú részecskékből áll. Előfordul benne elektron, proton, gamma sugárzás és számos atommag. A legnagyobbrészt a napszéllel érkező protonok teszik ki. • A föld mágneses tere nagy részüket kiszűri, védve a természetet. Látható hatása az északi fény.

Néhány kozmikuseredetű anyag felezési ideje

A biológiai felezési idő eltér a fizikaitól Egyes szervek felezési ideje is eltér egymástól.

Föld mágneses tere • You. Tube - Aurora Borealis Van Allen öv

Mágneses tér sugárzás szűrő hatása

Északi fény A föld mágneses tere a kozmikus sugárzás jó részét kiszűri.

Északi fény

Atomrobbanás hatása • • Rombolás Égés, halál nyomás és hőhullámtól Genetikai károsodás Nukleáris tél

Egy légköri atomrobbantás

Hirosima látképe az atombomba ledobása után A nukleáris fegyvereknek a közvetlen romboló hatás mellett sugárfertőző hatásuk is van.

A 14 C szintjének felemelkedése az atomkísérletek miatt

Radioaktivitás haszna • • • Energia termelés, Orvosi diagnosztika, Rák kezelése, Tartósítás Anyagvizsgálat

Sugárterhelések

Nukleáris erőművek környezeti sugárterhelése

Nukleáris erőmű balesetek

Csernobil baleset közeli sugárszennyezése

Csernobil baleset sugár felhőjének Európa feletti terjedése A záporok helyén történt nagyobb szennyezés.

Megemelkedet sugárzási szintek New Yorkban a Csernobil baleset miatt.

Csernobil sugár szennyezése a Szovjetúnióban

Csernobili sugárzás hatása Az erős radioaktív sugárzásnak mutagén és teratogén hatása van

Fehérvérűségben (leukémiában) szenvedő gyerek Csernobil közeléből A sugárzásnak, szövetölő és rákkeltő hatása van. Másoldalról a rákot sugárkezeléssel is gyógyítják.

Nukleáris energia termelés folyamat

Rövidtávú nukleáris hulladék elhelyezés Pihentetési stádium

Hosszú távú deponálás

Betonba ágyazás

Üvegbe ágyazás

Különböző beágyazások jósága

Sugárzási szimbólumai

Szolgálati közlemény Diákköri munkák javaslata • Budai barlangok környezeti szennyezése (nitrát, só, PAH) • POP szennyezések kimutatása barlangi iszapokban (GC-MS) • Anyatejek vizsgálata POP szennyezésekre (GCMS) • Antibiotikumok kimutatása vizekből (HPLCMS/MS) • Egy hormonháztartást megzavaró anyag kimutatása Dunából. • Királis elválasztások