WSPÓŁCZESNE PROBLEMY ŚRODOWISKA

GEOGRAFICZNEGO

Wpływ przemysłu na zmiany środowiska

zmiany krajobrazu następstwa wydobywania surowców mineralnych zmiany składu atmosfery kwaśne opady ozon metale ciężkie odpady przemysłowe

Krajobrazy przemysłowe

Krajobrazy przemysłowe

Krajobrazy przemysłowe

Następstwa wydobywania surowców mineralnych

Pierwsze kopalnie rud miedzi i żelaza powstały 6000-8000 lat temuRodzaj zmian zależy od typu kopalni, rodzaju surowca i zasobności złóż

Metody eksploatacji złóż:

metody powierzchniowe

metody głębinowe

kamieniołomy

odkrywki

odwierty

największa odkrywkowa kopalnia miedzi w Bingham Canyon (Utah) ma szyby o głębokości 700 m, średnicę 3.2 km i powierzchnię 7 km2

Odkrywkowa kopalnia rud uranu Anaconda w Meksyku zajmuje obszar 486 ha, z czego 445 ha jest pokrytych hałdami nadkładu in odpadówOdpady są szczególnie podatne na erozje wodną i wietrzną. Zniszczony został lokalny system drenujący, a wody i gleby zostały zanieczyszczone radioaktywnymi odpadami uranu.

W Togo z przybrzeżnych skał osadowych wydobywane są fosforyty. Gleby uległy degradacji, a składowanie nadkładów stworzyło sztuczny krajobraz hałd wysokich na kilkanaście metrów i zajmujących kila tysięcy hektarów

Górnictwo podziemne:

osiadanie gruntu (studzienki, rynny, jamy lub ugięcia)

zmiany systemu drenującego

hałdy odpadów

hałdy minerałów (zwłaszcza węgla)

skażenie gleb i wód metalami ciężkimi

Metody powierzchniowe i odkrywki:

Hałdy nadkładów

Hałdy odpadów (1 tona wolframu to zwykle około 100 ton odpadów)

Drenowanie zmieniające lokalny obieg wody (spadek poziomu wód gruntowych, powstanie leja depresyjnego)

hałdy

Hałdy…

kamieniołomy

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja gleb – podstawowe zabiegi

Zabiegi techniczne Kształtowanie terenu

zasypywanie wyrobisk, wyrównanie hałd, doprowadzenie do takiego stanu, w którym

ilość wody i powietrza w glebie jest wystarczająca, do wzrostu roślin,

pokrycie ziemi warstwą gleby żyznej o grubości, zapewniającej rozwój roślinności.

Rekultywacja terenu po wyrobisku w Kunowie

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja gleb – podstawowe zabiegi

Zabiegi techniczne

Neutralizacja szkodliwych środków - doprowadzenie do stanu, w którym bardzo szkodliwe substancje nie są już groźne dla życia roślin i organizmów glebowych.

Dekoncentracja (rozrzedzenie) - wymieszanie gleby skażonej, zawierającej trujące substancje z glebą nieskażoną na dużej powierzchni.

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja gleb – podstawowe zabiegi

Zabiegi biologiczne

Nawożenie organiczne, mineralne, nawozy zielone;

Zabiegi agrotechniczne;

Wprowadzenie roślinności pionierskiej przygotowującej warunki dla roślin bardziej wymagających.

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja gleb – podstawowe zabiegi

Rekultywacja gruntów obejmuje:

zagospodarowywanie terenów poprzemysłowych i  zniszczonych w wyniku eksploatacji górniczej

wykorzystywanie zwałowisk skał płonnych i wyrobisk popiaskowych.

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja gruntów

Hałda w Rydułtowach, drzewostan powstał w wyniku samo-zalesienia

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja gruntów

rekultywacja

Techniki i technologie w ochronie litosfery - Rekultywacja hałd i składowisk odpadów

Zmiany wywołane wykorzystywaniem paliw kopalnych:

 Ozon tworzy warstwę w stratosferze, najcieńszą w strefie gorącej, a gęstszą nad biegunami. Zawartość ozonu określa się w jednostkach Dobsona (DU) i wynosi ona od około 260 DU w tropikach do ponad 350 w wysokich szerokościach geograficznych.

Ozon

ozon to trójatomowa cząsteczka tlenu

O2 + hv -> O + O (1)

O + O2 -> O3 (2)

(1/v = długość fali < ~ 240 nm)

http://www.ozonelayer.noaa.gov/science/ozhole.htm

W dolnej troposferze, przy powierzchni Ziemi, ozon jest groźny dla życia – jest głównym składnikiem smogu fotochemicznego. Ozon zawarty w stratosferze pochłania szkodliwe dla organizmów żyjących na Ziemi ultrafioletowe promieniowanie słoneczne (UV) o długości fali od 240 do 320 nm.

Choć promieniowanie UV prowadzi do rozpadu ozonu, to może on tworzyć się znów w reakcjach:

O3 + hv -> O2 + O (3)

O + O2 -> O3 (2)

O + O3 -> O2 + O2 (4)

a rozpada się w reakcji:

cykl reakcji 1-4 nosi nazwę reakcji Chapmana

Gazy aktywne chemicznie w atmosferze występują w znacznie mniejszych stężeniach w atmosferze. Niektóre z nich są również gazami szklarniowymi – jak ozon O3, który spełnia bardzo istotną rolę w procesach fotochemicznych w atmosferze. Bez ozonu skład chemiczny atmosfery byłby całkiem inny.

Porównując profil temperatury z profilem ozonu w atmosferze można zauważyć, że:

w troposferze, gdzie temperatura maleje z wysokością, zawartość ozonu jest niewielka

w stratosferze zawartość ozonu szybko rośnie do wysokości ok. 25-30 km, a temperatura jest prawie stała

z powodu braku zmian temperatury z wysokością pionowe mieszanie w stratosferze zanika

rozkład temperatury w stratosferze jest ściśle związany z zawartością ozonu

ozon, który akumuluje się w stratosferze pochłania długofalowe promieniowanie Ziemi i atmosfery oraz krótkofalowe (ultrafioletowe) promieniowanie słoneczne

pochłonięta energia stanowi źródło energii w stratosferze i powoduje, że temperatura przestaje maleć z wysokością, a zaczyna wzrastać.

W troposferze jest bardzo mało ozonu, stosunek zmieszania ozonu wynosi tu około 40nmol/mol, (n=nano=10-9)

Jeśli przyjrzymy się wysokościom, do których dociera promieniowanie słoneczne o określonej długości, to fale krótsze niż 200 nm są pochłaniane prawie całkowicie do wysokości 50 km nad Ziemią, głównie przez jednoatomowe cząsteczki tlenu i azotu (O i N). Ozon pochłania promieniowanie o długościach z przedziału 200-300nm. Gdyby nie ozon promieniowanie to docierałoby do powierzchni Ziemi wywierając katastrofalne skutki. Dla fal dłuższych niż 300 nm pochłanianie przez ozon jest słabsze, i promieniowanie to dociera do powierzchni Ziemi. Promieniowanie w zakresie 300-320 nm, tzw. UV-B (biologicznie aktywne), może powodować rumień, a nawet raka skóry, gdy pochłaniane jest w zbyt dużych dawkach, ale pełni również pozytywną, czyszcząca rolę w atmosferze. Aż do długości 335 nm promieniowanie UV może powodować rozpad ozonu na cząsteczkę tlenu i atom tlenu w stanie wzbudzonym. Ten ostatni chętnie reaguje z parą wodną zawartą w atmosferze tworząc tzw. grupę hydroksylową OH

O3 + h O* + O2 (<335 nm)O* + H2O 2OH

Grupa hydroksylowa OH nazywana jest "detergentem" w atmosferze, ponieważ reaguje z prawie wszystkimi gazami usuwając je z atmosfery. Bez OH skład chemiczny atmosfery byłby całkowicie odmienny.

Ozon wykorzystywany jest do wyjaławiania wody pitnej (ozonowanie), pomieszczeń (szczególnie w szpitalach: lampa ozonowa), utleniania paliwa rakietowego, a także jako reagent w ozonolizie.Ozonoliza jest stosowana w przemyśle do przyspieszania biodegradacji ścieków organicznychOzon jest jednym z najskuteczniejszych znanych środków dezynfekcyjnych, nie wytwarza rakotwórczych ani innych szkodliwych produktów ubocznych. W procesie uzdatniania wody (ozonowanie) ozon jest jedną z najlepszych możliwości, ponieważ nie jest tak drogi w późniejszej eksploatacji jak np. odwrócona osmoza (ultrafiltracja), a produkt wynikowy jest porównywalny.Typowy środek dezynfekcyjny do uzdatniania wody – chlor, podczas wstępnego procesu chlorowania wody z zawartymi w niej związkami organicznymi, powoduje powstawanie produktów ubocznych, które są umiarkowanie toksyczne dla ludzi, m.in. chloroform. Trzeba jednak podkreślić, że substancje te tworzą się w bardzo małej ilości i ich szkodliwość jest znacznie mniejsza, niż składników wody nieuzdatnianej, jednak mogą wyraźnie obniżyć jej właściwości organoleptyczne.

Działanie bakteriobójcze ozonu jest około 50 razy skuteczniejsze i 3000 razy szybsze niż chloru. Niestety, ozon ma stosunkowo krótki czas rozkładu, przez co ozonowana woda pozostaje aseptyczna przez krótki czas (tzn. nie można jej bezpiecznie przesyłać długimi rurociągami). Dlatego ozon nie może całkowicie wyeliminować chloru z procesu uzdatniania wody, jednakże może go w istotny sposób ograniczyć, w ilości niezbędnej do utrzymania w sterylności wszystkich nitek sieci wodociągowej po przejściu wody przez stację uzdatniania. Zabieg taki wyraźnie poprawia właściwości organoleptyczne spożywanej wody (brak wyczuwalnego zapachu i smaku chloru oraz mętnego zabarwienia).

Rozkład ozonu na kuli ziemskiej

Pomiary ozonu

W 1979 r, the United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) wprowadziła Konwencję o Transgranicznym Transporcie Zanieczyszczeń. W 1985 większość członków UNECE podpisała Protokół o Redukcji Emisji Siarki, zgadzając się na redukcję emisji tlenków siarki do 1993 o 30% (w stosunku do poziomu z roku 1980). Nazwano tę grupę krajów "klubem 30%". Wszystkie kraje, które podpisały ten Protokół, a także inne, osiągnęły zakładany poziom redukcji.

Protokół Sofijski o redukcji emisji tlenków azotu wprowadzono w 1988 roku. Zakładał stabilizację emisji na poziomie tej z roku 1987, niektórym krajom udało się nawet zmniejszyć emisję o 30% do roku 1998. Niestety innym krajom nie udało się sprostać wymaganiom z powodu rosnących emisji komunikacyjnych, mimo iż prawo unijne wymagało stosowania katalizatorów w samochodach wyprodukowanych po 1993 roku.

W 1988 roku wprowadzono dyrektywę unijną nakazującą by elektrownie w krajach Unii Europejskiej zredukowały emisje dwutlenku siarki i tlenków azotu. W Wielkiej Brytanii emisję dwutlenku siarki zredukowano o 60% a tlenków azotu o 30 % do roku 1998.

Konwencja UNECE o Transgranicznym Transporcie Zanieczyszczeń Atmosfery podpisana przez 27 krajów europejskich w 1999 roku w Goteborgu w celu ograniczenia zakwaszenia, eutrofizacji i koncentracji przyziemnego ozonu wymusza zmniejszenie emisji czterech typów substancji: dwutlenku siarki, tlenków azotu, lotnych węglowodorów i amoniaku do roku 2010.

Od połowy lat siedemdziesiątych XX wieku nad Antarktydą obserwuje się systematyczny spadek stężenia ozonu. Głównym czynnikiem odpowiedzialnym za niszczenie ozonu w stratosferze są związki węgla, chloru i fluoru zwane freonami. W warunkach naturalnych freony nie występowały. Ich produkcję rozpoczęła korporacja General Motors w 1928 roku. Miały zastąpić toksyczny amoniak w urządzeniach chłodniczych. Freony stosowane były także we wszelkiego rodzaju rozpylaczach, jako środki sterylizujące narzędzia medyczne i odtłuszczające elementy elektroniczne. Wydawały się być całkowicie nieszkodliwe, bo nie ulegały rozpadowi w dolnej troposferze i tanie w produkcji. W latach osiemdziesiątych odkryto jednak, że na skutek rozpadu freonów w stratosferze pod wpływem promieniowania słonecznego uwalnia się chlor, którego jedna cząsteczka potrafi zniszczyć nawet 100 tysięcy cząsteczek ozonu. Dzieje się tak, ponieważ w reakcji rozpadu ozonu chlor pełni jedynie rolę katalizatora i po zniszczeniu jednej cząsteczki jest gotów do niszczenia następnych dopóki nie zostanie związany w jakiejś innej reakcji chemicznej, np z dwutlenkiem azotu lub metanem.

Podczas nocy polarnej nad Antarktydą rozwija się silny wokółbiegunowy wiatr – wir polarny - w środkowej i dolnej stratosferze izolujący powietrze nad biegunem. Ponieważ brak jest promieniowania słonecznego, powietrze wewnątrz wiru wychładza się, a temperatura spada poniżej -80 °C. W tych warunkach tworzą się specyficzne chmury, zwane polarnymi chmurami stratosferycznymi, zbudowane nie z kropelek wody, a z trójhydratu kwasu azotowego. Gdy temperatura spada tworzą się większe cząstki złożone z wody, lodu i rozpuszczonego kwasu azotowego. Dzięki temu, że cząsteczki kwasu azotowego zostają związane w chmurze, spada w atmosferze stężenie tlenków azotu, które byłyby zdolne wiązać chlor w reakcji:

ClO + NO2 + M ClONO2 + M.

Uwięzienie azotu w chmurze sprzyja utrzymywaniu się wysokiego stężenia aktywnego chloru Cl2 w stratosferze. W reakcji niszczenia ozonu bierze jednak udział chlor atomowy. Wiosną wraz z pojawieniem się promieniowania słonecznego dochodzi do fotodysocjacji dwuatomowego chloru, czyli jego rozpadu na dwa atomy pod wpływem promieniowania słonecznego:

Cl2 + h Cl + Cl

To tłumaczy, dlaczego do gwałtownego spadku stężenia ozonu dochodzi na wiosnę. Nagromadzony dwuatomowy chlor rozpada się wówczas na jednoatomowe cząsteczki i wchodzi w reakcję z ozonem. W miarę postępującego ocieplenia z polarnej chmury stratosferycznej uwalniają się związki azotu, które reagując z chlorem, wiążą go i czynią niegroźnym dla ozonu. Zasoby ozonu zaczynają powoli rosnąć i w lecie półkuli południowej stężenie ozonu wraca do normy

Nad Antarktydą (a ostatnio również nad Arktyką), stratosferyczny ozon ulega cyklicznemu zanikowi wczesną wiosną. Dzieje się tak dzięki emisji do atmosfery sztucznie wyprodukowanych przez człowieka związków chloru, fluoru i węglowodorów zwanych CFC lub freonami.

Produkcja gazów niszczących warstwę ozonową jest ograniczana przez serię porozumień międzynarodowych, poczynając od tzw. "Protokołu Montrealskiego" z 1987 po jego kolejne uzupełnienia . Obecnie protokół ten podpisało (ratyfikowało) 180 państw, ustalając ścisłą kontrolę nad produkcją, która jest stopniowo ograniczana w perspektywie całkowitego zakazu produkcji przed 2050 rokiem.

Konwencja Wiedeńska w sprawie ochrony warstwy ozonowej (Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer) - międzynarodowy traktat podpisany 22 marca 1985, przez państwa Wspólnoty Europejskiej mająca na celu tworzenie zarysu polityki ochrony warstwy ozonowej w krajach sygnatariuszach.Akt wszedł w życie w 1987 r. i zobowiązywał państwa sygnatariuszy do prowadzenia pomiarów poziomu w atmosferze, ograniczenia emisji gazów powodujących zubażanie warstwy ozonowej oraz prowadzenia badań nad skutkami zaniku warstwy ozonowej.

Skutki składowania odpadów

Odpady:

ścieki i odpadki z gospodarstw domowych

odpady powstałe w procesach przemysłowych

Usuwanie śmieci z obszarów miejskich rozpoczęto w latach 40-stych XIX w.

ODPADY

zanieczyszczenie wód śródlądowych lub przybrzeżnych ściekami

nieoczyszczone ścieki mogą zawierać patogeny wielu chorób:

poliometylis (choroba Heinego Medina)

czerwonka bakteryjna (dezynteria)

tyfus brzuszny

cholera

wysypiska śmieci w pobliżu wielkich miast

zapach (siarkowodór)

metan

tlenki azotu

zanieczyszczenie wód gruntowych

ODPADY

Recycling: szkło, papier, aluminium, plastik, stal, odpady włókiennicze

Spalanie:

zalety: substancje toksyczne skoncentrowane w lotnym popiele

mogą być wychwycone przez kontrolery emisji popiół można wykorzystać jako kruszywo do budowy dróg podczas spalania można wytwarzać energię elektryczną

wady:

depozycja rtęci

dioksyny i furany ODPADY RADIOAKTYWNE

zmiany krajobrazu następstwa wydobywania surowców mineralnych zmiany składu atmosfery kwaśne opady ozon metale ciężkie odpady przemysłowe

PODSUMOWANIE:

http://www.google.pl/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=6YZRarF0B28P9M&tbnid=zMY_DgTSjK96tM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http%3A%2F%2Fwww.energiaidom.pl%2Fratuj-ziemie-przed-kwasnymi-deszczami&ei=MP14UsKUBpSVhQeE6YCoDQ&psig=AFQjCNESQQqRJo-D8llQ1rCQLl-_2fpCMg&ust=1383747248198885

Kwaśne opady

Kwaśne opady

skala kwasowości

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

wzrost kwasowości wzrost zasadowościodczyn obojętny

zwyk

ły d

esz

cz

so

k z

cyt

ryn

y

kw

as w

ak

um

ula

torz

e

de

szc

z w

zac

h.

Wir

gin

ii w

197

9 r.

oc

et

so

k p

om

ido

row

y

mle

ko

krew

wo

da

mo

rska

sod

a o

czys

zczo

na

amo

nia

k

wa

pn

o

Kwaśne opady

Lasy są poważnie zagrożone przez kwaśne opady. Drzewa mogą tracić liscie lub igły, co powoduje nadmierne parowanie wody i zakłócenia w procesie fotosyntezy - skutkiem czego zmniejsza się ich odporność na warunki klimatyczne, rośnie podatność na choroby i bezbronność wobec szkodników. Kwaśne deszcze zakwaszają glebę oraz wymywają z niej wapń, magnez i potas, powoduje to znaczny niedobór składników odżywczych, korzenie roślin mają zmniejszoną możliwość pobierania niezbędnych do rozwoju elementów, przez to zamierają, a roślina ginie. Na stokach Gór Izerskich (Sudety Zachodnie, 700-800 m. n.p.m.) lasy zamieniły się w cmentarzysko martwych drzew. Drzewa na większych wysokościach (w Górach Izerskich, Karkonoszach, Górach Świętokrzyskich) są szczególnie podatne na uszkodzenia, ponieważ krople wody we mgle i w chmurach (a góry często są spowite chmurami i mgłą) są zazwyczaj dużo bardziej kwaśne niż krople deszczu.

Kwaśne opady

GLOBAL SULFUR EMISSION TO THE ATMOSPHERE

Chin et al. [2000]

2001 estimates (Tg S yr-1): Industrial 57 Volcanoes 5 Ocean 15 Biomass burning 1

Kwaśne opady mają negatywny wpływ na zbiorniki wodne: jeziora i stawy. W zakwaszonym jeziorze przeżywają jedynie najodporniejsze gatunki. Giną ryby, a następnie ptaki, dla których ryby stanowią główne pożywienie ( z braku pożywienia lub zatrute przez toksyczne substancje kumulujące się w organizmach ryb). Kwaśne opady niszczą ikrę, ograniczając w ten sposób populacje ryb.

Kwaśne opady

pstrąg

okoń

okoń

żaby

salamandry

mięczaki

raki

węże

jętki

Transgraniczny transport zanieczyszczeń