Chemie a životní prostředí – maturitní otázka z chemie

 

   Otázka: Chemie a životní prostředí

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Dee

 

 

 

 

ekologie – studuje vztahy mezi životním prostředím a organismy

životní prostředí – vše, co vytváří přirozené podmínky pro existenci a vývoj organismů včetně člověka

biosféra = životní prostředí + organismy na planetě

– 3 části – atmosféra  (~100 km)

– hydrosféra (~11km)

– pedosféra (~m)

 

reakce organismů v závislosti na koncentraci látek v životním prostředí:

– vodorovná část – organismus neprojevuje reakci, tzn. je ve stavu homeostázy

– klesající část – karence = dané látky je nedostatek, reakce př. chorobou (hranice

karence pro každý organismus jiná)

– rostoucí část – intoxikace = příliš vysoká koncentrace látky, reakce otravou organismu

– reakce organismu dobře patrné na stopových prvcích

 

Toxikologie

– z řec. taxon – šíp, toxikon – jed

zabývá se účinkem jedů na organismy

– jed = látka, která po vstupu do organismu v minimální koncentraci vyvolá poškození organismu nebo až smrt (řádově μg – g)

o tom, jestli bude daná látka jedem (zda dojde k otravě organismu), rozhodují tyto faktory:

– chemický charakter dané látky:

– př. PCB

toxická                                              málo toxická

– rozpustnost látky:

– př. BaSO4 – velmi málo rozpustný, nefunguje jako jed – proto jej lze použít jako kontrastní látku při RTG (těžký kov,
pohlcuje záření)

 

– dávka jedu:

– pro každou látku je určena hodnota LD (dosis lethalis – smrtelná dávka) a LD50 – střední smrtelná dávka

– LD50 udává koncentraci dané látky, při které uhyne 50% laboratorních zvířat (pro každou látku je určeno, na kterém
pokusném zvířeti se látka testovala, tj.krysy, morčata, psi, králíci → převést údaje na člověka je obtížné

– látka toxická pro 1 organismus nemusí být toxická pro jiný, př. rulík zlomocný – není toxický pro ptáky; nebo
strychnin
– dávka smrtelná pro člověka není smrtelná pro žábu, ale ne už třeba pro hlemýždě

– návyk na danou látku – vzniká při přijímání látky pravidelně, př. arsenik As2O3 při pravidelném podávání mnohem
menších dávek zvyšují LD z 0,15g na 0,4g!

 

škodliviny v ovzduší – na většinu látek stanoveny hygienické limity NPK – nejvyšší přípustná koncentrace, vyhlašuje je republikový
hygienik; pokud jsou překročeny → hygienická opatření

– NPK pro: prach – krátkodobá (do 30 min) 500 μg/m3, dlouhodobá (24 hod) 150μg/m3

SO2 – krátkodobá 500 μg/m3, dlouhodobá 150 μg/m3

CO – krátkodobá 6000 μg/m3, dlouhodobá 1000 μg/m3

oxidy dusíku – krátkodobá 300 μg/m3, dlouhodobá 100 μg/m3

 

působení toxických látek:

– způsoby podání – perorálně: ústy, intravenozně: do žíly, intramuskulárně: do svalu, subkutánně: pod kůži, parentálně: mimo TS

 

– korozivní látky – rozrušují živé látky, tkáně – okamžitě!

kyseliny (sírová, chlorovodíková, dusičná), zásady (hydroxid sodný, draselný), peroxid vodíku, ozon, oxid dusičný

 

– metabolické jedy – nerozrušují tkáně

těžké kovysloučeniny Hg, Pb: působí destruktivně na enzymy, zabudují se do aktivních center

– organismus vyloučí až 2g Pb za den; více – kumulace a ukládání v kostní dřeni – anemické důsledky

– Hg nedokáže org. vyplavit, kumulací vznik chronických onemocnění, podání DS, TS, difunduje i kůží!

 

kyanidy  – HCN a její soli CN (cyankáli KCN)

– HCN – plyn, malá molekula proniká i do malých otvorů, př. vajíček hmyzu – použití k odhmyzování

– LD50 – 1 mg/kg váhy

 

oxid uhelnatý CO – váže se na hemoglobin, vznik při nedokonalém spalování uhlíku

– obsah 2% v cigaretovém kouři

– při koncentraci v ovzduší 0,003% již bolesti hlavy, 0,06% smrtelná dávka

neurotoxiny – účinek na NS; alkaloidy, drogy – atropin, morfin, kokain, kofein; sarin – organofosfát pro voj. účely

 

alkoholymethanol, ethanol

 

mykotoxiny – na člověku parazituje 100 druhů hub (napadají vlasy, nehty, močové cesty)

– normálně houby hostitele nenapadají  – v přemnožení ad. vznik mykoz – až smrtelné

– plísně bují např. v silech nebo při dopravě (navlhnutí olejnin a oříšků + zahřátí)

– př. Aspergillus flavusaflatoxiny (v obilninách, luštěninách, mléčných výrobcích – plíseň není
vidět, ale produkce velká → prudký jed

 

mutageny – látky narušující genetický kód, výsledkem jsou potraty, abnornální vývoj plodu v těhotenství, vředová
onemocnění, cukrovka, hypertenze, dispozice k nádorovým onemocněním

– př. kyselina dusitá HNO2, toluen, aceton, pesticidy (DDT)

 

teratogeny – láty způsobující vývojové a funkční vady plodu, největší vliv mají v prvních 3 měsících těhotenství

– př. acylpyrin, aspirin, penicilin; kontergan (thalidomid) – konterganová aféra 1961 (analgetika, proti
úzkostem → znetvořené plody bez končetin ad.)

 

karcinogeny – látky způsobující nádorové bujení, fungují jako „startéry“, není dáno určité množství

benzín, asfalt, benzen; sloučeniny berylia, chromu, kadmia

 

Vstup škodlivin do organismu

dýchacím ústrojím – plyny a aerosoly, prachové látky, rychle pronikají do plicních sklípků a do krve

silikoza plicčástečky SiO2 v plicích; částečky Be, At, Al fibroza

trávicím ústrojím – xenobiotika, konzervanty ad.

kůží – kapalné látky – fenol a rtuť – ochotně pronikají kůží + žíraviny (korozivní látky)

– rostliny při kontaktu s kůží  – bolševník (vyrážky a puchýře, dermatitidy)

 

Znečišťování atmosféry

– atmosféra do 100 km výšky

– složení troposféry – N, O, vzácné plyny, vodní pára, složení se mění prouděním vzduchu

– obsahuje ještě částečky NaCl, pylová zrna, částečky mrtvých živočichů – přirozené znečištění

– antropogenní znečištění – vyvolané lidskou činností:

 

– emise – vypouštění, emisní koncentrace je určena předpisy

– př. oxidy dusíku, oxid siřičitý

– oxid siřičitý vzniká spalováním hnědého uhlí → emise – ten v ovzduší reaguje s kyslíkem na oxid sírový, zaprší a s vodou vznikne
roztok kyseliny sírové:   SO3 + H2O → H2SO4

– imise – spad, kocentrace obou se liší

– emise se fyzikálně transportuje globálně (x tisíc km), prochází chemickou změnou – vznik imise

 

Globální znečišťování atmosféry

kyselá atmosferická depozice – kyselý déšť:

– z 50 % roztok kyseliny sírové viz výše, z 50% kyselina dusičná

– oxid dusnatý a dusičitý NOx vznikají za vysoké teploty ve spalovacím motoru, po dešti vznikne HNO3

– průměrné pH deště v PHA – 3–4

– vliv na rostliny (př. jedle), při pronikání do půdy se uvolňuje hliník (→ alzheimer)

 

– odsiřovací technologie:

– reakcí vápenného mléka a oxidu siřičitého vzniká sádrovec: Ca(OH)2 + SO2 → CaSO4 . 2H2O

– vyžíháním sádra CaSO4 . ½ H2O

– použití: výroba sádrokartonu

 

– zbavování atmosféry oxidů dusíku:

– oxidy dusíku se převádí pomocí amoniaku na dusík a vodu:  NOx + NH3 + O2 → N2 + H2O

 

– smoglosangeleského typu – před 40 lety popsán v LA

– vznik při teplotě 25–30 °C, vysoké C výfukových plynů, slabé proudění vzduchu, int.  slunečním záření

– účinkem zejm. slunečního záření se rozkládají oxidy dusíku na atomární kyslík, který se slučuje s kyslíkem
na troposferický ozon (žlutohnědá barva):    NOx → O

O + O2 → O3

 

londýnského typu – popsán 1952 v Londýně (dnes částo např. Ostravsko)

– vznik v zimě při dlouhotrvající inverzi, mnoho lokálních topenišť (tzn. mnoho SO2 v ovzduší), nízká teplota
do 5°C
, brzké ranní hodiny (největší koncentrace), bílá mlha

úbytek ozonu v atmosféřeozonosféra 20–24 km

– 1968 Antarktida – množství ozonu bylo naměřeno nižší, než se předpokládalo

– ozonová vrstva kolísá, nejnižší C je v říjnu–listopadu, snižuje se o 50–70%

– ozonová sféra brání prostupujícímu UV záření

– vznik ozonu:   O2 → O + O

O + O2 → O3

freony (halogenované uhlovodíky s min. 2 různými halogeny) v atmosféře, př. CFCl3 trichlorfluormethan se
vlivem UV záření rozkládá na radikály, chlorový radikál poté napadá molekulu ozonu; poslední dvě reakce
se opakují a výsledkem je úbytek molekul ozonu, chlorový radikál setrvává cca 50–100 let

CFCl3 → CFCl2∙ + Cl∙

Cl∙ + O3  → ClO + O2

ClO + O → O2 + Cl∙

– Montrealský protokol 1987 – snížení produkce freonů

 

skleníkový efekt – tepelné záření ze Slunce dopadá na Zemi, odráží se, vrstva plynů brání úniku záření zpět do atmosféry (CH4, CO, H2O)

– možným důsledkem je oteplování zemského povrchu

 

aerosolyaerodisperzní soustavy, ve vzduchu je rozptýlena určitá částice:

mlha – kapalina ve vzduchu (10–8 – 10–5 m)

dým – pevná částice ve vzduchu (10–9 – 10–5 m)

prach – pevné částice s průměrem větším než 10–5 m

– ionty těžkých kovů – dýchací soustavou do organismu

 

Znečišťování ovzduší v uzavřených místnostech (mikroklimatech)

látky ze stavebních materiálů (rozpouštědla, lepidla, formaldehyd, plasty, rozprašovače, spreje)

kouření – uvolnění CO a nikotinu (LD 50–60 mg – tj. cca 1 cigareta, ale největší část nikotinu shoří → 1–2 mg  z 1 cigarety

– nekuřáci – pasivní kouření je horší, nekuřáci nejsou adaptováni na zplodiny

klimatizace – znečištění vzduchu patogenními organismy

– 1976 v hotelu ve Philadelphii … 29 hostů – tzv. legionářská bakterie namnožená v klimatizaci

 

Znečišťování vod

– pitná voda – strategická surovina, nedostatková, zdroje jsou omezené, příprava i z tekoucích vod

BSK – biochemická spotřeba kyslíku

– o kvalitě vody rozhoduje množství organických látek přítomných ve vodě

– BSK = množství oxidačního činidla (nejčastěji chroman draselný), které je potřeba, aby se odstranily z vody organické
látky, tzn. menší spotřeba → lepší voda

coli–index – množství bakterie E. coli, které může být v 1 litru vody (cca 80 000)

 

Znečišťování půdy

– průmyslová hnojiva, splachem z půdy se dostanou do tekoucích vod → eutrofizace vod – přemnožení sinic a řas

– havárie – nepohybuje se jako voda, půda se proto musí odtěžit a odvézt k sanaci

 

Zpracování odpadů

odpad = věc, které se chce majitel zbavit a jejíž odstranění je nutné z hlediska péče o životní prostředí

– použití na další výrobu druhotné suroviny – nutnost třídění

 

pyrolýzatepelný rozklad za nepřístupu vzduchu za vysokých teplot, až 1000°C

– zpracovávají se tak př. syntetické makromolekulární látky, produktem je HCl

 

spalování – častější způsob, odpad se zmenší na 10–15%, musí být zajištěno zpracování spalných produktů

– spalováním se uvolňuje mnoho tepla – spalovna funguje jako výtopna; může se využít na zahřívání páry – tepelná elektrárna

– 11% odpadu obsahuje popel s těžkými kovy → na skládku

 

skládkování – „černá skládka“ x otevřená skládka

– v organickém odpadu se množí bakterie a viry (Salmonella – přežije 115 dní, Clostridium tetani – 1 rok)

řízená skládka – v bazénu, který zabraňuje stékání kapaliny kontaminující okolí, speciální likvidace, každá vrstva skládky
se překrývá zeminou

 

kompostování – mikroklima s vnitřní teplotou cca 60°C – organický materiál se mění na humus (nejlepší přírodní hnojivo), podmínkou
je důsledně vytříděný odpad






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: