Miljøfagfag og studier

den miljøkjemi Den studerer de kjemiske prosessene som skjer på miljønivå. Det er en vitenskap som bruker kjemiske prinsipper til studier av miljøprestasjoner og konsekvensene som genereres av menneskelige aktiviteter.

I tillegg utformer miljøkjemi forebygging, reduksjon og reparasjonsteknikker for eksisterende miljøskader.

Miljøkjemi kan deles inn i tre grunnleggende disipliner som er:

1. Miljøets miljøkemi.
2. Miljøkemi av hydrokfæren.
3. Miljøjordkjemi.

En omfattende tilnærming til miljøkjemi krever videre studium det innbyrdes forholdet mellom de kjemiske prosesser som skjer i disse tre kamre (atmosfære, hydrosfæren, jord) og dets forbindelser med biosfæren.

index

• 1 Atmosfærisk kjemi i atmosfæren
  • 1.1 -Stratosphere
  • 1.2 -Troposfæren
• 2 Hydrosfærens miljøkjemi
  • 2.1 - Ferskvann
  • 2.2-Vann syklusen
  • 2.3 - Antropologiske virkninger på vannsyklusen
• 3 Miljøjordkjemi
  • 3.1 Jorden
  • 3.2 Antropologiske påvirkninger på jorda
• 4 Kjemisk-miljømessige forhold
  • 4.1 -Model Garrels og Lerman
• 5 Anvendelser av miljøkjemi
• 6 Referanser

Miljøets miljøkemi

Atmosfæren er laget av gasser som omgir jorden; Det er et svært komplekst system hvor temperatur, trykk og kjemisk sammensetning varierer med høyde i svært brede områder.

Solen bombarderer atmosfæren med stråling og høy energi partikler; Dette faktum har meget signifikante kjemiske effekter i alle lagene i atmosfæren, men spesielt i de høyeste og ytre lag.

-stratosfæren

Fotosammenheng og fotojoniseringsreaksjoner forekommer i de ytre områdene i atmosfæren. I regionen mellom 30 og 90 km i høyden målt fra jordoverflaten, i stratosfæren, ligger et lag som hovedsakelig inneholder ozon (ELLER₃), kalt ozonlaget.

Ozonlag

Ozon absorberer ultrafiolett stråling fra høy energi som kommer fra solen, og hvis ikke for eksistensen av dette laget, ingen kjent livsstil på planeten, kunne det være.

I 1995, Mario J. Molina atmosfæriske kjemikalier (meksikanske), Frank S. Rowland (US) og Paul Crutzen (nederlandsk), vant Nobelprisen i kjemi for sin forskning på ødeleggelse og utarming av ozon i stratosfæren.

I 1970 viste Crutzen at nitrogenoksider ødelegger ozon gjennom katalytiske kjemiske reaksjoner. Deretter viste Molina og Rowland i 1974 at klorfluorokarbonforbindelsene (CFC), er også i stand til å ødelegge ozonlaget.

-troposfæren

Det atmosfæriske laget rett over jordens overflate, mellom 0 og 12 km høyt, kalt troposfæren, består hovedsakelig av nitrogen (N₂) og oksygen (O₂).

Giftige gasser

Som følge av menneskelige aktiviteter inneholder troposfæren mange flere kjemikalier betraktet som luftforurensende stoffer, for eksempel:

• Dioxid og karbonmonoksid (CO₂ og CO).
• Metan (CH₄).
• Nitrogenoksid (NO).
• Svoveldioksid (SO)₂).
• Ozon O₃ (betraktet som en forurensning i troposfæren)
• Flyktige organiske forbindelser (VOC), pulver eller faste partikler.

Blant mange andre stoffer som påvirker menneskers og planters og dyrs helse.

Surt regn

Svoveloksider (SO₂ og så₃) og nitrogen-slike som nitrogenoksyd (NO₂), forårsake et annet miljøproblem kalt sur regn.

Disse oksyder, som i hovedsak er tilstede i troposfæren som produkter fra forbrenning av fossilt brensel i industri- og transport reagere med regnvann for å fremstille svovelsyre og salpetersyre, med påfølgende sur nedbør.

Ved å utfelle dette regnet som inneholder sterke syrer, utløser det flere miljøproblemer som surgjøring av hav og ferskvann. Dette fører til at vannlevende organismer dør surgjøring av jord som forårsaker dødsfall av avlinger og ødeleggelse ved kjemisk korrosiv virkning av bygninger, broer og monumenter.

Andre atmosfæriske miljøproblemer er fotokjemisk smog, hovedsakelig forårsaket av nitrogenoksyder og troposfærisk ozon

Global oppvarming

Global oppvarming er produsert av høye konsentrasjoner av CO₂ atmosfæriske og andre drivhusgasser (GHG), som absorberer mye av den infrarøde strålingen som kommer fra jordens overflate og fellevarme i troposfæren. Dette genererer klimaendringer på planeten.

Miljøkemi av hydrokfæren

Hydrósferaen er i overensstemmelse med alle jordens vannkilder: overfladiske eller humedales - hav, sjøer, elver, fjærer - og underjordiske eller akviferer.

-Det friske vannet

Vann er det vanligste flytende stoffet på planeten, dekker 75% av jordens overflate og er helt avgjørende for livet.

Alle livsformer er avhengig av ferskvann (definert som vann med saltinnhold mindre enn 0,01%). 97% av planets vann er saltvann.

Av de resterende 3% ferskvann er 87% i:

• Jordens poler (som smelter og strømmer ut i havet på grunn av global oppvarming).
• Isbreene (også i ferd med å forsvinne).
• Grunnvannet.
• Vann i form av damp tilstede i atmosfæren.

Bare 0,4% av det totale ferske vannet på planeten er tilgjengelig for forbruk. Fordampingen av vann fra havene og nedbør av regner gir kontinuerlig denne lille prosentandelen.

Vannets miljøkjemi studerer de kjemiske prosessene som forekommer i vannsyklusen eller hydrologisk syklus, og utvikler også teknologier for rensing av vann til konsum, behandling av industrielt og urbane avløpsvann, avsalting av sjøvann, resirkulering og sparer denne ressursen blant andre.

-Vann syklusen

Vannkretsen på Jorden består av tre hovedprosesser: fordampning, kondensering og nedbør, hvorav tre kretser er avledet:

1. Overflaten avløp
2. Evapotranspirasjonen av planter
3. Infiltrasjonen, der vannet passerer til underjordiske nivåer (grunnvann), sirkulerer gjennom vannkoker og går ut gjennom fjærer, fjærer eller brønner.

-Antropologiske virkninger på vannsyklusen

Menneskelig aktivitet har innvirkning på vannsyklusen; Noen av årsakene og effektene av den antropologiske virkningen er følgende:

Endring av jordoverflaten

Det er generert av ødeleggelse av skoger og felt med avskoging. Dette påvirker vannsyklusen ved å eliminere evapotranspirasjon (tar vann gjennom plantene og vender tilbake til miljøet gjennom transpirasjon og fordamping) og økende avstrømning.

Økt overflateavløp fører til økt flomstrøm og flom.

Urbanisering endrer også jordoverflaten og påvirker vannsyklusen, siden den porøse jord er erstattet av sement og ugjennomtrengelig asfalt, noe som gjør infiltrering umulig.

Vann syklus forurensning

Vann syklusen involverer hele biosfæren og følgelig er avfallet som genereres av mennesket, innarbeidet i denne syklusen ved forskjellige prosesser.

De kjemiske forurensningene i luften er innarbeidet i regnet. Agrokjemikalier som brukes på jorda, lider underlag og infiltrerer til akviferer, eller løper ut i elver, innsjøer og hav.

Også sløsing med fett og oljer og utløpet av deponier, blir trukket av infiltrasjon til grunnvann.

Utvinning av vannforsyninger med overtrekking i vannressurser

Disse praksisene med overtrekking, produserer utslipp av grunnvann og overflatevannreserver, påvirker økosystemene og produserer lokal jordbunnsdyktighet.

Miljøjordkjemi

Jord er en av de viktigste faktorene i balansen i biosfæren. De gir forankring, vann og næringsstoffer til plantene, som er produsenter i de terrestriske trofiske kjedene.

Gulvet

Jord kan defineres som et komplekst og dynamisk økosystem i tre faser: en fast fase av mineral og organisk bærer, en vandig flytende fase og en gassfase; preget av å ha en bestemt fauna og flora (bakterier, sopp, virus, planter, insekter, nematoder, protozoer).

Jordens egenskaper er i stadig endring på grunn av miljøforholdene og den biologiske aktiviteten som utvikler seg i den..

Antropologiske påvirkninger på bakken

Jordreduksjon er en prosess som reduserer jordens produktive kapasitet, som er i stand til å produsere en dyp og negativ endring i økosystemet.

Faktorer som produserer jordforringelse er: klima, fysiografi, litologi, vegetasjon og menneskelig handling.

Ved menneskelig handling kan forekomme:

• Fysisk nedbrytning av jorda (for eksempel komprimering på grunn av utilstrekkelig dyrking og husdyrpraksis).
• jord kjemisk nedbrytning (forsuring, alkalisering, salinization, agrokjemisk forurensning med industriell og urban avløp, oljesøl aktivitet, etc.).
• Biologisk nedbrytning av jordbunden (nedgang i organisk materialeinnhold, nedbrytning av vegetasjonsdekselet, tap av nitrogenfiksjonsmikroorganismer, blant andre).

Kjemisk-miljø forhold

Miljøkjemi studerer de forskjellige kjemiske prosessene som foregår i de tre miljøkomponentene: atmosfære, hydrokfære og jord. Det er interessant å vurdere et ekstra fokus på en enkel kjemisk modell, som forsøker å forklare de globale overføringene av materiell som forekommer i miljøet.

-Modell Garrels og Lerman

Garrels og Lerman (1981), utviklet en forenklet modell av biogeokjemisk overflaten av jorden, som studerer interaksjonen mellom atmosfæren kamrene, hydrosfæren, skorpe og biosfæren inkludert.

Modellen av Garrels og Lerman vurderer sju store bestanddel mineraler av planeten:

1. Gips (CaSO₄)
2. Pyritt (FeS₂)
3. Kalsiumkarbonat (CaCO₃)
4. Magnesiumkarbonat (MgCO₃)
5. Magnesiumsilikat (MgSiO₃)
6. Ferrioksid (Fe₂O₃)
7. Silisiumdioksyd (SiO)₂)

Det organiske stoffet som utgjør biosfæren (både levende og død), er representert som CH₂Eller, som er den omtrentlige støkiometriske sammensetningen av levende vev.

I modellen Garrels og Lerman geologiske forandringer studeres som en netto overføring av materiale mellom disse åtte komponentene i planet, gjennom kjemiske reaksjoner og nettobalanse for massebevaring.

Akkumuleringen av CO₂ i atmosfæren

For eksempel er problemet med akkumulering av CO₂ atmosfæren er studert i denne modellen, og sa: nå er vi brenne organisk karbon lagret i biosfæren som kull, olje og naturgass avsatt under jorden i tidligere geologiske tider.

Som et resultat av denne intensive forbrenningen av fossile brensler, er konsentrasjonen av CO₂ atmosfærisk er økende.

Økningen i CO konsentrasjoner₂ i jordatmosfæren er det fordi forbrenningshastigheten av fossilt karbon, overstiger hastigheten av karbonopptak av de andre komponenter i biogeokjemisk jordsystemet (som er fotosyntetiske organismer og hydrosfæren, for eksempel).

På denne måten vil utslipp av CO₂ til atmosfæren på grunn av menneskelige aktiviteter, overgår reguleringssystemet som modulerer endringene på jorden.

Størrelsen på biosfæren

Modellen utviklet av Garrels og Lerman, vurderer også størrelsen av biosfæren øker og avtar som følge av balansen mellom fotosyntese og respirasjon.

Under livets historie på jorden økte biosfærenes masse i trinn med høye fotosyntesehastigheter. Dette resulterte i en netto lagring av organisk karbon og oksygenutslipp:

CO₂    +   H₂O → CH₂O + O₂

Puste som metabolisk aktivitet av mikroorganismer og høyere dyr, omdanner organisk karbon tilbake til karbondioksid (CO₂) og vann (H₂O), det vil si reverserer den tidligere kjemiske reaksjonen.

Tilstedeværelsen av vann, lagring av organisk karbon og produksjon av molekylært oksygen er grunnleggende for livets eksistens.

Anvendelser av miljøkjemi

Miljøkjemi tilbyr løsninger for forebygging, reduksjon og rydding av miljøskader forårsaket av menneskelig aktivitet. Blant noen av disse løsningene kan vi nevne:

• Utformingen av nye materialer kalt MOFs (for sin akronym på engelsk: Metalliske organiske rammer). Disse er meget porøse og har evne til å: absorbere og beholde CO₂, få H₂Eller luftdamp fra ørkenområder og lagre H₂ i små beholdere.
• Konvertering av avfall til råvarer. For eksempel bruk av slitte dekk i produksjon av kunstgress eller skosåler. Også bruk av beskjæreavfall, i generering av biogas eller bioetanol.
• Den kjemiske syntesen av CFC-substitusjoner.
• Utviklingen av alternative energier, for eksempel hydrogenceller, for generering av ren elektrisitet.
• Kontrollen av atmosfærisk forurensning, med inerte filtre og reaktive filtre.
• Avsalting av sjøvann ved omvendt osmose.
• Utviklingen av nye materialer for flokkulering av kolloidale stoffer suspendert i vann (renseprosess).
• Revisjon av eutrofiering av innsjøer.
• Utviklingen av "grønn kjemi", en trend som foreslår erstatning av giftige kjemiske forbindelser med mindre giftige og "miljøvennlige" kjemiske prosedyrer. For eksempel brukes det ved bruk av mindre giftige løsningsmidler og råmaterialer, i industrien, blant annet i tørrrengjøring av vaskerier..

referanser

1. Calvert, J. G., Lazrus, A., Kok, G. L., Heikes, B. G., Walega, J. G., Lind, J., og Cantrell, C. A. (1985). Kjemiske mekanismer for syreproduksjon i troposfæren. Nature, 317 (6032), 27-35. doi: 10,1038 / 317027a0.
2. Crutzen, P.J. (1970). Påvirkningen av nitrogenoksider på atmosfærisk innhold. Q.J.R. Metheorol. Soc. Wiley-Blackwell. 96: 320-325.
3. Garrels, R.M. og Lerman, A. (1981). Phanerozoic sykluser av sedimentære karbon og svovel. Foredrag av Naturvitenskapsakademiet. USA 78: 4 652-4 656.
4. Hester, R. E. og Harrison, R. M. (2002). Global miljøforandring. Royal Society of Chemistry. s. 205.
5. Hites, R. A. (2007). Elementer av miljøkjemi. Wiley Interscience. s. 215.
6. Manahan, S. E. (2000). Miljøkjemi. Syvende utgave. CRC. s. 876
7. Molina, M.J. og Rowland, F.S. (1974). Stratosfærisk vask for klorfluormetaner: Kloratomkatalysert ødeleggelse av ozon. Nature. 249: 810-812.
8. Morel, F.M. og Hering, J.M. (2000). Prinsipper og anvendelser av akvatisk kjemi. New York: John Wiley.
9. Stockwell, W. R., Lawson, C.V., Saunders, E. og Goliff, W. S. (2011). En gjennomgang av tropospherisk atmosfærisk kjemi og gassfasemekanismer for luftkvalitetsmodellering. Atmosfære, 3 (1), 1-32. doi: 10.3390 / atmos3010001