ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΡΙΑΔΝΗ ΑΡΓΥΡΑΚΗ

Transcript

1 1 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΡΙΑΔΝΗ ΑΡΓΥΡΑΚΗ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΗΜΕΡΙΝΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 2 Εισαγωγή Πλαίσιο Περιβαλλοντικής Γεωχημείας Στοιχεία βιογεωχημείας Μονάδες σύστασης διαλυμάτων/ μετατροπές

3 ΠΛΑΙΣΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑΣ 3 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Βροχόπτωση Εξάτμιση Αναπνοή / Φωτοσύνθεση Ηφαιστειακές Εκρήξεις Υ ΡΟΣΦΑΙΡΑ Τροφή Χημική ιζηματογένεση ΒΙΟΣΦΑΙΡΑ Υδροθερμική ραστηριότητα Αποσάθρωση Βιοορυκτογένεση ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΑ

4 ΟΡΙΣΜΟΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ 4 Η προσθήκη, εκούσια ή ακούσια, ουσιών στο φυσικό σύστημα οι οποίες είναι δυνατό να προκαλέσουν βλάβες στο οικοσύστημα και την ανθρώπινη υγεία. Διάκριση μόλυνσης / ρύπανσης!

5 ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΡΥΠΑΝΣΗΣ 5 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ H2CO3, H2SO4, HNO3 CO2, SO2, NOx ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ Υ ΑΤΑ ΑΝΘΡΩΠΙΝΕΣ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ Βαρέα μέταλλα, οργανικοί ρύποι, NH4+, NO3- Ραδιενεργά απόβλητα Όξινη απορροή Ε ΑΦΟΣ ΚΑΙ ΥΠΟΓΕΙΑ Υ ΑΤΑ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΑ

6 ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ 6 ΕΘΝΙΚΗ ΕΥΡΩΠΑΪΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ Κοινές Υπουργικές Αποφάσεις (ΚΥΑ) Νόμοι (π.χ. 1650/ 86) Προεδρικά ιατάγματα Οδηγίες Κανονισμοί (π.χ. 2004/ 35/ ΕΚ περί περιβαλλοντικής ευθύνης, 2000/ 60/ ΕΚ περί πολιτικής των υδάτων) Στρατηγικές Εργαλεία

7 ΠΗΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ 7 Εθνικό Τυπογραφείο (ΦΕΚ ( ) Ν., ΚΥΑ) Βουλή Σύνδεσμος νομοσχέδια Περιβαλλοντική Πύλη Ελλάδας Υπουργείο Περιβάλλοντος

8 ΕΠΑΓΓΕΛΜΑ: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΣ ΣΥΜΒΟΥΛΟΣ 8 Πηγές Ρύπανσης Συνθήκες Γεωλογίας/ ορυκτολογίας Συνθήκες Υδρογεωλογίας Προσδιορισμός διεργασιών που ελέγχουν τη ρύπανση (π.χ. προσρόφηση, βιοδιάσπαση) Πρόβλεψη διασποράς ρύπανσης με χρήση μοντέλων Η/Υ Γεωχημικός Υδρογεωλόγος Εκτίμηση επικινδυνότητας για την ανθρώπινη υγεία Τοξικολόγος Σχεδιασμός στρατηγικής αποκατάστασης Πολιτικός Μηχανικός

9 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΒΙΟ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑΣ ΣΥΣΤΑΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Αέριο Μερική πίεση (bar) Αφροδίτη Γη Άρης N x 10-4 O x x 10-5 Ar 2.7 x x x 10-4 CO x x 10-3 CH x 10-6 Ίχνη (!) H x

10 ΣΥΣΤΑΣΗ ΓΗΙΝΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 10 Παραγωγή οξυγόνου Φωτοσύνθεση: CO 2 + 2H 2 O = CH 2 O + O 2 Παραγωγή CO2 αερόβια αναπνοή και αβιοτική οξείδωση: CH 2 O + O 2 = CO 2 + 2H 2 O Μεθανογένεση Προκαρυωτικοί οργανισμοί «αρχαία»: 4H 2 + CO 2 CH 4 + 2H 2 O CH 3 COOH CH 4 + CO 2

11 ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ (Gt C) 11 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ (CO 2 = 720) ιάλυση CO2 ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΩΚΕΑΝΩΝ (580) Αποσάθρωση (1.07) Καθίζηση CaCO3 ιάλυση CaCO3 ΒΑΘΟΣ ΩΚΕΑΝΩΝ (37500) Αναπνοή (35) Φωτοσύνθεση (35) ΒΙΟΣΦΑΙΡΑ (45) Ενταφιασμός CaCO3 (0.57) Ενταφιασμός οργανικών (0.13) Ηφαιστειακές εκρήξεις (0.07) ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΑ (ανθρακικά= 60x10 6, οργανικά=15x10 6 )

12 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ 12 Ετερότροφοι: Χρησιμοποιούν τον υπάρχων άνθρακα για παραγωγή ενέργειας Αυτότροφοι: παράγουν οργανικό άνθρακα με αναγωγή CO2 χρησιμοποιώντας ενέργεια: 1. Από τον ήλιο (φωτοσύνθεση) 2. Οξειδώνοντας ανόργανα στοιχεία (Fe 2+, NH 4+, H 2 ) (χημειοαυτότροφοι)

13 ΕΤΕΡΟΤΡΟΦΙΚΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ 13 Αναπνοή: Οξείδωση οργανικού άνθρακα και παραγωγή CO 2. To O 2 λαμβάνει μέρος ως δέκτης e - (οξειδωτικός παράγων) CH 2 O + O 2 = CO 2 + H 2 O Ζύμωση: απουσία οξυγόνου ο οργανικός άνθρακας δρα και ως οξειδωτικός παράγων: 3CH 2 O + H 2 O = CO 2 + 2CH 3 OH

14 ΧΗΜΕΙΟΛΙΘΟΤΡΟΦΙΚΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ 2H 2 S + O 2 H 2 O + 2S 2S + O H 2 O H 2 SO 4 4Fe H + +O 2 2 H 2 O + 4Fe 3+ Thiobacillus ferrooxidans 14

15 ΣΗΜΑΣΙΑ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Οι ετερότροφοι μικροοργανισμοί έχουν την ικανότητα να μεταβολίζουν (διασπούν) τους οργανικούς ρύπους Οι χημειολιθοαυτότροφοι μικροοργανισμοί προάγουν την οξείδωση του σιδηροπυρίτη και την όξινη απορροή 15

16 16 Ατμόφιλα Σιδηρόφιλα Χαλκόφιλα Λιθόφιλα

17 ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ 17 mole (mol): Μάζα ίση με το μοριακό βάρος μιας ουσίας σε γραμμάρια (π.χ. 1mol HCl έχει μάζα g, όπου = Μοριακό βάρος) Μοριακότητα κατ όγκο (molarity) (Μ) διαλύματος = moles διαλυμένης ουσίας / λίτρο διαλύματος Μοριακότητα κατά βάρος (molality) (m) διαλύματος = moles διαλυμένης ουσίας / kg διαλύτη

18 ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΚΦΡΑΣΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ 18 ppm = Parts Per Million mg διαλυμένης ουσίας / l διαλύματος μg διαλυμένης ουσίας / ml διαλύματος mg ουσίας / kg στερεού δείγματος μg ουσίας / g στερεού δείγματος ppb = Parts Per Billion ppt = Parts Per Trillion