Eko - mini.doc

Ekologia – nauka zajmuje się materią ożywioną, zależnościami, które decydują o liczebności i rozmieszczeniu gatunków. Nauka zajmująca się badaniem wzajemnych oddziaływań między organizmami, a otaczającym środowiskiem

Środowisko przyrodnicze:

-biotyczne – środowisko złożone z organizmów żywych

-abiotyczne – składające się z elementów nieożywionych

Biosfera – sfera roztaczająca się nad ziemią około 10 km nad powierzchnią i 4 km wgłąb, możemy w niej napotkać życie

Atmosfera – ujednolicony skład 78%

Troposfera – różna długość 9 km na biegunie, 17 km na równiku

Hydrosfera – sfera hipotetyczna, której składem jest woda w różnych stanach skupienia. 70,8% Ziemi pokrywa woda (1,4 mld km3) tylko 0,05% woda słodka

Woda – szczególny związek chemiczny. Dla niektórych organizmów stanowi środowisko życia. Jest trwałym związkiem. Cząsteczki wody są niesymetryczne. Między atomami wodoru jest 105º

Asocjacja – łączenie w większe (ok. 6) zespoły

Woda ma bardzo dużą pojemność cieplną:

m-cp = 4,2 kJ/kg

Woda jest bardzo istotnym czynnikiem regulacji klimatu, ponieważ może zmagazynować dużą ilość ciepła. Pochłania więcej ciepła niż odbija.

Gęstość = 1 kg/m3 (przy 20º)

Lód spełnia rolę izolatora (pod jego powierzchnią jest koło 4º), ma on mniejszą gęstość niż woda.

Ilość pary wodnej jest stała w atmosferze, ile się skropli, tyle wyparuje

Źródła pary: parowanie rzek, wód, oceanów, procesy metaboliczne roślin i zwierząt, oddychanie, spalanie

W Polsce zasoby wody na 1 mieszkańca jest ostatnia w europie.

Deszcze na rok w Polsce : 200 km3

Dzięki siłą kapilarnym woda utrzymuje się w glebie.

Litosfera – zewnętrzna warstwa, składa się głównie z produktów utleniania. Skład: Si, Al, Fe, Na, K, Mg, Ca, tlen. Najczęściej są to krzemiany metali lekkich

Minerał – związek chemiczny, który występuje w litosferze

Skała – (pojęcie geologiczne) – składa się głównie z minerałów. Substancje, tworzywa naturalne znajdujące się w skorupie ziemskiej

Surowce mineralne – minerały, które można wykorzystać bezpośrednio lub po przeróbce w celach gospodarczych np. żwir.

Kruszce – metale ciężkie i ich związki (także metale szlachetne)

Ruda – złoże

Kopaliny – surowce wydobywane z ziemi, zaliczamy paliwa do nich

Gleba – są w niej pierwiastki biogenne. Skład: zwietrzelina skalna i składniki organiczne (zawierające węgiel, azot). Wciąż w glebie coś się rozpada, coś syntetyzuje.

Etap 1: zwietrzelina skalna (brak warunków do życia)

-Gdy występuje dobra temperatura, zaczynają pojawiać się cyjanobakterie zdolne do fotosyntezy. Pozwala to innym organizmom na rozwój

Energia słoneczna – na równiku 1353 W/m2 (stała słoneczna). Dociera do najwyższych warstw atmosfery. Częściowo jest odbijana, częściowo pochłaniana (w atmosferze 1000 W/m2, przy powierzchni 300 W/m2 – przeciętnie tyle trafia do atmosfery)

Na całą powierzchnię Ziemi dociera 1780000 TW

W Polsce mamy podstawowy Akt Prawny: Prawo Ochrony środowiska.

Organizacje zajmujące się zmianami klimatycznymi:

IPCC – Międzyrządowy Panel Dotyczący Zmian Klimatycznych (Intergovernmental Panel on Climate Change)

WMO – Światowa Organizacja Meteorologii (World Meteorological Organization)

UNEP – United Nations Environment Program

ONZ stwierdziło, że problem jest bardzo ważny i trzeba się nim zająć.

Zużycie energii ma duży wpływ na podnoszenie się temperatury. Zaburzanie obiegu węgla w przyrodzie, wprowadzamy go coraz więcej do środowiska. Wielką szkodę powoduje również wylesianie.

Trwałość cząsteczki CO2 w atmosferze – 120 lat, potem wraca do obiegu.

Polska produkuje 300 mln ton CO2

Handel Emisjami – jaka jest możliwość regeneracji ziemi danego państwa. W zależności od tego wyliczana jest odpowiednia ilość dozwolonej emisji. Jeżeli dany kraj emituje mniej CO2 niż wyznaczony limit, może odsprzedać pozostałość innemu krajowi. (np. Dania zainwestowała w budowę elektrowni wiatrowej na terenie Polski. W Polsce jest około 20 tego typu projektów.)

CO2 emitowany jest także przy innych procesach przemysłowych (np. palenie wapna)

W obiegu węgla znajduje się także Metan CH4 (żywotność 12 lat), a na skutek pewnych procesów przemienia się na CO2 i wodę. Do atmosfery metan trafia ze źródeł naturalnych (150 Megaton/rok) i ze źródeł antropogenicznych (360-400 Megaton/rok). Metan stanowi podstawowy składnik gazu ziemnego, przy jego wydobyciu zawsze pojawiają się nieszczelności. Podobnie jeżeli chodzi o kopalnie węgla, znajduje się w nich bardzo duże ilości tego gazu

Naturalne i antropogeniczne źródła metanu i ich udział w emisji do atmosfery

Wysypiska – odpady komunalne zawierają bardzo dużo substancji organicznych. Gdy są one przechowywane bez tlenu, efektem rozkładu jest powstanie metanu.

Uprawa ryżu – ryż rośnie na terenach podmokłych. W glebie przebiegają pewne procesy beztlenowe, w wyniku których powstaje metan, który dostaje się do atmosfery

Fermentacja jelitowa – zwłaszcza zwierzęta przeżuwające (owce, krowy itp.), produkują one dużo metanu.

Ocenia się, że przyrost stężenia metanu w atmosferze wynosi 1%/rok

PODSTAWOWE POJĘCIA Z TERMODYNAMIKI:

Układ i jego otoczenie

Układ otwarty – może występować wymiana materii i energii z otoczeniem

Układ zamknięty – możliwa jest wymiana wyłącznie energii z otoczeniem

Układ izolowany – niemożliwa jest wymiana masy i energii z otoczeniem

Stan układu – zbiór wszystkich tych badań w jednej chwili, stan to jest zbiór wartości chwilowych wielkości zwanych zmiennymi

Parametry (zmienne) stanu:

Ciśnienie, Objętość, Temperatura

Stan układu to zbiór wartości chwilowych wielkości, które nazywamy zmiennymi stałymi.

Funkcja stanu określana jest przez stan początkowy i końcowy.

(L) – praca wykonana na układzie ( + jak „na układzie” , - jeśli „przez układ”)

(U) – energia wewnętrzna – suma wszystkich energii występujących w układzie.

Rodzaje przekazywania ciepła:

- konwekcja - promieniowanie - przewodzenie (przekazywanie energii od jednej cząsteczki do drugiej itd.)

I Zasada Termodynamiki (Zasada zachowania energii)

-Dla układu otwartego ∆U może nastąpić albo na sposób ciepła, albo na sposób pracy

-W układzie izolowanym we wszystkich procesach w tym układzie, energia wewnętrzna pozostaje niezmieniona

Układy dążą do stanu równowagi.

Równowaga dynamiczna – tyle samo ubywa co przybywa

II Zasada termodynamiki – mówi o kierunku przemian

-W procesach działających samorzutnie w kierunku osiągnięcia równowagi rośnie „nieuporządkowanie” oraz maleje zdolność do wykonania pracy zewnętrznej.

-Nie jest możliwe pobieranie ciepła z jednego termodynamicznie jednorodnego ciała i zamiana go na pracę bez zmiany w otoczeniu.

Entropia – funkcja stanu (S) wynika z tego co wzrasta nieuporządkowanie

∆Q – ciepło dostarczane do układu, T – temperatura

Se – z  przemian wewnętrznych w układzie Si – z interakcji

Zmiana ciepła na pracę odbywa się kosztem tego ciepła które wywołuje zmiany otoczenia, ciepło płynie od wyższej do niższej temp.

Rozproszenie (dyscypacja) energii – w sposób nieodwracalny tracimy energie, zwiększamy nieuporządkowanie układu

Zmiana entropii układu składa się ze zmian na zewnątrz i wewnątrz układu. W procesach przebiegających samorzutnie energia zawsze wzrasta.

Procesy odwracalne – przyrost entropii ,

Procesy nieodwracalne – S zawsze rośnie

Układ dąży do pewnego makro stanu odpowiadającego największej liczbie mikro stanów.

Jeżeli układ pobiera z otoczenia bardziej uporządkowanie, przyrost entropii jest wolniejszy

Egzergia – pewna część energii (1955). Jest to max. Zdolność danej substancji do wykonania pracy wobec otoczenia. Ustala się ją dla określonego układu i otoczenia. Może się zużyć. Jest wyrażana przez:

T0 – temperatura otoczenia, T – temperatura , Q - ciepło dostarczane do układu, To=T – żadna praca nie może być wykonana

Egzergia jest zużywana w odróżnieniu od energii.

Podstawową jednostką jest organizm. Zbiór organizmów to populacja. Jednego rodzaju żyjących na pewnym terenie

Biocenoza – zbiór populacji współwystępujących w określonym miejscu i czasie.  Istnieją związki między tymi populacyjnymi. Są one między sobą zależne. Biocenoza ma swoją organizację i jest trwała.

Biotop – wszystko co znajduje się na terenie, gdzie występują organizmy żywe (gleba, powietrze…). Czynniki abiotyczne umożliwiające funkcjonowanie organizmom żywym.

Biocenoza + Biotyp = Ekosystem

Ekosystem – zespół organizmów żywych na danym terenie oraz jego nieożywione otoczenie. Cechą charakterystyczną Ekosystemu jest ciągły przepływ energii i obieg materii w ekosystemie następuje ciągła weryfikacja genetycznych właściwości.

Ekosystem jest złożoną strukturą. Im bardziej złożony tym bardziej jest odporny (na zranienia, na czynniki zewnętrzna.

Materia organiczna w 95% składa się z węgla, powstają w wyniku fotosyntezy.

Fotosynteza – zamiana związków nieorganicznych w związki organiczne dzięki promieniom słonecznym. Produkty fotosyntezy to węglowodory, białka i tłuszcze.

Producenci – rośliny; Konsumenci – roślinożercy; Konsumenci II rodzaju – konsumują konsumentów

Destruenci – bakterie, grzyby – dokonują rozkładu martwych organizmów.

Rozbudowany Łańcuch pokarmowy to sieć troficzna.

Ekosystem jako ziemia – układ zamknięty wymieniamy energię z otoczeniem, jednak nie materię.

Organizmy żywe są układami otwartymi. Przyroda nie zna pojęcia odpadów.

Konwencja Ramowa Narodów Zjednoczonych na temat zmian klimatu (UNFCCC -United Nations Framework Convention on Climate Change) w 1998r.

Cel: Ustabilizować stężenie gazów szklarniowych w atmosferze na poziomie, który zapobiegałby groźnej ingerencji antropogenicznej w układ klimatyczny. Ratyfikowały ten program 174 państwa. (140 rozwijających się)

Kioto Protokole

1997r. – podpisano ten protokół

Cel: zmniejszyć emisję sześciu podstawowych gazów szklarniowych co najmniej o 5% w latach 2008-2012 przyjmując za poziom odniesienia 1990.

Ozon - Występuje w stratosferze (chroni nas przed nadmiernym promieniowaniem). Bezpośredni kontakt z ozonem może powodować zaburzenia układu oddechowego. Jest substancją działającą na mikroorganizmy. Jest jednostką nietrwałą, w trakcie jego rozpadu uwalnia się energia, która zabija mikroorganizmy, niszczy barwniki, gumę. Jest bardzo aktywnym gazem. Ozon jest wydzielany przez cyrografy.

Ozon występujący w troposferze wywołuje smog fotochemiczny, jest jednym z jego komponentów. Na skutek emitowanych tlenków azotu i węglowodorów przez samochody podczas spalania przy udziale promieniowania słonecznego i wilgoci wytwarza się ozon.

Azot - N2O – podtlenek azotu jest w protokole z Kioto wymieniony jako gaz szklarniowy. W atmosferze jest jednak dużo różnych tlenków azotu NOx. Występuje jako amoniak (źródło naturalne: gdy rozkłada się białko, jednym z produktów jest amoniak, źródło nienaturalne: produkcja amoniaku, układy chłodnicze), jako gaz neutralny w powietrzu, a także w glebie w formie azotanów NO3- . Są dobrze rozpuszczalne w wodzie, łatwo wymywany. Człowiek przy spalaniu paliw kopalnych emituje szereg tlenków azotu do atmosfery. Stosowany często w nawozach. Wszystko to razem powoduje zakłócenie naturalnego obiegu azotu.

Eutrofizacja – nadmierny rozrost pewnych organizmów w odbiornikach wodnych zaburzający łańcuch pokarmowy (np. ujścia rzek), do których wpływa dużo substancji odżywczych, a później ich zamieranie z powodu braku tlenu (tworzy się warstwa martwicy).

Siarka - Jest pierwiastkiem, który występuje w glebie (siarczki, siarczany). Stanowi pewien element paliw kopalnych, przy czym mówi się wtedy o siarce organicznej i nieorganicznej. Gdy spalamy węgiel kamienny zostaje popiół, w którym przeważają składniki nieorganiczne często między innymi siarkę (np. piryt). W węglu znajdują się także substancje organiczne zawierające siarkę, które przy spalaniu emitują SO2 do atmosfery. Jeżeli chcielibyśmy zmniejszyć emisję siarki, należałoby oczyszczać węgiel przed spalaniem, jednak są to bardzo drogie zabiegi. Obieg siarki został także zakłócony przez spalanie paliw kopalnych.

Do atmosfery siarka dostaje się także podczas procesów wulkanicznych.

Skutki rozwoju: zaburzenie pewnych obiegów i pojawienie się substancji trwałych, szkodliwych, które nigdy wcześniej nie występowały w przyrodzie (POP – Persistant Organic Polutant), które zostały wytworzone przez człowieka.

Cechy substancji:

1.w zależności od budowy cząsteczki, każda substancja może różnie oddziaływać na organizm, może mieć różne właściwości.

2.Ważną cechą każdej substancji jest jej trwałość (określana okresem półtrwania/połowicznego rozpadu. Czas po którym z danej ilości substancji zostaje połowa.)

3.Lipofilowość – zdolność danej substancji do rozpuszczania się w tłuszczach. (jeśli taka substancja przenika przez błony komórkowe, skupia się w tkance tłuszczowej.

4.Toksyczność – działanie substancji może być natychmiastowe (ostre) lub przewlekłe. Np. LD50 – dawka śmiertelna. Przy danej dawce 50% populacji ginie. Substancje trujące dzielimy na trzy podstawowe grupy:

Toksykanty – potencjalnie trujące, Ksenobiotyki – substancje trujące nie występujące w przyrodzie , Toksyny – substancje trujące wytworzone przez organizmy żywe. Biocyd – trucizna dezynfekująca

Właściwości sprzyjające rozprzestrzenianiu się danej substancji:

1.Rozpuszczalność w wodzie i tłuszczu

2.Gęstość

3.Lepkość – właściwość dynamiczna. (tarcie wewnętrzne) właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech olejów.

4.Lotność  - (aktywność ciśnieniowa) zdolność do odparowania w danej temperaturze w danych warunkach.

5.Zdolność do absorpcji – przyjmowanie przez powierzchnie ciała stałego, lub cieczy substancji innej zabieranej z otocznenia.

6.Trwałośc

Pare szczególnych zanieczyszczeń

POPs – Persistant Organic Polutants – Trwałe Zanieczyszczenia Organiczne – ...