Εξασθενές χρώμιο Cr(VI)

Είναι γνωστές ενώσεις του χρωμίου με αριθμούς οξείδωσης από -1 έως +6, ωστόσο οι πιο συνήθεις είναι οι ενώσεις του δισθενούς χρωμίου Cr(II), του τρισθενούς χρωμίου Cr(III) και του εξασθενούς χρωμίου Cr(VI). Το χρώμιο βρίσκεται στη φύση κυρίως ως τρισθενές, με κυριότερο ορυκτό τον χρωμίτη Fe(Mg)Cr2O4, που αποτελεί το βασικό μετάλλευμα χρωμίου. Υπάρχουν και ορισμένα σπάνια ορυκτά όπου το χρώμιο είναι εξασθενές από τα οποία το γνωστότερο είναι ο κροκοΐτης, με χημικό τύπο PbCrO4 (χρωμικός μόλυβδος). 

Διοξίνες και Καύση απορριμμάτων

Σε παγκόσμιο επίπεδο, η καύση των αποβλήτων και γενικότερα όλων των συγγενών τεχνολογιών θερμικής επεξεργασίας των απορριμμάτων (αλλά και των βιομηχανικών και νοσοκομειακών αποβλήτων) θεωρούνται η σημαντικότερη πηγή έκλυσης διοξινών, στο περιβάλλον. 

Οι διοξίνες είναι μια οικογένεια χημικών ουσιών εξαιρετικά ύποπτη για καρκινογενέσεις, ιδιαίτερα τοξική για τον άνθρωπο και ανθεκτική στη βιολογική αποικοδόμηση. Με την ονομασία διοξίνη συνήθως εννοείται η 2,3,7,8-τετραχλωροδιβενζο-p-διοξίνη (2,3,7,8-TCDD ή απλά TCDD), η τοξικότερη απ' όλες τις διοξίνες. Οι διοξινες σχηματίζονται κυρίως κατά την ατελή καύση οργανοχλωριούχων ενώσεων, χλωριούχων πολυμερών, όπως το PVC (πολυβινυλοχλωρίδιο), αλλά παραδόξως και κατά την καύση οργανικών υλικών παρουσία χλωριούχων αλάτων σε θερμοκρασίες 600-1000 ºC. Επιπλέον, οι διοξίνες αποτελούν ανεπιθύμητα παραπροϊόντα διαφόρων βιομηχανικών διεργασιών, όπως η λεύκανση χαρτοπολτού, η παραγωγή χλωρίνης, η καύση βενζίνης, πετρελαίου και ξύλου. Οι διοξίνες δεν διαλύονται στο νερό, αλλά είναι λιποδιαλυτές και συσσωρεύονται στους λιπώδεις ιστούς των ζωντανών οργανισμών. Η ημιπερίοδος ζωής της TCDD, δηλαδή η μείωση στο 50% της αρχικής ποσότητας, διαρκεί 3 έως 30 χρόνια. Προσροφημένες διοξίνες σε ιζήματα ή σε αιωρούμενα σωματίδια έχουν χρόνο υποδιπλασιασμού που ξεπερνά το 1,5 έτος. Ο χρόνος υποδιπλασιασμού τους στο χώμα εκτιμάται στο 1 έως 3 έτη, ενώ αν βρίσκονται "θαμμένες" ακόμη βαθύτερα, μπορεί να ξεπεράσει τα 12 έτη. 

Έχουν πραγματοποιηθεί πολλές επιστημονικές μελέτες ως προς τις ποσότητες διοξινών που εκλύονται κατά τη καύση διάφορων υλικών. Τυπικό παράδειγμα αποτελούν μελέτες καύσης προσομοιωμένων οικιακών απορριμμάτων σε χαλύβδινα βαρέλια από τον Gullett (1999, 2000) και τους συνεργάτες του. Οι μετρήσεις τους έδειξαν ότι καθώς αυξάνεται η ποσότητα του πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) αυξάνεται και η ποσότητα των παραγόμενων διοξινών. Επίσης έχει διαπιστωθεί ότι η παρουσία χάλκινων συρμάτων κατά την καύση απορριμμάτων που περιέχουν PVC αυξάνει τις παραγόμενες διοξίνες κατά 570 φορές στα εκλυόμενα αέρια και κατά 2000 φορές στην τέφρα.

Στην εμπεριστατωμένη μελέτη του Στέλιου Ψωμά Περιβαλλοντολόγου (Greenpeace Νοέμβριος 2005) αναφέρονται τα παρακάτω. Ακόμη και με την καλύτερη δυνατή τεχνολογία, οι αποτεφρωτήρες θα εκπέμπουν τοξικά βαρέα μέταλλα και άκαυστα απόβλητα. Παράλληλα με τις αέριες εκπομπές, θα παράγει στερεά τοξικά απόβλητα (με τη μορφή σκουριάς και τέφρας), καθώς και τοξικά υγρά απόβλητα, τα οποία βέβαια απαιτούν ειδική διαχείριση. Όσο πιο αναπτυγμένα συστήματα αντιρρύπανσης διαθέτει ένα εργοστάσιο καύσης αποβλήτων, τόσο περισσότερες τοξικές ουσίες συσσωρεύονται στα υγρά και στερεά απόβλητα και τόσο δυσκολότερη και ακριβότερη γίνεται η διαχείρισή τους. Ένας μύθος, είναι πως οι διοξίνες καταστρέφονται λόγω των πολύ υψηλών θερμοκρασιών (άνω των 1.000 βαθμών Κελσίου) που αναπτύσσονται κατά τη διάρκεια της καύσης. Όμως τα καυσαέρια πριν βγουν από την καμινάδα ψύχονται και στη διάρκεια αυτής της διαδικασίας υπάρχουν οι ιδανικές θερμοκρασιακές συνθήκες (300-600 βαθμοί) για να δημιουργηθούν εκ νέου διοξίνες. Κάποιες από τις διοξίνες αυτές διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα, ενώ όσες συγκρατούνται από τα συστήματα αντιρρύπανσης, καταλήγουν αναπόφευκτα στα υγρά και στερεά απόβλητα της καύσης. Μελέτη για λογαριασμό της Ευρωπαϊκής Ένωσης έδειξε ότι στα σύγχρονα εργοστάσια καύσης, ένα μικρό ποσοστό διοξινών (της τάξης του 1,7%) διαφεύγει τελικά από την καμινάδα, ενώ το συντριπτικό ποσοστό καταλήγει στις τοξικές τέφρες και τις σκουριές. Το στερεό αυτό υπόλειμμα από την καύση των απορριμμάτων (80-95% τέφρα πυθμένα) σε πολλές περιπτώσεις, είναι γεμάτο από διοξίνες και βαρέα μέταλλα και πρέπει να θάβεται σε ειδικές χωματερές τοξικών αποβλήτων. Σε αρκετές περιπτώσεις όμως, χρησιμοποιείται για έργα οδοποιίας (Γαλλία, ΗΠΑ, Μεγάλη Βρετανία, Πορτογαλλία). Στο Νιουκάστλ στη Μ. Βρετανία, χρησιμοποιήθηκαν τέφρες από γειτονικό εργοστάσιο καύσης για την επίστρωση πεζοδρομίων, πάρκων ακόμη και σχολικών αυλών. Οι σχετικές μετρήσεις που έγιναν έδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις τοξικών μετάλλων, όπως υδράργυρος 2,406 %, κάδμιο 785% και μόλυβδος 136% πάνω από επιτρεπτά επίπεδα. 

Βιβλιογραφία 

1] http://www.chem.uoa.gr/chemicals/chem_dioxin.htm. Η χημική ένωση του μήνα [Ιούνιος 2010], Θανάσης Βαλαβανίδης και Κων/νος Ευσταθίου, Καθηγητές τμήματος Χημείας Πανεπιστημίου Αθηνών. 

2] http://www.greenpeace.org/raw/content/greece/press/118523/264982.pdf. ΚΑΥΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Ακριβή – Αναποτελεσματική – Επικίνδυνη, Στέλιος Ψωμάς Περιβαλλοντολόγος, greenpeace 2005 

3] Allsopp M, Costner P, Johnston P, (2001). Incineration and human health. State of knowledge of the impacts of waste incinerators on human health. Greenpeace Research Laboratories. University of Exeter, UK.
4] Giugliano, M., Cernuschi, S., Grosso, M., Miglio, R., Aloigi, E. (2002). “PCDD/F Mass Balance in the Flue Gas Cleaning Units of a MSW Incineration Plant,” Chemosphere, vol. 46, pp. 1321-1328. 

5] Paul M. Lemieux Emissions of Polychlorinated Dibenzo-p-dioxins and Polychlorinated Dibenzofurans from the Open Burning of Household Waste in Barrels. Environ. Sci. Technol., ASAP Article January 4, 2000 

6] http://el.wikipedia.org 

7] http://www.cank.org.uk/IncineratorAshGuardian8May2000.html Guardian, “Children at Risk From Poisoned Ash on Paths” May 8, 2000

Ραδιενέργεια και επιπτώσεις

Ραδιενέργεια είναι το φαινόμενο της εκπομπής σωματιδίων ή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους πυρήνες ορισμένων χημικών στοιχείων, που γι' αυτό το λόγο ονομάζονται ραδιενεργά. Από τα περίπου 2500 νουκλίδια που είναι γνωστά στην επιστήμη, λιγότερα από 300 είναι ραδιενεργά. Τα άτομα των ραδιενεργών στοιχείων φέρουν ασταθείς πυρήνες. Τούτο σημαίνει πως αυτοί μπορούν να διασπασθούν αυθόρμητα, απελευθερώνοντας πυρηνική ακτινοβολία, που συνήθως λέγεται ακτινοβολία. Η ακτινοβολία συνίσταται σε σωματίδια άλφα (ή ακτίνες α), σωματίδια βήτα (ή ακτίνες β) και ακτινοβολία γάμμα (ή ακτίνες γ). Η ακτινοβολία γάμμα φέρει συνήθως την περισσότερη ενέργεια από τα προϊόντα των ραδιενεργών διασπάσεων. Γενικά όλα τα προϊόντα της διάσπασης μπορεί να αποδειχτούν επικίνδυνα για την ισορροπία της λειτουργίας του ανθρώπινου οργανισμού. Ο πυρήνας του ατόμου του ραδιενεργού στοιχείου εκπέμποντας ακτίνες α ή β μεταστοιχειώνεται, δηλαδή υφίσταται αλλαγή στον ατομικό του αριθμό, οπότε ο πυρήνας που εξέπεμψε το σωματίδιο άλφα ή βήτα, μετατρέπεται σε πυρήνα κάποιου άλλου χημικού στοιχείου.

Ιστορία

Το φαινόμενο της Ραδιενέργειας παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον γάλλο φυσικό Ανρί Μπεκερέλ το 1896, όταν πρόσεξε πως το θειϊκό κάλιο-ουρανίλιο εκπέμπει συνεχώς ακτινοβολία που μοιάζει με τις ακτίνες Χ και προσβάλλει τη φωτογραφική πλάκα. Τις ίδιες ακτίνες, που αρχικά ονομάσθηκαν "ακτίνες Μπεκερέλ" ή "ακτίνες ουρανίου", εκπέμπουν και άλλες ενώσεις του ουρανίου. Το φαινόμενο αυτό της αυθόρμητης εκπομπής ενέργειας χωρίς εξωτερικό αίτιο ήρθε και τάραξε τις τότε κρατούσες αντιλήψεις στη Φυσική διότι φαινομενικά ερχόταν σε αντίθεση με το θεμελιώδες αξίωμα της διατήρησης της ενέργειας. Αργότερα όμως, με τη συστηματική μελέτη του φαινομένου διαπιστώθηκε πως δεν συνέβαινε κάτι τέτοιο. Το 1898 το ζεύγος Κιουρί (Πιέρ Κιουρί και Μαρία Σκλοντόφσκα) απομόνωσαν το χημικό στοιχείο ράδιο -που είναι ραδιενεργό σε μεγαλύτερο βαθμό από το ουράνιο- καθώς και άλλες ουσίες εκμεταλλευόμενοι την ιδιότητα των εκπεμπομένων ακτίνων να καθιστούν αγώγιμο τον αέρα. Έτσι δια μετρήσεως της ραδιενέργειας κατάφεραν να καταδείξουν πως ο πισσουρανίτης και κάποια άλλα ορυκτά παρουσιάζουν περισσότερη ραδιενέργεια από το καθαρό μέταλλο ουράνιο, που λαμβάνεται μετά από κατεργασία αυτού του ορυκτού. Έτσι, το ζεύγος Κιουρί κατάφερε να απομονώσει το στοιχείο πολώνιο, (όνομα που δόθηκε από τη Μαρία Κιουρί προς τιμή της πατρίδας της), και που χημικά συγγενεύει με το Βισμούθιο. Στη συνέχεια το ζεύγος με τη συνεργασία του Μπεμόντ πέτυχε την απομόνωση μετά από συστηματικές ανακρυσταλλώσεις μιας δεύτερης ουσίας λίαν εντόνως ραδιενεργού του ραδίου, η οποία συγγενεύει προς το Βάριο και που απομονώθηκε υπό μορφή χλωριούχου και βρωμιούχου άλατος. Αργότερα ο Ντεμπιέρν απομόνωσε από τον πισσουρανίτη και τρίτη ραδιενεργή ουσία που την ονόμασε ακτίνιο και που συγγενεύει με το Θόριο. Τις ακτινοβολίες εκ των ενώσεων του θορίου μελέτησε επισταμένα ο βαρόνος Έρνεστ Ράδερφορντ. Το 1902 οι Ράδερφορντ και Σόντυ αντελήφθησαν τελικά ότι η πηγή της εκπεμπόμενης ενέργειας είναι η μερική διάσπαση των ατόμων, κατά την οποία και εκσφενδονίζεται τεμάχιο του πυρήνα τους με μεγάλη ταχύτητα, μεταστοιχειούμενο σε άλλο άτομο. Σήμερα, εκτός των ραδιενεργών ουσιών που απαντώνται στη Φύση, κατορθώθηκε και η τεχνητή παρασκευή ραδιενεργών στοιχείων με συνέπεια να διακρίνουμε τη ραδιενέργεια σε φυσική και σε τεχνητή.

ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ

Ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι το πρώτο συστατικό του οικοσυστήματος που μολύνεται μετά από πυρηνική έκρηξη ή ατύχημα πυρηνικής εγκατάστασης, που έχει σαν αποτέλεσμα τη διαρροή ραδιενεργού υλικού στην ατμόσφαιρα. Η έκταση της μόλυνσης εξαρτάται από την πηγή που την προκάλεσε. Ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι ο δρόμος με τον οποίο μεταφέρονται τα ραδιενεργά άτομα σε περιοχές μακριά από την πυρηνική έκρηξη ή ατύχημα. Περισσότερο επικίνδυνη από τη μολυσμένη με ραδιενέργεια τροφή ή νερό είναι η εισπνοή μολυσμένου αέρα. Γιατί ενώ ο άνθρωπος πίνει δυο λίτρα νερό και ένα λίτρο τροφή το 24ωρο εισπνέει 10-20 χιλιάδες λίτρα αέρα. Έτσι συσσωρεύονται στο σώμα του ανθρώπου πολύ μεγάλες ποσότητες ραδιενεργών ατόμων.

Η ιονίζουσα ακτινοβολία διασπά τους χημικούς δεσμούς σε μόρια (DNA, πρωτεΐνες) των κυττάρων μας. Όταν η επίθεση που έχει δεχθεί είναι ισχυρή (μεγάλη δόση ακτινοβολίας) και διασκορπισμένη σε ολόκληρο το σώμα (σε αντίθεση με την θεραπευτική ακτινοβολία που είναι πάντοτε εντοπισμένη), οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης δεν μπορούν να αντεπεξέλθουν. Ιστοί και κυτταρικοί τύποι που πολλαπλασιάζονται έντονα, είναι αυτοί που πλήττονται περισσότερο από την ιονίζουσα ακτινοβολία. Μεταξύ αυτών είναι τα αιμοποιητικά κύτταρα του μυελού των οστών, αλλά και τα επιθηλιακά κύτταρα του γαστρεντερικού συστήματος. Εκτός από τις άμεσες επιπτώσεις, η ιονίζουσα ακτινοβολία έχει και μακροπρόθεσμες συνέπειες στον ανθρώπινο οργανισμό. Οι μεταλλάξεις που υφίσταται το DNA από την ακτινοβολία, οδηγούν σε εμφάνιση καρκίνου. Καθώς το DNA είναι το υλικό που κληροδοτείται από τη μια γενιά στην επόμενη, οι επιπτώσεις της έκθεσης σε ραδιενέργεια συχνά διαπιστώνονται και σε απογόνους των θυμάτων. Πιο συγκεκριμένα:
-εμφάνιση καρκίνου (λευχαιμίες, όγκοι μαστού, καρκίνος μυελού των οστών, πνεύμονα, οστών, θυρεοειδούς, ήπατος, λεπτού εντέρου και δέρματος).
- κληρονομικές ανωμαλίες. Οι ακτινοβολίες προκαλούν μεταλλάξεις από τοπικές βλάβες στο DNA που δεν είναι ορατές στο μικροσκόπιο και χρωματοσωμιακές ανωμαλίες που δεν επιδιορθώνονται και είναι ορατές στο μικροσκόπιο .Όσο μικρή κι αν είναι η ποσότητα ακτινοβολίας που απορροφά ένα κύτταρο, πάντοτε δημιουργείται αυξημένη πιθανότητα μεταλλάξεων.
-γαστρεντερικό σύνδρομο (καταστροφή των κυττάρων που καλύπτουν το γαστρεντερικό σύστημα).
-καταστροφή του μυελού των οστών. Η μόνη θεραπεία είναι η μεταμόσχευση του μυελού των οστών. Συνήθως όμως απορρίπτονται τα ξένα κύτταρα. Εμφανίζεται 2-3 μέρες μετά την έκθεση στην ακτινοβολία. -ακτινική πνευμονία. Εμφανίζεται με αναπνευστικά προβλήματα και πυρετό 5-6 εβδομάδες μετά και εκτεταμένη καταστροφή των κυττάρων του πνεύμονα. Οι άνθρωποι συνήθως πεθαίνουν από καταστροφή του μυελού των οστών.

Bιβλιογραφία 

http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A1%CE%B1%CE%B4%CE%B9%CE%B5%CE%BD%CE%AD%CF%81%CE%B3%CE%B5%CE%B9%CE%B1

http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=389712

http://www.aparadektoi.gr/component/option,com_smf/Itemid,372/action,printpage/topic,141.0/

Ραδιενέργεια

Το βακτήριο που χρησιμοποιεί για την ανάπτυξή του Αs αντί για P

Oι επιστήμονες Felisa Wolfe-Simon, Jodi Switzer Blum, Thomas R. Kulp, Gwyneth W. Gordon, Shelley E. Hoeft, Jennifer Pett-Ridge, John F. Stolz, Samuel M. Webb, Peter K. Weber, Paul C. W. Davies, Ariel D. Anbar και ο Ronald S. Oremland, δημοσίευσαν άρθρο, στο επιστημονικό περιοδικό Science, στο οποίο περιγράφουν το βακτηρίδιο GFAJ-1, που χρησιμοποιεί αρσενικό αντί για φώσφορο για την ανάπτυξή του.

Διαβάστε το επιστημονικό άρθρο παρακάτω.

Βαρέα μέταλλα και τοξικότητα

Στο περιβάλλον έχουν ανιχνευθεί άνω των 40 στοιχείων που ανήκουν στην κατηγορία των μετάλλων. Επικίνδυνα είναι τα αποκαλούμενα βαρέα μέταλλα όπως βηρύλλιο, κάδμιο, μόλυβδος, υδράργυρος, νικέλιο, άργυρος, χρυσός, χρώμιο, ψευδάργυρος και χαλκός. Τα πολύτιμα μέταλλα (άργυρος, χρυσός) ανακτώνται από τα υγρά απόβλητα λόγω της τιμής τους και έτσι δεν είναι πρακτικά ρύποι. Θεωρούνται τοξικά όσα μέταλλα έχουν δυσμενή επίδραση στους οργανισμούς ακόμη και όταν βρίσκονται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Η κυριότερη πηγή μετάλλων στο περιβάλλον είναι το έδαφος της γης όπου βρίσκονται όλα σχεδόν τα μέταλλα και τα οποία με διάφορους γεωχημικούς κύκλους και ανθρωπογενείς επεμβάσεις ανακατανέμονται στα διάφορα περιβαλλοντικά διαμερίσματα. Η βιομηχανική, τεχνολογική και γεωργική δραστηριότητα αποτελούν σημαντικούς παράγοντες ρύπανσης από μέταλλα, από την απόρριψη βιομηχανικώνα ποβλήτων, μεταλλευτικές εκμεταλλεύσεις, εμπλουτισμό και παραγωγή μεταλλικών αντικειμένων, χρήση λιπασμάτων, κλπ. Η καύση στερεών καυσίμων είναι μία άλλη πηγή εκπομπής μετάλλων στην ατμόσφαιρα που τελικά εναποτίθενται στο έδαφος και τα νερά.
Τα μέταλλα δεν αφομοιώνονται, λόγω αδυναμίας των οργανισμών να τα «αναγνωρίσουν», ούτε όμως αποβάλλονται από το σύστημα των οργανισμών, κατά συνέπεια συσσωρεύονται και μάλιστα εκλεκτικά σε ορισμένους ιστούς (συκώτι, νεφρά) εμφανίζοντας έτσι υψηλές συγκεντρώσεις. Οι κυριότερες δράσεις τους είναι και καρκινογόνες. Η καρκινογόνος δράση των μετάλλων έχει μελετηθεί με μεγάλο αριθμό τοξικολογικών ερευνών και έχει βρεθεί ότι ο μηχανισμός της άμεσης προσθήκης σε κυτταρικό DNA (που προκαλεί μεταλλάξεις) είναι δευτερεύουσας σημασίας, σε σχέση με τη δράση μέσω οξειδωτικών βλαβών στο DNA που προκαλούνται από την παραγωγή ελευθέρων ριζών.
Στον πίνακα 1 δίνονται τα όρια τοξικότητας των μετάλλων στη θάλασσα ενώ στον πίνακα 2 oι βιομηχανικές πηγές απόθεσης των μετάλλων στο περιβάλλον.

Βιβλιογραφία
-Αθ. Βαλαβανίδης « Οικοτοξικολογία και περιβαλλοντική τοξικολογία» Πανεπιστήμιο Αθηνών 2007
-ΔΠΜΣ Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων, Διαχείριση Βιομηχανικών Αποβλήτων, Ε. Γρηγοροπούλου 2005

Πετρελαιοκηλίδες

Το πετρέλαιο είναι μίγμα πολλών χημικών ενώσεων. Οι περισσότερες από αυτές αποτελούνται από άνθρακα και υδρογόνο και ονομάζονται υδρογονάνθρακες. Σχηματίστηκε από πλαγκτόν και άλλους μικροοργανισμούς, οι οποίοι καταπλακώθηκαν από πετρώματα κατά τις παλαιότερες γεωλογικές περιόδους. Συσσωρεύτηκαν σε ορισμένες περιοχές του στερεού φλοιού της γης (κοιτάσματα) και υπό την επίδραση υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιών και με την πάροδο εκατομμυρίων ετών μετατράπηκαν στις οργανικές ενώσεις που αποτελούν το πετρέλαιο.
Οι επιπτώσεις από την έκχυση πετρελαίου στο θαλάσσιο περιβάλλον (πετρελαιοκηλίδες) είναι:
1) Μείωση της διαπερατότητας του φωτός που μπορεί να φτάσει μέχρι 90% σε βάθος 2 μέτρων κάτω από τη στιβάδα πετρελαίου, σε σύγκριση με μη ρυπασμένες, από πετρέλαιο περιοχές. Έτσι αναστέλλεται η φωτοσύνθεση των θαλασσίων φυτών.
2) Μειώνεται η δυνατότητα διάλυσης ατμοσφαιρικού οξυγόνου στο νερό, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ασφυκτικές καταστάσεις για τη βιοκοινωνία.
3) Όταν τα φτερά των θαλασσινών πουλιών ρυπαίνονται με πετρέλαιο, τότε αυτά χάνουν την μόνωσή τους, επειδή οι ενώσεις, στις οποίες οφείλεται η μόνωση διαλύονται στο πετρέλαιο. Εάν το πουλί παραμένει στη θάλασσα, το νερό διαπερνά τα φτερά και τα πούπουλα του και εκτοπίζει τον αέρα που είναι εγκλωβισμένος ανάμεσα στα πούπουλα και το δέρμα. Η στιβάδα αέρα παρέχει στο πουλί ελαφρότητα και θερμική μόνωση. Με την απώλειά του τα φτερά διαβρέχονται και τα πουλιά βυθίζονται και πνίγονται. Κι αν ακόμη δεν συμβεί αυτό, η απώλεια της θερμικής μόνωσης, έχει σαν αποτέλεσμα την εξάντληση των αποθεμάτων τροφής σε μια προσπάθεια να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του σώματός τους, που συνοδεύεται από υποθερμία και συνήθως το θάνατο. Επίσης τα πουλιά κατά την προσπάθεια τους να καθαρίσουν τα φτερά τους με το ράμφος, προσλαμβάνουν με κατάποση πετρέλαιο, με αποτέλεσμα διαταραχές στο ήπαρ, στα νεφρά και στην αναπαραγωγή.

Λόγω της έκπλυσης και μεταφοράς πετρελαιοειδών όλοι οι υδάτινοι πόροι δέχονται αρκετές ποσότητες αργού και διυλισμένου πετρελαίου από διαρροές και απόβλητα εγκαταστάσεων διύλισης, επεξεργασίας και διανομής πετρελαιοειδών. Από την παραγωγή 3,5 (2001) δισεκατομμυρίων τόνων πετρελαίου που παράγεται κάθε χρόνο, το μισό μεταφέρεται με δεξαμενόπλοια για επεξεργασία. Το 1981, περίπου, 3,2 εκατομμύρια τόνοι πετρελαίου, από ναυτιλιακά ατυχήματα, διαρροές και ρύπανση από πετρελαιοπηγές ρύπαιναν το φυσικό περιβάλλον. Τα μεγαλύτερα ναυτικά ατυχήματα με πετρελαιοφόρα έγιναν το 1983 με το Castillo de Bellver (διαρροή 267.000 τόνοι) και το 1978 με το Amoco Cadiz (234.000 τόνοι). ΄Ένα από τα πιο γνωστά ναυτικά ατυχήματα ήταν η προσάραξη του Exxon Valdez (Prince William Sound, Alaska) στις 24/3/1989 στην Αλάσκα, όπου 11 εκατομμύρια γαλόνια ακατέργαστο πετρέλαιο ρύπαναν 25.000 μίλια παράκτιων περιοχών σε ένα από τα πλέον ευαίσθητα οικοσυστήματα. Ο απολογισμός στα ζώα της περιοχής ήταν οδυνηρός, 36.000 πτηνά πέθαναν, καθώς και μερικές χιλιάδες άλλα ζώα της περιοχής.

Στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται οι σημαντικότερες πετρελαιοκηλίδες στην Ελλάδα:



Επισκευτείτε το blog "ΛΙΜΝΗ ΚΟΥΜΟΥΝΔΟΥΡΟΥ" για να δείτε τις επιπτώσεις αυτές στα πουλιά της λίμνης. Η φωτογραφία είναι από εκεί.

Βιβλιογραφία

1) Χημεία Γ’ Γυμνασίου ΟΕΔΒ 2001
2) http://www.greenpeace.org/greece/news/608670/609575
3) http://www.chem.uoa.gr/courses/organiki_1/oikotoxikologia/oiktx_K04.pdf
4) Η ρύπανση των θαλασσών. Κ.Φυτιάνος. UNIVERSITY STOYDIO PRESS, Θεσσαλονίκη 1996

Βιοκαύσιμα

Iστορικά τα πρώτα καύσιμα που χρησιμοποιήθηκαν από τον άνθρωπο ανήκαν στην κατηγορία των βιοκαυσίμων. Έτσι το ξύλο, το λίπος, τα φυτικά λάδια αλλά και τα αποστάγματα εμπίπτουν στην κατηγορία των βιοκαυσίμων. Η μεγάλη ανάγκη σε φθηνά καύσιμα μεγάλου ενεργειακού περιεχομένου μετά την βιομηχανική επανάσταση, η οποία συνεχίζει αυξανόμενη έως σήμερα, ενίσχυσε σημαντικά τη χρήση ορυκτών καυσίμων, άνθρακα αρχικά και πετρελαϊκών παραγώγων αργότερα, σε βάρος των παραδοσιακών βιοκαυσίμων. Τα προβλήματα θέρμανσης του πλανήτη, τo οποία σχετίζονται άμεσα με το περιεχόμενο των καυσίμων σε άνθρακα και το εκπεμπόμενο κατά την καύση διοξείδιο του άνθρακα (CO2) έχουν δημιουργήσει κατά τα τελευταία χρόνια ένα κλίμα στροφής προς βιοκαύσιμα τα οποία καλούνται να υποκαταστήσουν σταδιακά τα συμβατικά καύσιμα.
Σύμφωνα με την κοινοτική οδηγία 2003/30/ΕΚ βιοκαύσιμα θεωρούνται κάθε υγρό ή αέριο καύσιμο για τις μεταφορές το οποίο παράγεται από βιομάζα, όπου βιομάζα είναι το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα προϊόντων, αποβλήτων και καταλοίπων από γεωργικές (συμπεριλαμβανομένων φυτικών και ζωικών ουσιών), δασοκομικές και συναφείς βιομηχανικές δραστηριότητες, καθώς και το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα των βιομηχανικών και αστικών αποβλήτων. Σύμφωνα με την ίδια οδηγία στην κατηγορία των βιοκαυσίμων εμπίπτουν η βιοαιθανόλη, το βιοντίζελ (μεθυλεστέρας λιπαρών οξέων), το βιοαέριο, η βιομεθανόλη, ο βιοδιμεθυλαιθέρας, ο βιο-ΕΤΒΕ (αιθυλοτριτοβουτυλαιθέρας), ο βιο-ΜΤΒΕ (μεθυλοτριτοβουτυλαιθέρας), τα συνθετικά βιοκαύσιμα (συνθετικοί υδρογονάνθρακες ή μείγματα συνθετικών υδρογονανθράκων που έχουν παραχθεί από βιομάζα), το βιοϋδρογόνο και τα καθαρά φυτικά έλαια.
Τι είναι η Βιοαιθανόλη;

Το πρώτο καύσιμο που χρησιμοποιήθηκε ως υποκατάστατο της βενζίνης σε κινούμενα οχήματα είναι η βιοαιθανόλη. Η βιοαιθανόλη παράγεται κυρίως από την αλκοολική ζύμωση της ζάχαρης. Μπορεί επίσης να συντεθεί βιομηχανικά από την χημική αντίδραση του αιθυλενίου με ατμό.
Οι κύριες πηγές ζάχαρης που απαιτούνται για την παραγωγή αιθανόλης προέρχονται από ενεργειακές καλλιέργειες, δηλ από καλλιέργειες που αναπτύσσονται ειδικά για ενεργειακούς σκοπούς. Οι καλλιέργειες αυτές μπορεί να είναι το σόργο, τα τεύτλα, το καλαμπόκι, το σιτάρι, τα άχυρα, το ξύλο ιτιάς και άλλων δέντρων, το πριονίδι, ο μίσχανθος, η αγριαγκινάρα και άλλες. Παράλληλα, βρίσκονται σε εξέλιξη έρευνες σχετικά με την αξιοποίηση των δημοτικών στερεών αποβλήτων για την παραγωγή βιοαιθανόλης.
Η αιθανόλη είναι ένα άχρωμο διαυγές υγρό. Είναι βιοαποικοδομήσιμη, χαμηλής τοξικότητας και προκαλεί πολύ μικρή περιβαλλοντική μόλυνση αν χυθεί στο περιβάλλον. Κατά την τέλεια καύση της παράγεται διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Η αιθανόλη είναι ένα καύσιμο υψηλού αριθμού οκτανίων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο αύξησης του αριθμού οκτανίου της βενζίνης. Με τη ανάμιξή της με τη βενζίνη επιτυγχάνουμε επίσης τον εμπλουτισμού του καυσίμου μίγματος σε οξυγόνο, με αποτέλεσμα μια πιο ολοκληρωμένη καύση, άρα και μειωμένες εκπομπές επικίνδυνων καυσαερίων.
Μίγματα καυσίμου αιθανόλης με βενζίνη πωλούνται ευρύτατα στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το πιο συνηθισμένο μίγμα είναι αυτό που αποτελείται από 10% αιθανόλη και 90% βενζίνη (Ε10) . Οι κινητήρες των συμβατικών οχημάτων δεν απαιτούν μετατροπή για να κινηθούν με Ε10 , επιπλέον η χρήση Ε10 δεν έχει καμία επίπτωση στην εγγύηση του οχήματος. Μόνο ευέλικτα οχήματα μπορούν να κινηθούν με καύσιμο μίγμα 85% αιθανόλης και 15% βενζίνης (Ε85).

Πώς γίνεται η παραγωγή του βιοντίζελ;

Η μέθοδος παραγωγής βιοντίζελ που εφαρμόζεται παγκόσμια σε βιομηχανικό επίπεδο συνίσταται στην αντίδραση (μετεστεροποίηση) των τριγλυκεριδίων με κάποια αλκοόλη μικρού μοριακού βάρους. Τα τριγλυκερίδια είναι τριεστέρες της γλυκερόλης, δηλ. της 1,2,3-προπανοτριόλης, με λιπαρά οξέα (μονοκαρβοξυλικά οξέα μεγάλης ανθρακικής αλυσίδας) και αποτελούν το κύριο συστατικό (σε ποσοστό μέχρι και 98% κ.β.) των φυτικών ελαίων και ζωικών λιπών. Ως αλκοόλη χρησιμοποιείται συνήθως η μεθανόλη λόγω του χαμηλού κόστους και των φυσικών και χημικών πλεονεκτημάτων που διαθέτει. Ειδικοί καταλύτες (βάσεις, οξέα και ένζυμα) βοηθούν την αντίδραση, η οποία πραγματοποιείται σε χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης μετεστεροποίησης τα λιπαρά τμήματα του τριγλυκεριδίου αντικαθίστανται από το υδροξύλιο της αλκοόλης οπότε παράγονται αλκυλεστέρες λιπαρών οξέων και ως ενδιάμεσα διγλυκερίδια και μονογλυκερίδια, τα οποία με τη σειρά τους δίνουν νέους αλκυλεστέρες. Στο τέλος της αντίδρασης έχουν παραχθεί οι αλκυλεστέρες των λιπαρών οξέων (μεθυλεστέρες εφόσον ως αλκοόλη έχει χρησιμοποιηθεί η μεθανόλη), οι οποίοι αποτελούν το βιοντίζελ, και γλυκερίνη ως παραπροϊόν. Ακολουθεί κατάλληλος διαχωρισμός των προϊόντων και καθαρισμός του παραγόμενου βιοντίζελ.

Άλγη: Το βιοκαύσιμο του μέλλοντος;

Οι άλγες (γλίτσα που επιπλέει στις λίμνες) είναι μικροσκοπικά βιολογικά εργοστάσια που χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το φως του ήλιου σε ενέργεια τόσο αποτελεσματικά που μπορούν να διπλασιάσουν το βάρος τους πολλές φορές μέσα σε μια ημέρα.

Σαν τμήμα της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης η άλγη παράγει έλαια και μπορεί να δημιουργήσει 15 φορές περισσότερα έλαια σε σχέση με άλλα φυτά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοκαυσίμων, όπως το καλαμπόκι και το switchgrass(Panicum virgatum). Η άλγη μπορεί να αναπτυχθεί σε αλμυρό, γλυκό ή ακόμη και σε μολυσμένο νερό, στη θάλασσα ή σε λίμνες, καθώς και σε ξηρά μη κατάλληλη για την παραγωγή τροφής.

Στην κορυφή αυτών των πλεονεκτημάτων, η άλγη- τουλάχιστον στη θεωρία- θα μπορούσε να μεγαλώσει καλύτερα με τη χρήση διοξειδίου του άνθρακα ως τροφής και οργανικού υλικού όπως τα αστικά λύματα.

«Πρέπει να αποδείξουμε αυτά τα δύο πράγματα για να μπορούμε να πούμε ότι πράγματι έχουμε ένα δωρεάν γεύμα», αναφέρει χαρακτηριστικά η Lisa Colosi, καθηγήτρια πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο πανεπιστήμιο της Virginia.

Αποδεικνύοντας ότι η άλγη μπορεί να ανθίσει με αυξημένα ποσά είτε διοξειδίου του άνθρακα είτε με αστικά λύματα, επιβεβαιώνονται και οι οικολογικές-βιομηχανικές δυνατότητές της. Οι δυνατότητες αυτές είναι ο καθαρισμός των μολυσμένων υδάτων-κάτι που μέχρι τώρα αποτελεί αρκετά δαπανηρή διαδικασία- και η μείωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα. «Η κύρια αρχή στη βιομηχανική οικολογία είναι να προσπαθήσουμε να χρησιμοποιήσουμε τα απόβλητά μας ώστε να παράγουμε κάτι με αξία», αναφέρει η Colosi.

Βιβλιογραφία:

http://earthsos.blogspot.com
http://www.biofuels.gr/
http://el.wikipedia.org/

Φαινόμενο Θερμοκηπίου

Τα αέρια που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα, όπως οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα, το μεθάνιο είναι διαφανή στην προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που τα διαπερνά. Απορροφούν όμως μέρος της ανακλώμενης ακτινοβολίας από τη Γη και την επιστρέφουν, θερμαίνοντας έτσι το σύστημα Γη - κατώτερα στρώματα. Αν δεν υπήρχε αυτό το προστατευτικό κάλυμα των αερίων της ατμόσφαιρας, που λειτουργεί όπως η κάλυψη από ναίλον του θερμοκηπίου, η ανακλούμενη από την Γη ακτινοβολία θα διέφευγε στο διάστημα και η μέση επιφανειακή θερμοκρασία του πλανήτη θα ήταν αρκετές δεκάδες βαθμούς χαμηλότερη.

Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο μαθηματικό και φυσικό Ζοζέφ Φουριέ, το 1824, ενώ διερευνήθηκε συστηματικά από τον Σβάντε Αρρένιους το 1896. Περίπου το 30% της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας ανακλάται, σε ποσοστό 6% από την ατμόσφαιρα, 3% από τα νέφη και 4% από την επιφάνεια της Γης. Το 70% της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται, κατά 16% από την ατμόσφαιρα (συμπεριλαμβανομένου και του στρατοσφαιρικού στρώματος του όζοντος), κατά 3% από τα νέφη και κατά το μεγαλύτερο ποσοστό (51%) από την επιφάνεια και τους ωκεανούς.

Λόγω της θερμοκρασίας της, η Γη εκπέμπει επίσης θερμική ακτινοβολία (κατά τρόπο ανάλογο με τον Ήλιο), η οποία αντιστοιχεί σε μεγάλα μήκη κύματος, σε αντίθεση με την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία, που είναι μικρού μήκους κύματος. Η ατμόσφαιρα της Γης διαθέτει μεγάλη αδιαφάνεια στην, μεγάλου μήκους κύματος, γήινη ακτινοβολία, έχει δηλαδή την ικανότητα να απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της, ποσοστό περίπου 71%. Η ίδια η ατμόσφαιρα επανεκπέμπει θερμική ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, μέρος της οποίας απορροφάται από την επιφάνεια της Γης, η οποία θερμαίνεται ακόμη περισσότερο. Η γήινη ατμόσφαιρα συμπεριφέρεται, με τον τρόπο αυτό, ως μία δεύτερη - μαζί με τον Ήλιο - πηγή θερμότητας. Αποτέλεσμα του συνολικού φαινομένου είναι η αύξηση της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά τη Γη κατοικήσιμη. Χωρίς το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, η θερμοκρασία της γήινης επιφάνειας θα ήταν σε παγκόσμια και ετήσια βάση περίπου -18°C.

Τα τελευταία χρόνια, καταγράφεται τεράστια αύξηση στη συγκέντρωση των αερίων του θερμοκηπίου, με αποτέλεσμα τη συγκρατηση μεγαλύτερης ποσότητας ακτινοβολίας και τελικά την άυξηση της θερμοκρασίας (υπολογίζεται ότι η μέση θερμοκραία της Γης τα επόμενα 100 χρόνια θα ανέβει από 2 έως 6°C).

Ειδικότερα το διοξειδίο του άνθρακα, αύξηθηκε κατά 31% την περίοδο 1750-1998. Τα τρία τέταρτα της ανθρωπογενούς παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα, οφείλεται σε χρήση ορυκτών καυσίμων, ενώ το υπόλοιπο μέρος προέρχεται από αλλαγές που συντελούνται στο έδαφος, κυρίως μέσω της καταστροφής των δασών.

Βιβλιογραφία:

- Χημεία Β' λυκείου Γενικής Παιδείας, Αθήνα 1999

- www.el.wikipedia.org