Environmental Chemistry gr revision 2024 (2) reduced.pptx PDF

Χημεία Περιβάλλοντος D.K.Vattis D.K.Vattis  Χημεία της Υδρόσφαιρας  Φυσικά ύδατα Το νερό είναι το πιο άφθονο υγρό στον πλανήτη μας. Καλύπτει το 71% περίπου της επιφάνειας και αποτελεί το 70 – 90% της μάζας των ζώντων οργανισμών. Το μόριο του νερού έχει κεκκαμένη δομή και σχηματίζει ηλεκτρικό δίπ...

Χημεία Περιβάλλοντος D.K.Vattis D.K.Vattis  Χημεία της Υδρόσφαιρας  Φυσικά ύδατα Το νερό είναι το πιο άφθονο υγρό στον πλανήτη μας. Καλύπτει το 71% περίπου της επιφάνειας και αποτελεί το 70 – 90% της μάζας των ζώντων οργανισμών. Το μόριο του νερού έχει κεκκαμένη δομή και σχηματίζει ηλεκτρικό δίπολο. Τα δίπολα γειτονικών μορίων έλκονται μεταξύ τους και σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου. Αυτή η ισχυρή αλληλεπίδραση ανάμεσα στα μόρια του νερού προσδίδει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, όπως: Υψηλό σημείο ζέσεως (100οC) Υψηλό σημείο πήξεως (0οC) Μέγιστη πυκνότητα στους 4οC Το στερεό επιπλέει στο υγρό Μεγάλη επιφανειακή τάση Εξαιρετική διαλυτική ικανότητα  Φυσικά ύδατα Το νερό εμφανίζεται στη φύση σε τρείς φάσεις, ως αέριο, υγρό και στερεό. Το νερό ανακυκλώνεται, ανακατανέμεται και αυτοκαθαρίζεται μέσω του υδρολογικού κύκλου συνεχώς. Τόσο οι υδρατμοί, όσο και ο πάγος αποτελούνται από καθαρό νερό, απαλλαγμένο από άλατα και άλλες ουσίες. Είναι όμως πρακτικά αδύνατο να βρεθεί στη φύση νερό στην υγρή φάση το οποίο δεν θα περιέχει διαλυμένα αέρια (π.χ. Ο2, CO2, H2S, κλπ.). Η σύσταση του νερού σε μια τοποθεσία εξαρτάται από: Το γεωχημικό υπόβαθρο της περιοχής Τα συστήματα αποσάθρωσης Τις κλιματικές συνθήκες του περιβάλλοντος Τις βιογεωχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην περιοχή Τη χημεία που χαρακτηρίζει τα συστατικά του υποβάθρου Φυσικά ύδατα Άρα η σύσταση του νερού εξαρτάται από τη γεωλογία της περιοχής και τις ενώσεις που έχουν αντιδράσει με αυτό ή έχουν διαλυθεί σε αυτό κατά τη διάρκεια του υδρολογικού κύκλου. Οι πιο διαδεδομένες παράμετροι που χαρακτηρίζουν τα χημικά χαρακτηριστικά των υδάτων είναι: το pH (συγκέντρωση ιόντων Η+, οξύτητα ή βασικότητα), η σκληρότητα (συγκέντρωση ιόντων Ca+2, Mg+2), η αγωγιμότητα (συγκέντρωση διαλυμένων αλάτων, αλατότητα) και η συγκέντρωση διαφόρων ιόντων (Na+, K+, HCO3-, NO3-, κλπ.) Επιπλέον, η σύσταση του νερού εξαρτάται και από το χρόνο παραμονής του νερού κατά τη διάρκεια του κύκλου. Π.χ. τα ρέοντα επιφανειακά νερά έχουν μικρή σκληρότητα σε αντίθεση με τα υπόγεια. pH υδάτων Ποιο είναι το pH του φυσικού βρόχινου νερού; Το pH του βρόχινου νερού είναι όξινο επειδή το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο νερό και δημιουργεί τις ακόλουθες χημικές ισορροπίες: CO2 + H2O ⇄ [H2CO3] ⇄ H+ + HCO3- Kc = [H+][HCO3- ] / [H2O][CO2] Kc [H2O] = Ka = [H+][HCO3-] / [CO2] ≃ [H+]2 / [CO2] Ka = 4,6·10-7 και [CO2] = 1,18·10-5 [H+]2 = 4,6·10-7 x 1,18·10-5 = 5,428·10-12 and pH = 5,63  Σκληρότητα υδάτων Ο όρος σκληρότητα χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό νερών τα οποία δεν αφρίζουν καλά όταν χρησιμοποιούνται για πλύσιμο με σαπούνι και αφήνουν λευκά συνήθως αποθέματα (άλατα) στην εσωτερική επιφάνεια οικιακών σκευών όπου θερμαίνεται νερό καθώς και σε σωληνώσεις θερμού νερού. Η σκληρότητα του νερού οφείλεται στα δισθενή κατιόντα (Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+,…) που περιέχει. Σημειώνεται πάντως ότι σε φυσικά νερά οι συνήθως παρατηρούμενες συγκεντρώσεις των άλλων κατιόντων εκτός από το ασβέστιο και το μαγνήσιο είναι πολύ μικρές και έτσι μπορούν να παραλείπονται για πρακτικούς λόγους. Έτσι η ολική σκληρότητα ενός φυσικού νερού θεωρείται ότι οφείλεται μόνο στο ασβέστιο, (Ca) και στο μαγνήσιο (Mg). Η ολική σκληρότητα διακρίνεται σε δύο μέρη: (α) στο μέρος εκείνο που αντιστοιχεί σε συνδυασμό κατιόντων Ca2+ και Mg2+ με όξινα ανθρακικά ανιόντα (HCO3-) και ονομάζεται ανθρακική ή παροδική σκληρότητα και (β) στο μέρος εκείνο που αντιστοιχεί σε συνδυασμούς ιόντων Ca2+ και Mg2+με άλλα ανιόντα, κυρίως θειικά (SO42-) και ονομάζεται μη ανθρακική ή μόνιμη σκληρότητα.  Σκληρότητα υδάτων Η παροδική σκληρότητα προκύπτει από την διάλυση των ανθρακικών ορυκτών με την επίδραση του CO2 και του H2O. CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇋ Ca2+ (aq) + 2HCO3− (aq) Εξαφανίζεται μετά από παρατεταμένη θέρμανση του νερού σύμφωνα με την αντίδραση: Ca2+ (aq) + 2HCO3− (aq) ⇋ CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) Το παραγόμενο CaCO3 είναι στερεό και προκαλεί τις αποθέσεις στα οικιακά σκεύη, τις σωληνώσεις , τους θερμοσίφωνες, τους λέβητες, κλπ. Η ολική σκληρότητα είναι το άθροισμα των δύο, δηλαδή: Ολική σκληρότητα = Παροδική σκληρότητα + Μόνιμη σκληρότητα. Μονάδες μέτρησης σκληρότητας: Γερμανικός βαθμός (°dH): 1mg CaO/100mL νερού, Αμερικάνικος βαθμός: ppm CaCO3 Γαλλικός βαθμός (°fH, °F ή °HF) σε 1mg CaCO /100mL.  Αγωγιμότητα υδάτων Η Ηλεκτρική Αγωγιμότητα (EC) είναι ένας δείκτης της περιεκτικότητας του νερού σε διαλυμένα άλατα. Μετράται σε mS/cm. Το Siemens (S) είναι η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Η μέτρηση της Αγωγιμότητα γίνεται με ειδικά όργανα, τα Αγωγιμόμετρα. Το καθαρό νερό δεν είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισµού. Η αύξηση της ποσότητας των διαλυµένων αλάτων και η αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγονται και αύξηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, γι' αυτό η μέτρησή της πρέπει να γίνεται σε συγκεκριμένη θερμοκρασία (συνήθως 25οC). Έτσι η ηλεκτρική αγωγιμότητα συνδέεται άμεσα µε την ποσότητα και τη φύση των διαλυµένων ηλεκτρολυτών. Το ενδεικτικό επίπεδο της αγωγιμότητας στο πόσιμο νερό είναι 400 µS/cm. Αυξημένη αγωγιμότητα υποδηλώνει αυξημένες ποσότητες αλάτων, που ανάλογα µε τη φύση τους και τη συγκέντρωσή τους μπορεί να δημιουργήσουν προβλήματα υγείας. Μια ξαφνική αύξηση ή μείωση της αγωγιμότητας σε ένα υδάτινο περιβάλλον (λίμνη, ποτάμι) μπορεί να υποδηλώνει ρύπανση. Η γεωργική απορροή ή μια διαρροή λυμάτων θα αυξήσει την αγωγιμότητα λόγω των πρόσθετων ιόντων χλωριούχων, φωσφορικών και νιτρικών αλάτων που θα διαλυθούν στο υδάτινο περιβάλλον. Φυσικά ύδατα Τα φυσικά ύδατα διαιρούνται συνήθως στις ακόλουθες κατηγορίες: Όμβρια ύδατα  Επιφανειακά ύδατα Ύδατα ρευμάτων και ποταμών Ύδατα λιμνών  Υπόγεια ύδατα  Θαλάσσια ύδατα  Υφάλμυρα και αλατούχα ύδατα  Όμβρια ύδατα Τα όμβρια ύδατα είναι υπεύθυνα για τις διεργασίες έκπλυσης και καθαρισμού της ατμόσφαιρας. Επιπλέον απομακρύνουν και τους μικροοργανισμούς. Ο χρόνος παραμονής του νερού στην ατμόσφαιρα πριν κατακρημνισθεί είναι περίπου 8 – 9,6 ημέρες. Η σύσταση των ομβρίων υδάτων καθορίζεται από την ατμοσφαιρική σύσταση της ζώνης κατακρήμνισης και από την σύσταση της ζώνης προέλευσης. Αν δεν υπάρχουν βιομηχανικοί αέριοι ρύποι ή ηφαιστειακή δραστηριότητα το νερό θα περιέχει διαλυμένο μόνο CO2 το οποίο, όπως θα δούμε , του δίνει ελαφρώς όξινο χαρακτήρα. Αν στην ατμόσφαιρα υπάρχουν άλλοι ρύποι και ιδιαίτερα SO2 και NO2 τότε έχουμε το φαινόμενο της όξινης βροχής ή της όξινης απόθεσης, με την ευρεία έννοια του όρου.  Επιφανειακά ύδατα Επιφανειακά ονομάζονται τα νερά που υπάρχουν στα ρεύματα, στους ποταμούς, στις λίμνες, στους βάλτους, στα έλη και στις πηγές. Η σύσταση τους εξαρτάται από τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε μια περιοχή. Εάν επικρατούν αντιδράσεις αποσάθρωσης, το είδος των ιόντων που υπάρχουν στο νερό εξαρτάται από τη σύσταση του εδάφους και των ορυκτών της περιοχής. Εάν η κύρια συνεισφορά προέρχεται από τα όμβρια ύδατα, τα ολικά διαλυμένα άλατα είναι σε μικρή ποσότητα. Τα επιφανειακά ύδατα που έχουν εμπλουτισθεί με οργανικές ενώσεις από εκκρίματα ζώων και προϊόντα αποικοδόμησης φυτικής και ζωικής προέλευσης έχουν σημαντικά ποσά σωματιδιακής και διαλυμένης οργανικής ύλης και εμφανίζουν άφθονη υδρόβια χλωρίδα και πανίδα.  Υπόγεια ύδατα Με τον όρο υπόγεια ύδατα εννοούμε το νερό που καταλαμβάνει τους κενούς χώρους που υπάρχουν στο έδαφος. Επιπλέον περιλαμβάνει το νερό που εντοπίζεται σε ρωγμές, κάτω από την επιφάνεια της Γης είτε ρέει είτε σχηματίζει υπόγειες λίμνες. Παρά το ότι η ποσότητά τους δεν είναι μεγάλη (2%), έχει εξέχουσα σημασία γιατί αποτελεί το 98% του γλυκού νερού που είναι κατάλληλο για πόση. Η ποιότητά τους εξαρτάται από τη σύσταση του εδάφους και των πετρωμάτων που διέρχεται, αλλά και το χρόνο παραμονής τους στο έδαφος, την ταχύτητα ροής και τη θερμοκρασία. Το pH τους κυμαίνεται μεταξύ 6,0 και 8,5 και έχουν γενικά μεγαλύτερη συγκέντρωση διαλυμένων αλάτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις περιέχουν διαλυμένο CO2 το οποίο προέρχεται από την αποικοδόμηση χερσαίας οργανικής ύλης στο έδαφος.  Θαλάσσια ύδατα Τα θαλάσσια ύδατα είναι τα ύδατα των θαλασσών και των ωκεανών της Γης. Κατά μέσο όρο έχουν αλατότητα περίπου 3,5% (35 γραμμάρια αλάτων ανά λίτρο ή 599 mM) και πυκνότητα (στην επιφάνεια της θάλασσας) 1,025 g/cm3. Είναι πυκνότερα τόσο από το γλυκό νερό, όσο και από το χημικώς καθαρό νερό (που έχει πυκνότητα ακριβώς 1,0 g/cm3 σε θερμοκρασία 4°C). Το σημείο πήξεώς τους είναι –2°C περίπου, χαμηλότερο από το σημείο πήξεώς του καθαρού νερού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σημείο πήξεως του νερού ελαττώνεται όσο αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άλατα. Το pH του θαλάσσιου νερού κυμαίνεται από 7,5 μέχρι 8,4, είναι δηλαδή ελαφρώς αλκαλικό. Το θαλάσσιο νερό περιέχει περισσότερα διαλυμένα ιόντα από ό,τι κάθε προελεύσεως γλυκό νερό. Τα αφθονότερα διαλυμένα ιόντα στο θαλάσσιο νερό είναι: Na+, Cl-, Mg2+, Ca2+, και HCO3-.  Υφάλμυρα ύδατα Ως υφάλμυρα ορίζονται τα ύδατα των οποίων η αλατότητα είναι υψηλότερη από εκείνη του γλυκού νερού αλλά χαμηλότερη από του θαλασσινού. Περιέχουν 0,5 – 30 g/L άλατος. Ως υπεράλμυρα ορίζονται τα ύδατα των οποίων η αλατότητα είναι υψηλότερη από εκείνη του θαλασσινού νερού. Ανάλογα με τη σύστασή τους τα υπεράλμυρα νερά ή άλμες μπορεί να είναι: θαλάσσιας προέλευσης με pH 7 – 8, ουδέτερο ως ελαφρά βασικό και μη θαλάσσιας προέλευσης με pH > 10 – 11, ισχυρά βασικό. Τα τελευταία απαντούν σε κλειστές εσωτερικές θάλασσες ή λίμνες όπως η Νεκρά Θάλασσα και οι λίμνες Mono και Μεγάλη Αλμυρή στην Utah (ΗΠΑ). Οι λίμνες αυτές δέχονται εισροές από ποταμούς αλλά δεν έχουν άλλες εκροές εκτός από την εξάτμιση, με αποτέλεσμα την μεγάλη συσσώρευση αλάτων.  Διαλυτότητα αερίων στο νερό Τα συστατικά της ατμόσφαιρας έχουν την τάση να διαλύονται στα επιφανειακά ύδατα. Η ποσότητα του αερίου που θα διαλυθεί εξαρτάται από τη θερμοκρασία του νερού, την ατμοσφαιρική πίεση και την ικανότητα του νερού να διαλύει το αέριο ως ελεύθερο μόριο (αδρανές αέριο) ή να αντιδρά με αυτό. Η διάλυση διευκολύνεται επίσης από την ανάδευση ή τον στροβιλισμό του νερού. Γενικά η διάλυση των αδρανών αερίων στο νερό αυξάνει με την ελάττωση της θερμοκρασίας του νερού. Έτσι ένας ποταμός χαμηλής θερμοκρασίας και τυρβώδους ροής είναι πλουσιότερος σε Ο2 από το νερό μιας θερμής στατικής λίμνης. Επίσης η θάλασσα στους πόλους της Γης είναι πλουσιότερη σε διαλυμένο Ο2 από τη θάλασσα στον ισημερινό. Η διάλυση των αδρανών αερίων εξαρτάται και από την μερική πίεση του αερίου στην ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με τον νόμο του Henry η διαλυτότητα του αερίου αυξάνει ευθέως ανάλογα με την μερική πίεση του αερίου πάνω από την επιφάνεια του υγρού.  Διαλυτότητα του Ο2 στο νερό Το διαλυμένο Ο2 είναι απαραίτητο για την ύπαρξη ζωής στο νερό. Η ποσότητα του διαλυμένου Ο2 καθορίζει και το είδος των υδρόβιων οργανισμών που μπορούν να επιβιώσουν. Π.χ. οι πέστροφες χρειάζονται 6,5 mg/L διαλυμένου Ο2 (ψυχρά τρεχούμενα νερά) ενώ οι κυπρίνοι μόνο 2,5 mg/L (στάσιμα θερμά νερά). Επιπλέον το Ο2 καταναλώνεται ταχύτερα στα θερμά νερά από τις βιολογικές διεργασίες με αποτέλεσμα κατά τη διάρκεια του θέρους να προκαλείται θάνατος υδρόβιων οργανισμών. Η έλλειψη Ο2 επιτρέπει την ανάπτυξη αναερόβιων οργανισμών με αποτέλεσμα την μεταβολή του χρώματος του νερού και την έκλυση δύσοσμων αερίων (χαρακτηριστικά έλους). Η διαλυτότητα του Ο2 εξαρτάται αντιστρόφως ανάλογα και από την αλατότητα του νερού. Στην επιφάνεια της θάλασσας η συγκέντρωση του διαλυμένου Ο2 είναι χαμηλότερη από εκείνη σε γλυκό νερό ίδιας θερμοκρασίας.  Διαλυτότητα του CΟ2 στο νερό Η διάλυση του CΟ2 στο νερό διαφέρει από εκείνη του Ο2 διότι "αντιδρά" με το νερό μεταβάλλοντας το pH του, όπως είδαμε σε προηγούμενη διαφάνεια. Η διαλυτότητά του στο νερό εξαρτάται εκτός των άλλων και από το pH του νερού. Σε όξινα νερά (όξινη βροχή) η διαλυτότητά του ελαττώνεται σημαντικά. Η θάλασσα περιέχει εν διαλύσει 50 φορές περίπου μεγαλύτερη ποσότητα CO2 απ’ ότι η ατμόσφαιρα. Η κύρια πηγή του CΟ2 στο νερό είναι η ατμόσφαιρα. Προέρχεται επίσης και από τις ακόλουθες πηγές: Φωτοσυνθετικές διεργασίες απουσία φωτός Αερόβιες διεργασίες στον κύριο όγκο του νερού Αναερόβιες διεργασίες στον πυθμένα του υδάτινου στρώματος Υπόγειες εκπομπές από ηφαιστειακή τέφρα.  Φυσικοχημικές διεργασίες στο νερό Εκτός από την διάλυση των αερίων, η παρουσία και η συγκέντρωση διαφόρων ενώσεων στα υδατικά συστήματα εξαρτάται και από άλλες διεργασίες. Χημικές διεργασίες Αντιδράσεις: οξέων – βάσεων, οξειδοαναγωγής, αντικατάστασης, συμπλοκοποίησης, φωτοχημικές αντιδράσεις. Βιολογικές διεργασίες Φωτοσύνθεση και αναπνοή, νιτροποίηση, παραγωγή θειούχων ενώσεων, βιοδιάσπαση οργανικής ύλης. Φυσικοχημικές διεργασίες Ρόφηση και ιονανταλλαγή από τα κολλοειδή ιζήματα, καθίζηση, απόθεση λόγω εξάτμισης, εξαέρωση οργανικών και ανόργανων ενώσεων. Επιπτώσεις των ρύπων στην υδρόσφαιρα  Μόλυνση της υδρόσφαιρας Κάθε χημική, βιολογική και φυσική μεταβολή στην ποιότητα του νερού που έχει επιβλαβείς συνέπειες για τους ζωντανούς οργανισμούς ή καθιστά το νερό ακατάλληλο προς χρήση για τη γεωργία, θεωρείται ότι μολύνει την υδρόσφαιρα. Η μόλυνση της υδρόσφαιρας είναι ιδιαίτερα σημαντική αν ληφθεί υπόψη: Η τεράστια ποσότητα ρύπων που παράγεται από > 7 δισεκατομμύρια ανθρώπους, τα μηχανήματά τους, τα φυτά και τα ζώα. Η περιορισμένη παροχή καθαρού νερού. Ο αυξανόμενος αριθμός «τεχνολογικών ρύπων» που απελευθερώνονται στο περιβάλλον. Ότι η ρύπανση των υδάτων είναι η μεγαλύτερη παγκοσμίως αιτία θανάτου και ασθενειών.  Μόλυνση της υδρόσφαιρας Το νερό αποτελεί σημαντική φυσική πηγή για την ανθρώπινη, ζωική, φυτική και υδρόβια ζωή στη γη και κάθε μόλυνση του έχει σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Δυστυχώς, η εκβιομηχάνιση και η έκρηξη στον παγκόσμιο πληθυσμό έχουν οδηγήσει σε σοβαρούς συμβιβασμούς ως προς την ακεραιότητα των υδάτινων πόρων λόγω της ανεξέλεγκτης διάθεσης των λυμάτων από αυτές τις δραστηριότητες. Τα δυσμενή αποτελέσματα της ρύπανσης του νερού έχουν οικολογικές, αισθητικές και υγιεινολογικές συνέπειες. Η ευαισθησία των επιφανειακών νερών στη ρύπανση εξαρτάται σημαντικά από τη δυνατότητα ανανέωσής τους.  Συσσώρευση ρύπων Οι ρύποι ή άλλες χημικές ουσίες οι οποίες δεν αποδομούνται με φυσικές διεργασίες στα οικοσυστήματα συσσωρεύονται με διάφορους μηχανισμούς μέσα σε οργανισμούς ή σε τροφικές αλυσίδες. Διακρίνουμε τους εξής όρους σχετικά με τη συσσώρευση: Βιοσυγκέντρωση: Διαδικασία που οδηγεί σε υψηλότερη συγκέντρωση μιας ουσίας σε έναν οργανισμό σε σχέση με τη συγκέντρωσή της (της ουσίας) στο περιβάλλον στο οποίο διαβιεί ο οργανισμός (IUPAC, 1993). Βιοσυσσώρευση: Η σταδιακή αύξηση της ποσότητας μιας ουσίας σε έναν οργανισμό ή σε ένα τμήμα του οργανισμού που προκύπτει όταν ο ρυθμός πρόσληψης είναι μεγαλύτερος από το ρυθμό απομάκρυνσης της ουσίας από το σώμα του οργανισμού (IUPAC, 1993). Βιομεγέθυνση: αύξηση της συγκέντρωσης μιας ουσίας καθώς αυτή μεταφέρεται και συσσωρεύεται σε ανώτερα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας. Με άλλα λόγια, οι οργανισμοί που βρίσκονται σε υψηλότερα τροφικά επίπεδα συσσωρεύουν μεγαλύτερες ποσότητες ρύπων από αυτούς που βρίσκονται σε χαμηλότερα επίπεδα, καθώς καταναλώνουν αρκετούς οργανισμούς που περιέχουν τη ρύπανση. (IUPAC, 1993). Άρα, η βιοσυγκέντρωση και η βιοσυσσώρευση παρουσιάζονται σε ένα οργανισμό, και η βιομεγένθυση παρουσιάζεται σε όλα τα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας.  Συσσώρευση ρύπων Η Βιοσυσσώρευση είναι επομένως μια αυξανόμενη Βιοσυγκέντρωση κατά τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού. Η Βιομεγέθυνση περιγράφει την αύξηση της συγκέντρωσης των ρύπων όταν περνούν από κατώτερο τροφικό επίπεδο σε ανώτερο. – PCBs, DDT, Hg, κλπ. Πηγές ρύπανσης Σημειακές πηγές (π.χ. εργοστάσια, μονάδες επεξεργασίας λυμάτων, ορυχεία, πετρελαιοπηγές, πετρελαιοφόρα) Μη σημειακές πηγές (π.χ. όξινες αποθέσεις, ουσίες που συλλέχθηκαν σε απορροή, διήθηση σε υπόγεια ύδατα) Στις ΗΠΑ η γεωργία είναι η μεγαλύτερη μη σημειακή πηγή μόλυνσης των υδάτων (64% των ρύπων σε ρέματα και 57% των ρύπων που εισέρχονται στις λίμνες). Το 40% των υδάτων στις ΗΠΑ είναι τόσο ρυπασμένα ώστε δεν είναι κατάλληλα για κολύμβηση ή αλιεία.  Ουσίες που απαιτούν Ο2 Απαίτηση Ο2 (Oxygen Demand) Είναι μέτρο της ποσότητας της "ανηγμένης" οργανικής και ανόργανης ύλης στο νερό. Με τον όρο "ανηγμένη" περιγράφεται κάθε μορφή ύλης που μπορεί να οξειδωθεί καταναλώνοντας το διαλυμένο Ο2. Αναφέρεται στην κατανάλωση οξυγόνου σε ποταμό ή λίμνη ως αποτέλεσμα της εκροής ρύπων. Ανάλογα με τον τρόπο μέτρησης υποδιαιρείται σε: Βιοχημική απαίτηση οξυγόνου (Biochemical Oxygen Demand) - BOD Xημική απαίτηση οξυγόνου (Chemical Oxygen Demand) - COD Σημαντική παράμετρος για τον χαρακτηρισμό της μόλυνσης των υδάτων είναι η ποσότητα του Διαλυμένου Οξυγόνου (Dissolved Oxygen) – DO.  Ουσίες που απαιτούν Ο2 Βιοχημική απαίτηση οξυγόνου (BOD) Ο έλεγχος βασίζεται στην εργαστηριακή μέτρηση της ποσότητας του Ο2 που καταναλίσκεται τις πρώτες 5 ημέρες για την βιοχημική αποικοδόμηση των οργανικών ουσιών δείγματος λυμάτων σε 20οC, απουσία φωτός. Μετράται σε mg/L Ο2 και συμβολίζεται συχνά ως BOD5. Αποτελεί μέτρο για την εκτίμηση της βιοδιασπάσιμης ρύπανσης και για το τι μπορεί να προκαλέσει το οργανικό φορτίο των λυμάτων στο περιβάλλον. Εάν προστεθούν μεγάλες ποσότητες οργανικής ύλης στο νερό, οι διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου θα εξαντληθούν. Οι χαμηλές συνθήκες οξυγόνου μπορεί να σκοτώσουν τα ψάρια και τους άλλους υδρόβιους οργανισμούς. Οι φυσιολογικές τιμές του BOD5 πρέπει να είναι κάτω των 5mg/L.  Ουσίες που απαιτούν Ο2 Χημική απαίτηση Οξυγόνου (COD) Ο έλεγχος βασίζεται στην εργαστηριακή μέτρηση της ποσότητας του Ο2 που απαιτείται για την πλήρη οξείδωση δείγματος λυμάτων από ισχυρό οξειδωτικό μέσο (διχρωμικό κάλιο K2Cr2O7). Μετράται σε mg/L Ο2. Η τιμή του COD αναφέρεται στο σύνολο της οργανικής ύλης, βιοδιασπάσιμης και μη βιοδιασπάσιμης, στο δείγμα που μπορούν να οξειδωθούν. Συχνά όμως οξειδώνονται και κάποιες ανόργανες ενώσεις στο δείγμα, ιδιαίτερα σε θαλασσινό νερό ( Cl-, I-), οπότε χρειάζονται κάποιες διορθώσεις. Η μέτρηση του COD είναι λιγότερο αντιπροσωπευτική από αυτή του BOD διότι μετρά και οργανικές ουσίες οι οποίες αποδομούνται δύσκολα βιολογικά (π.χ. κυτταρίνη, πετρελαιοειδή, κλπ.) Οι φυσιολογικές τιμές του COD κυμαίνονται από 6 – 9 mg/L  Ουσίες που απαιτούν Ο2 Διαλυμένο οξυγόνο (DO) Είναι η πιο σημαντική παράμετρος για τον χαρακτηρισμό της ποιότητας των υδάτων. Φυσιολογική τιμή για το DO είναι > 8mg /L ή ppm. Για την μέτρησή του έχουν αναπτυχθεί ηλεκτροχημικές μέθοδοι με χρήση κατάλληλων ηλεκτροδίων και χημικές μέθοδοι. Οι πλέον συνήθεις αιτίες για την ελάττωση του διαλυμένου οξυγόνου σε ένα υδατικό σύστημα είναι η ύπαρξη μεγάλου οργανικού φορτίου από απόβλητα και η εμφάνιση ευτροφισμού. Τα οικιακά λύματα χρησιμοποιούνται ως τροφή από τα μικρόβια τα οποία μεταβολίζουν τις οργανικές ουσίες καταναλώνοντας το διαλυμένο οξυγόνο με αποτέλεσμα να δημιουργούνται αναερόβιες συνθήκες. Αυτό μπορεί να επιφέρει την κατάρρευση των υδάτινων οικοσυστημάτων. Ουσίες που απαιτούν Ο2 Πηγές οργανικής ύλης Φυσικές εισροές - έλη, βάλτοι, πτώση των φύλλων και πλημύρες. Σημειακές εισροές – βιομηχανίες επεξεργασίας χαρτοπολτού και χαρτιού, μονάδες συσκευασίας κρέατος, βιομηχανίες επεξεργασίας τροφίμων και μονάδες επεξεργασίας λυμάτων. Μη σημειακές εισροές – απορροή από αστικές περιοχές, αγροτικές περιοχές. Ουσίες που απαιτούν Ο2 Fish Die Επίδραση υψηλού BOD στο νερό Normal clean water organisms Fish Trash fish (trout, perch, bass, Trash fish absent, (carp, gar, mayfly, stonefly) Normal clean water organisms (carp, gar, leeches) 8 ppm Types of (trout, perch, bass, fungi, leeches) sludge organisms mayfly, stonefly) worms, Dissolved 8 ppm bacteria (anaerobic oxygen ) (ppm) Biologic Clean Zone al Recovery oxygen Septic Zone Zone demand Decomposition Clean Zone Zone Όλα τα ποτάμια έχουν κάποια ικανότητα να αποικοδομούν τα οργανικά απόβλητα. Προβλήματα εμφανίζονται όταν το ποτάμι έχει υπερφορτωθεί με απορρίμματα που έχουν μεγάλη βιοχημική απαίτηση οξυγόνου (BOD).  Ανόργανες θρεπτικές ουσίες Ο φώσφορος (P) και το άζωτο (N) είναι τα κύρια προβλήματα. Πηγές: Ανθρώπινα, ζωικά και βιομηχανικά απόβλητα. Απορρυπαντικά Νερό από καταιγίδες και πλημύρες. Διάβρωση του εδάφους. Υπερβολική χρήση λιπασμάτων για καλλιέργειες, χλοοτάπητες και οικιακούς κήπους. Οι υψηλές συγκεντρώσεις θρεπτικών ουσιών μπορεί να προκαλέσουν ευτροφισμό (Eutrophication) των υδάτινων συστημάτων.  Ανόργανες θρεπτικές ουσίες Ο ευτροφισμός χαρακτηρίζεται από ταχεία αύξηση της ζωής των φυτών. Ένα παράδειγμα είναι η αύξηση των φυκών που παρουσιάζεται στην επόμενη εικόνα. Τα φύκη μπλοκάρουν το φως του ήλιου και έτσι τα φυτά κάτω από αυτά νεκρώνονται. Η αποσύνθεση των νεκρών φυτών καταναλώνει οξυγόνο. Οι συνθήκες έλλειψης οξυγόνου μπορεί να σκοτώσουν ψάρια κ.λπ. ενώ παράλληλα δημιουργούν αναερόβιες συνθήκες αποσύνθεσης. Αλλάζει η αισθητική της λίμνης (χρώμα, διαφάνεια, οσμή).  Παθογόνοι οργανισμοί To παθογόνο είναι ένας οργανισμός που παράγει μια ασθένεια. Ο όρος τέθηκε σε χρήση το 1880 και χρησιμοποιείται για να περιγράψει έναν μολυσματικό μικροοργανισμό όπως ιό, βακτήριο, πρωτόζωο, μύκητα και παρασιτικούς σκώληκες. Οι ασθένειες που προκαλούνται από τους οργανισμούς αυτούς στους ανθρώπους είναι γνωστές ως παθογόνες ασθένειες. Η επιστημονική μελέτη των παθογόνων ονομάζεται Παθολογία. Υπάρχουν διάφορα υποστρώματα που περιλαμβάνουν τις διόδους από όπου τα παθογόνα μπορούν να εισβάλουν στον οργανισμό. Το έδαφος και τα κόπρανα έχουν τη μεγαλύτερη δυνατότητα για τη συγκράτηση ενός παθογόνου παράγοντα και αποτελούν τις κύριες οδούς εισόδου του στον άνθρωπο. Η μόλυνση του νερού με ανθρώπινα ή ζωικά κόπρανα μπορεί να εισάγει ποικίλους παθογόνους οργανισμούς στους υδάτινους πόρους. Πρόκειται για οργανική ρύπανση (βιολογικός κίνδυνος). Παθογόνοι οργανισμοί Ο πιο σπουδαίος βιολογικός δείκτης για τον έλεγχο της υγιεινής και της ρύπανσης του νερού είναι η παρουσία των βακτηρίων της οικογένειας των Κολοβακτηριοειδών - Coliform bacteria (Escherichia, Enterobacher, Citrobacter). Αποτελούν αδιάψευστο μάρτυρα κοπρανώδους μόλυνσης του νερού και κατά συνέπεια της συνύπαρξης και παθογόνων μικροβίων. Άλλοι λοιμογόνοι παράγοντες είναι οι εντερόκκοκοι οι πιο συνηθισμένοι από τους οποίους είναι ο E. faecalis (90-95%) και ο E.faecium (5-10%). Μη βακτηριακά παθογόνα που συσχετίζονται έντονα με τα επιφανειακά ύδατα είναι τα πρωτόζωα, όπως Cryptosporidium spp και Giardia lamblia και οι ιοί όπως οι Αδενοιοί, Εντεροιοί, ιός της ηπατίτιδας A, ιός της ηπατίτιδας E, Νοροϊός και Ροταϊός. Τέλος, τα κυριότερα βακτηριακά αίτια είναι η Salmonella spp, η Shigella spp, το Campylobacter spp, Vibrio cholera, Yersinia enterocolitica. Παθογόνοι οργανισμοί Στην περίπτωση των επιφανειακών υδάτων κολύμβησης εγκυμονεί ο κίνδυνος για λοιμώξεις όπως γαστρεντερίτιδες, καθώς και για άλλου είδους λοιμώξεις όπως ωτίτιδες, παραρινοκολπίτιδες, επιπεφυκίτιδες, κερατίτιδες και δερματίτιδες. Επίσης έχουν παρατηρηθεί ουρολοιμώξεις, μικροβιαιμία-ενδοκαρδίτιδα και ενδοκοιλιακές και πυελικές λοιμώξεις. Σήμερα τα κατάλληλα μέτρα δημόσιας υγείας (χλωρίωση) έχουν αποτρέψει τις επιδημικές ασθένειες. Παρόλα αυτά σε πολλά μέρη του κόσμου ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού πλήττεται σε χρόνια βάση από μολυσματικές ασθένειες. Ιζήματα Διάβρωση εδάφους (Erosion) Τα ιζήματα (άργιλος, ιλύς) είναι οι υπ’ αριθμόν ένα πηγή ρύπανσης των υδάτων. Το γυμνό χώμα εκπλύνεται εύκολα από τα νερά της βροχής και καταλήγει σε ποτάμια και λίμνες όπου θολώνει το νερό και καθιστά ασφυκτική την υδρόβια ζωή. Τα σημαντικότερα προβλήματα που δημιουργεί είναι: Προσρόφηση και μεταφορά πολλών ρύπων (λιπάσματα, ζιζανιοκτόνα, κλπ.) Ελάττωση της διείσδυσης του φωτός με συνέπειες στην υδρόβια βλάστηση. Καταστροφή των κλινών ωοτοκίας για τα ψάρια. Μεταφορά μεγάλων φορτίων οργανικής ύλης και αύξηση της ζήτησης Ο2. Ελάττωση του βάθους του νερού σε ποτάμια ή λίμνες, καθιστώντας  Αιωρούμενα σωματίδια Τα υγρά απόβλητα περιέχουν μεγάλη ποικιλία αιωρούμενων σωματιδίων. Τα αιωρούμενα στερεά παίζουν σημαντικό ρόλο ως ρύποι τόσο από την άποψη της οργανικής ή ανόργανης ύλης που τα συνθέτουν, όσο και από τα παθογόνα που μεταφέρονται στην επιφάνεια των σωματιδίων. Έτσι, όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια ανά μονάδα μάζας σωματιδίων (ειδική επιφάνεια)- και κατά συνέπεια τόσο μεγαλύτερο είναι το παθογόνο φορτίο. Τα στερεά σωματίδια με μέγεθος μεγαλύτερο από 10-5cm καθιζάνουν σχετικά σύντομα. Αντίθετα τα κολλοειδή σωματίδια (10-5 έως 10-7cm) δεν καθιζάνουν αμέσως προκαλώντας τη θολερότητα που απαντά σε πολλά επιφανειακά νερά. Όταν η θολερότητα προκαλείται από στερεά συστατικά αστικών λυμάτων πολλοί από τους παθογόνους μικροοργανισμούς εγκλείονται μέσα στα σωματίδια και δεν καταστρέφονται από τα απολυμαντικά μέσα.  Βαρέα μέταλλα Βαρέα μέταλλα ονομάζονται χημικά στοιχεία που έχουν πυκνότητα 5 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού (>5g/cm3). Οι κύριες πηγές εισόδου των βαρέων μετάλλων στα νερά είναι: Εισροές μετάλλων στα νερά (Πηγή: Νταρακάς, 2010) Τα περισσότερα είναι εξαιρετικά τοξικά, ιδιαίτερα τα υδατοδιαλυτά. Απορροφούνται εύκολα από τον φυτικό ή ζωικό ιστό με αποτέλεσμα τη βιοσυγκέντρωση, τη βιοσυσσώρευση και τη βιομεγένθυση.  Βαρέα μέταλλα Το τοξικό αποτέλεσμα πολλών μετάλλων είναι αποτέλεσμα της έντονης τάσης τους να σχηματίζουν ενώσεις με το θείο (S) των βιομορίων, όπως οι πρωτεΐνες, τα αμινοξέα και τα νουκλεϊνικά οξέα. Συνδέονται με την πλευρική σουλφυδρυλική ομάδα (-SH) του αμινοξέος κυστεΐνη των πρωτεϊνών. Η κυστεΐνη σχηματίζει γέφυρες θείου NH 2 μέσω των οποίων συνδέονται παρακείμενα μόρια πρωτεΐνης. H C CH 2SH R-SH + HS-R΄ R-S-S-R΄+ H2 COOH Τα δισθενή κατιόντα των βαρέων μετάλλων, Μ+2, παρεμβάλλονται στο cysteine σχηματισμό των αλυσίδων. R-SH + Μ2+ + HS-R΄ R-S-Μ-S-R΄+ H2  Βαρέα μέταλλα Η τοξικότητα των βαρέων μετάλλων εξαρτάται από: Τη συνολική απορροφούμενη δόση. Τον τρόπο έκθεσης (π.χ. οξεία ή χρόνια). Την ηλικία του ατόμου (π.χ. τα μικρά παιδιά είναι πιο ευαίσθητα στον μόλυβδο από τους ενήλικες). Την οδό έκθεσης (π.χ. ο στοιχειακός Hg είναι σχετικά αδρανής στο γαστρεντερικό σωλήνα και απορροφάται λίγο από το δέρμα, ενώ η εισπνοή ατμών ή η ένεση μπορεί να έχει καταστροφικά αποτελέσματα). Την χημική μορφή και την οξειδωτική βαθμίδα στην οποία βρίσκεται.  Βαρέα μέταλλα Το Cr3+ είναι απαραίτητο θρεπτικό συστατικό, ενώ το Cr6+ είναι καρκινογόνο και χιλιάδες φορές πιο τοξικό. Οι ατμοί του μεταλλικού Hg και τα ανόργανα άλατα του Hg2+ είναι ιδιαίτερα τοξικά. Αντίθετα τα άλατα του Hg+ όπως το Hg2Cl2 είναι πολύ λιγότερο τοξικά, επειδή είναι δυσδιάλυτα στο νερό. Ο μεταλλικός Pb δεν είναι επικίνδυνος. Σε δίκτυα νερού από Pb όπου το νερό είναι μαλακό και όξινο ή χλωριώνεται προκύπτει η τοξική μορφή των ιόντων Pb2+. Το θειικό βάριο (BaSO4) είναι ουσιαστικά μη τοξικό επειδή είναι αδιάλυτο στο νερό ενώ τα διαλυτά άλατα βαρίου απορροφούνται γρήγορα και προκαλούν έντονη, δυνητικά θανατηφόρα, υποκαλιαιμία.  Βαρέα μέταλλα Η τοξικότητα των βαρέων μετάλλων είναι γνωστή από τα αρχαία χρόνια. Ο Ιπποκράτης (460-370 π.Χ.) περιέγραψε κολικούς στην κοιλιακή χώρα σε εργαζόμενους στην εξαγωγή μετάλλων ενώ τα καταστροφικά αποτελέσματα του As και του Hg στους εργάτες (χυτήρια) ήταν γνωστά στον Θεόφραστο από την Ερεσό (370-287 π.Χ.). Η ασθένεια των εργατών στα χυτήρια που οφείλεται στην εισπνοή ατμών ή λεπτής σκόνης μετάλλων, είναι γνωστή ως "Metal Fume Fever", or "brass founder's ague," "zinc shakes," or "Monday morning fever" χαρακτηρίζεται από πυρετό, κεφαλαλγία, κόπωση, δύσπνοια, βήχα, και μια μεταλλική γεύση που συμβαίνουν μέσα σε 3-10 ώρες μετά την έκθεση. Η ασθένεια αυτή οδήγησε στην αναγνώριση των δυσμενών επιπτώσεων των βαρέων μετάλλων στην υγεία. Παρόλα αυτά, η έκθεση σε βαρέα μέταλλα συνεχίζεται και αυξάνεται ακόμη σε ορισμένες περιοχές.  Βαρέα μέταλλα Από τα μέσα του 19ου αιώνα, η παραγωγή βαρέων μετάλλων αυξήθηκε απότομα για περισσότερο από 100 χρόνια, με παράλληλες εκπομπές στο περιβάλλον. Ωστόσο, στα τέλη του 20ου αιώνα, οι εκπομπές βαρέων μετάλλων άρχισαν να μειώνονται στις αναπτυγμένες χώρες: στο Ηνωμένο Βασίλειο, οι εκπομπές βαρέων μετάλλων μειώθηκαν κατά 50% μεταξύ 1990 και 2001. Τα βαρέα μέταλλα καθίστανται τοξικά όταν δεν μεταβολίζονται από το σώμα και συσσωρεύονται στους μαλακούς ιστούς. Αντίθετα, πολλά μέταλλα που ταξινομούνται ως τοξικά, είναι απαραίτητα σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Ορισμένα μέταλλα, όπως Na, K, Ca, Mg, είναι απαραίτητα για την σωστή ανάπτυξη και την σωστή λειτουργία του ανθρώπινου σώματος και άλλων ζωντανών όντων, ενώ η έλλειψη Se προκαλεί νέκρωση του ήπατος και την ασθένεια των λευκών μυών. Ορισμένα άλλα αναφέρονται ως μικροθρεπτικά συστατικά: Fe, Cu, Mn, Cr, και Zn.  Βαρέα μέταλλα Πολλά από αυτά προκαλούν τοξικότητα όταν βρίσκονται σε υψηλή συγκέντρωση στο σώμα. Π.χ. η έλλειψη Cu προκαλεί αναιμία και σύνδρομο Menkes, ενώ η περίσσεια προκαλεί τη νόσο του Wilson, η έλλειψη Zn προκαλεί νανισμό και υπογοναδισμό, ενώ η περίσσεια προκαλεί πυρετό. Άλλα μέταλλα είναι τοξικά ακόμη και όταν υπάρχουν σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις στο σώμα. Αυτά περιλαμβάνουν: το αντιμόνιο (Sb), το αρσενικό (As), το βάριο (Ba), το βηρύλλιο (Be), το κάδμιο (Cd), τον μόλυβδο (Pb), τον υδράργυρο (Hg), το νικέλιο (Ni), το σελήνιο (Se) και το θάλλιο (Τl). Τα μέταλλα Hg, Cd, Pb και As θεωρούνται ως τα πλέον τοξικά, επειδή δεν εμφανίζουν φυσιολογική δραστηριότητα ακόμη και όταν βρίσκονται σε ίχνη. Ο Fe και το Al, αναφέρονται επίσης στη βιβλιογραφία ως τοξικά και θα συζητηθούν χωριστά.  Ραδιενεργά στοιχεία Η τοξικότητα των ραδιενεργών μετάλλων σχετίζεται περισσότερο με την ικανότητά τους να εκπέμπουν σωματίδια παρά από την ικανότητά τους να δεσμεύουν κυτταρικές πρωτεΐνες, όπως το πολώνιο (210Po), που ανακαλύφθηκε από τη "Μαρία Κιουρί", αλλά μόλις πρόσφατα ήρθε στο προσκήνιο μετά τη δολοφονία του Ρώσου αντιφρονούντα Αλεξάντρ Λιτβινένκο το 2006. Tο πολώνιο-210 εκπέμπει πολύ μικρή ακτινοβολία γ, αλλά μεγάλες ποσότητες σωματιδίων α που μπορεί να προκαλέσουν σημαντικές βλάβες μόνο σε περίπτωση κατάποσης ή εισπνοής, ενεργώντας σε ζωντανά κύτταρα όπως ένα όπλο μικρής εμβέλειας. Εκτός από ατυχήματα σε πυρηνικές εφαρμογές, η κύρια πηγή ραδιενεργού ρύπανσης είναι οι ιατρικές εφαρμογές και η κακή διαχείριση των ραδιενεργών καταλοίπων. Όταν οι ουσίες αυτές καταλήγουν στις χωματερές απειλείται η δημόσια υγεία.  Όξινη βροχή Ευρύς όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει διάφορους τρόπους με τους οποίους όξινες ουσίες πέφτουν από την ατμόσφαιρα στη Γη. Η υγρή απόθεση αναφέρεται σε όξινη βροχή, ομίχλη και χιόνι. Η ξηρή απόθεση αναφέρεται σε όξινα αέρια και σωματίδια. Μπορούμε να θεωρήσουμε την όξινη βροχή ως ένα τρόπο καθαρισμού της ατμόσφαιρας από διάφορους ρύπους, όπως διαλυτές στο νερό αέριες χημικές ενώσεις ή αιωρούμενα σωματίδια.  Όξινη βροχή Αιτίες της Όξινης βροχής Το διοξείδιο του θείου (SO2) και τα οξείδια του αζώτου (NOx) είναι οι κύριες αιτίες της όξινης βροχής. Τα αέρια, υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, αντιδρούν στην ατμόσφαιρα με νερό, οξυγόνο και άλλες χημικές ενώσεις για να σχηματίσουν ένα αραιό διάλυμα θειικού (H2SO4)και νιτρικού οξέος (HNO3). Η μέτρηση της οξύτητας της όξινης βροχής γίνεται με την κλίμακα pΗ.  Όξινη βροχή Όπως είδαμε το νερό της βροχής έχει pH 5,6 αν το CO2 είναι το μοναδικό χημικό είδος που είναι διαλυμένο στο νερό. Όταν διαλυθούν σημαντικές ποσότητες άλλων όξινων χημικών ειδών που προέρχονται από ανθρώπινες δραστηριότητες, το pH του βρόχινου νερού γίνεται μικρότερο από 5,6. Όξινη βροχή. Τα οξέα H2SO4 και HNO3, τα οποία σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από τα οξείδια του θείου και του αζώτου, είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες που συμβάλλουν στην δημιουργία της όξινης βροχής. SO2 (g)+ O·(g) SO3(g) και SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq) NO2(g) + OH·(g) → HNO3(g) Τα οξέα αυτά είναι ισχυρά διίστανται πλήρως και δημιουργούν διαλύματα χαμηλού pH, δηλαδή όξινα. + -2 + -  Όξινη βροχή Η μόλυνση από τα αέρια SO2 και ΝΟx είναι μετακινούμενη διότι με τη βοήθεια του αέρα μπορεί να εξάγεται σε γειτονικές πόλεις ή χώρες. Προκαλεί οξύνιση των επιφανειακών υδατικών συστημάτων (λίμνες, ποτάμια, κλπ.), με αποτέλεσμα την υποβάθμιση του υδάτινου οικοσυστήματος. Καταστρέφει τα δάση και τη βλάστηση. Αποδυναμώνει ή καταστρέφει τα δέντρα, κυρίως τα κωνοφόρα τα οποία συναντώνται σε μεγάλο υψόμετρο. Κάνει τα δέντρα πιο ευαίσθητα σε ασθένειες, έντομα, ξηρασία, μύκητες και βρύα που αναπτύσσονται σε όξινες συνθήκες. Αναστέλλει την ανάπτυξη καλλιεργειών όπως οι τομάτες, η σόγια, το σπανάκι, τα καρότα, το μπρόκολο και το βαμβάκι. Όξινη βροχή Καταστρέφει υλικά και κατασκευές όπως οικοδομικά υλικά, αγάλματα, μνημεία, μέταλλα. Διαβρώνει τα μάρμαρα σύμφωνα με την αντίδραση: CaCO3(s) + H2SO4(aq) CaSO4(s) + CO2(g) + H2O(l) Το άλας CaSO4 (γύψος) είναι λιγότερο συνεκτικό, καταλαμβάνει περισσότερο όγκο και είναι πιο ευδιάλυτο (210g/L) από το CaCO3 (0,013g/L ). Προκαλεί βλάβες στον άνθρωπο, όπως ερεθισμό των ματιών, φλεγμονή του πνευμονικού ιστού, δυσλειτουργία του αναπνευστικού, κλπ. Είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη η εισπνοή των όξινων αερίων όταν είναι προσροφημένα σε αιωρούμενα σωματίδια. Καταστρέφει την ατμοσφαιρική διαφάνεια. Οι εκπομπές αυτών των αερίων σχηματίζουν μικρά σωματίδια αλάτων ή αερολύματα στην ατμόσφαιρα τα οποία μειώνουν την ορατότητα διασκορπίζοντας το φως.  Οργανικές χημικές ενώσεις Πετρέλαιο, βενζίνη, πλαστικά, φυτοφάρμακα, διαλύτες, απορρυπαντικά Πηγές: Βιομηχανικά και οικιακά απόβλητα, και καθαριστικά, απορροές από τα αγροκτήματα και τα ναυπηγεία. Τα πολυφωσφορικά ανιόντα που χρησιμοποιούνται ως συστατικά απορρυπαντικών προκαλούν ευτροφισμό. Μεγάλα κομμάτια πλαστικού (π.χ. σακούλες) είναι επικίνδυνα για θαλάσσια ζώα τα οποία μπορεί να τα καταναλώσουν ή να παγιδευτούν και να πάθουν ασφυξία. Τα μικρά κομμάτια που προκύπτουν από αποσυντιθέμενα πλαστικά εισέρχονται μέσω της τροφής στους θαλάσσιους οργανισμούς με κίνδυνο να απειλήσουν τη ζωή τους και να εισέλθουν στην τροφική αλυσίδα. Οι επιπτώσεις των προϊόντων του πετρελαίου στα υδατικά συστήματα είναι πολλαπλές. Εκτός από τη φυσική επίπτωση στους θαλάσσιους οργανισμούς πολλές από τις ουσίες αυτές είναι τοξικές και καρκινογόνες. Επικίνδυνες χημικές ουσίες Ως πολύ επικίνδυνη χημική ουσία είναι μια χημική ένωση η οποία ταξινομείται ως υλικό τοξικό και δραστικό και του οποίου η πιθανότητα για ανθρώπινη βλάβη είναι υψηλή αν απελευθερωθεί στο περιβάλλον. Οι πολύ επικίνδυνες χημικές ουσίες μπορεί να προκαλέσουν καρκίνο, γενετικές ανωμαλίες, να επιφέρουν γενετικές βλάβες, να προκαλέσουν αποβολή, τραυματισμό και θάνατο με σχετικά μικρές εκθέσεις. Επικίνδυνες χημικές ουσίες Αποικοδομήσιμες / Βιοαποικοδομήσιμες Αποικοδομήσιμες: Αυτές που μπορούν να αποσυντεθούν χημικά. Φωτοαποκοδομήσιμες: Αυτές που μπορούν να αποσυντεθούν με έκθεση στο φως. Βιοαποικοδομήσιμες: Αυτές που μπορούν να αποσυντεθούν βιολογικά, ειδικά από βακτήρια: π.χ. βιοαποικοδομήσιμα απορρυπαντικά  Επικίνδυνες χημικές ουσίες Οι κυριότερες κατηγορίες επικίνδυνων χημικών ουσιών είναι:  bisphenol A (BPA),  polybrominated diphenyl ethers (PBDE's),  phthalates  polychlorinated dibenzo-dioxins (PCDDs)  polychlorinated furans (PCDFs),  polychlorinated biphenyls (PCB's),  polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs),  per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs)  pesticides (ιδιαίτερα τα οργανοχλωρικά εντομοκτόνα όπως το endosulfan και το DDT, το ζιζανιοκτόνο atrazine κλπ.) Θα τις εξετάσουμε αναλυτικά σε επόμενες διαφάνειες.  Θερμότητα Η θερμική ρύπανση συμβαίνει όταν το θερμό νερό που παράγεται κατά τη διάρκεια βιομηχανικών διεργασιών απελευθερώνεται σε υδάτινα συστήματα (λίμνες, ποτάμια, θάλασσα). Η αύξηση της θερμοκρασίας, ακόμα και σε λίγους βαθμούς, μπορεί να μεταβάλει σημαντικά μερικά υδρόβια οικοσυστήματα Η θερμοκρασία επηρεάζει τους αναπαραγωγικούς κύκλους (θετικά και αρνητικά), την ταχύτητα αποσύνθεσης των αποβλήτων και την κατανάλωση του Ο2. Το ζεστό νερό διαλύει λιγότερο Ο2 από το κρύο νερό.  Γενετική ρύπανση Η γενετική ρύπανση προκύπτει όταν ένας μη ενδημικός οργανισμός (φυτά και ψάρια) μεταφέρεται σε ένα οικοσύστημα με γηγενή πληθυσμό οργανισμών και τον ανταγωνίζεται. Πολλές φορές τα ενδημικά είδη συνυπάρχουν για μεγάλο χρονικό διάστημα με τα ξενικά είδη. Η ανώτερη ανταγωνιστική ικανότητα των ξενικών ειδών σταδιακά οδηγεί στην αύξηση του αριθμού των ατόμων τους και στην εξαφάνιση των ενδημικών ειδών. Απουσία φυσικών θηρευτών (εχθρών) πολλαπλασιάζονται ταχύτατα και επικρατούν στο οικοσύστημα. Η εξαφάνιση ενός είδους χλωρίδας ή πανίδας αποτελεί ανεπανόρθωτη περιβαλλοντική απώλεια δεδομένου ότι δεν υπάρχει φυσικός ή τεχνητός μηχανισμός για να την αποκαταστήσει.  Γενετική ρύπανση Τα εξωτικά είδη αποτελούν απειλή γιατί: Προσβάλουν τα αυτόχθονα είδη με ασθένειες στις οποίες αυτά δεν είναι ανθεκτικά. Ανταγωνίζονται τα αυτόχθονα είδη για την τροφή και τον ζωτικό χώρο. Τροποποιούν τις οικολογικές διεργασίες κάνοντας ακόμη δυσκολότερη την επιστροφή του συστήματος στη πρότερη κατάσταση. Μπορεί να χρησιμοποιούν πηγές που δεν είναι διαθέσιμες στα ενδημικά είδη πχ. νερό σε μεγάλα βάθη. Μπορούν να διαμορφώσουν το περιβάλλον καθιστώντας το λιγότερο φιλικό για τα υπόλοιπα αυτόχθονα είδη. Ωστόσο… μπορεί να χρησιμοποιηθούν και για την αποκατάσταση συγκεκριμένων λειτουργιών στις πολύ υποβαθμισμένες θέσεις όπου τα αυτόχθονα είδη δεν μπορούν να επιβιώσουν.  Χημεία της Λιθόσφαιρας  Στερεός φλοιός Αποσάθρωση Είναι μία καταστροφική αλληλεπίδραση ανάμεσα στα πετρώματα του φλοιού και στο φυσικό ή ρυπασμένο περιβάλλον. Οδηγεί σε φθορά και θραύση του πετρώματος μετατρέποντάς το σε σαθρά υλικά. Η αποσάθρωση μπορεί να είναι: Φυσική (δεν μεταβάλλεται η χημική σύσταση των πετρωμάτων) Χημική (μεταβάλλεται η χημική σύσταση των πετρωμάτων) Βιοχημική ή ένας συνδυασμός των τριών.  Στερεός φλοιός Φυσική αποσάθρωση Φυσικά φαινόμενα που οδηγούν σε αποσάθρωση είναι: Μεταβολές θερμοκρασίας. Δημιουργούν ρωγμές στα πετρώματα ως αποτέλεσμα διαστολής-συστολής. Π.χ. όταν νερό εισέλθει σε ρωγμή πετρώματος, διαστέλλεται κατά την μετατροπή του σε πάγο και προκαλεί θραύση του πετρώματος. Εκτριβή. Σκόνη και στερεά σωματιδιακά υλικά που μεταφέρονται από τον άνεμο ή το νερό προκαλούν φθορά στα πετρώματα λόγω τριβής. Διάβρωση. Προκαλείται από το νερό το οποίο παρασύρει τα σωματίδια και προκαλεί έκπλυση του εδάφους. Μηχανικές δυνάμεις. Οι ρίζες των φυτών, τα ζώα και οι σεισμοί αποτελούν παραδείγματα φαινομένων που ευθύνονται για την αποσάθρωση των πετρωμάτων.  Στερεός φλοιός Χημική αποσάθρωση Τα τρία κυριότερα είδη χημικής αποσάθρωσης είναι: Ανθρακοποίηση. Το CO2 με τη βοήθεια του νερού διαλυτοποιεί τα ανθρακικά πετρώματα. CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca(HCO3)2(aq) Διαλυτοποίηση. Νερό με κατάλληλο pH, διαλυτοποιεί ή καταβυθίζει χημικά στοιχεία των πετρωμάτων. Π.χ. το αργίλιο (Al), το ασβέστιο (Ca), το μαγνήσιο (Mg), το μαγγάνιο (Mn) και ο σίδηρος (Fe) γίνονται ευδιάλυτα σε χαμηλές τιμές pH (όξινο νερό) ενώ καθιζάνουν σε υψηλές τιμές pH (βασικό νερό). Οξείδωση. Με την επίδραση του οξυγόνου, σιδηρούχα πετρώματα (βασάλτης ) οξειδώνονται προς αιματίτη (Fe2O3 σκωρία). Σύμφωνα με ένα εμπειρικό κανόνα η χημική αποσάθρωση κυριαρχεί σε θερμές, υγρές περιοχές με άφθονη βλάστηση.  Στερεός φλοιός Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αποσάθρωσης είναι: Ειδική επιφάνεια. Περισσότερες ρωγμές σημαίνει περισσότερη επιφάνεια, περισσότερη επιφάνεια σημαίνει μεγαλύτερη ταχύτητα αποσάθρωσης. Σύνθεση. Ορισμένα ορυκτά είναι πιο ανθεκτικά στην αποσάθρωση από άλλα. Για παράδειγμα, ο χαλαζίας είναι πιο ανθεκτικός στη διάβρωση από ότι ο ασβεστίτης. Κλίμα. Τα θερμά, υγρά κλίματα έχουν γρήγορο ρυθμό. Τα κρύα, ξηρά κλίματα έχουν αργό ρυθμό. Βλάστηση. - Τοποθεσίες με περισσότερη βλάστηση τείνουν να έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα αποσάθρωσης, καθώς ορισμένα φυτά βοηθούν στην παραγωγή οξέων που συμβάλλουν στην επιτάχυνση της αποσάθρωσης. Στερεός φλοιός Βιολογική αποσάθρωση Οι βιολογικές διεργασίες που συνεισφέρουν στην εκπομπή CO2 μέσω της αναπνοής και της φωτοσύνθεσης, τροποποιούν το pH στο περιβάλλον νερό και αυξάνουν την ταχύτητα αποσάθρωσης. Ορισμένα φυτά βοηθούν στην παραγωγή οξέων τόσο κατά τη διάρκεια της ζωής τους όσο και κατά τη διάρκεια της σήψης τους τα οποία συμβάλλουν στην επιτάχυνση της αποσάθρωσης. Διάφορα βακτήρια μπορούν να οξειδώσουν ή να ανάγουν ορυκτά.  Στερεός φλοιός Επιδράσεις των ρύπων στη λιθόσφαιρα Η ρύπανση του εδάφους είναι ιδιαίτερα σημαντική. Δέχεται ρύπους από την ατμόσφαιρα και από την υδρόσφαιρα. Το έδαφος είναι μια δεξαμενή αλλά και αγωγός μεταφοράς ρύπων προς τη βλάστηση και τα υπόγεια νερά. Αποτελεί, επίσης, το κύριο μέσο για την έκθεση του ανθρώπου σε ρύπους μέσω της τροφικής αλυσίδας. Θα ασχοληθούμε αναλυτικά με τα ακόλουθα: Μετασχηματισμός των ρύπων στα εδάφη Μεταφορά, κινητικότητα και κατανομή των ρύπων στα εδάφη Γεωργία και χημεία των εδαφών Μέταλλα και διεργασίες εξόρυξης μετάλλων Άλλα απόβλητα και ρύποι στο έδαφος  Στερεός φλοιός Μετασχηματισμός των ρύπων στα εδάφη Οι ρύποι μπορεί να καταλήξουν στα υπόγεια νερά ή να κατακρατηθούν από στρώματα με τα οποία έχουν χημική συγγένεια. Εκεί μπορεί να παραμείνουν ανενεργοί, να αποικοδομηθούν ή να αντιδράσουν με συστατικά του εδάφους ή άλλους ρύπους. Οι χημικές αντιδράσεις μπορεί να είναι οξείδωσης, αναγωγής, σύνθεσης,... Η αποικοδόμηση μπορεί να γίνει με βιολογικό τρόπο (βιοαποικοδόμηση), χημικό τρόπο (χημική αποικοδόμηση), με την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας (φωτόλυση) και με άλλους μηχανισμούς κυριότερος από τους οποίους είναι η φωτοκατάλυση. Το τελικό προϊόν μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο φιλικό προς το περιβάλλον από το αρχικό υλικό.  Στερεός φλοιός Μεταφορά, κινητικότητα και κατανομή των ρύπων Οι ρύποι διεισδύουν στο έδαφος μέχρι ενός ορισμένου βάθους και έτσι οι χρόνοι παραμονής τους είναι πολύ μεγαλύτεροι σε σύγκριση με τους χρόνους παραμονής στην αέρια ή υγρή φάση. Οι ζώντες οργανισμοί παίζουν βασικό ρόλο στη μεταφορά και κινητικότητα των ρύπων στο έδαφος επειδή βιοσυσσωρεύουν πολλούς από αυτούς. Το έδαφος ρυπαίνεται από υλικά που μεταφέρονται από τον αέρα στο έδαφος από τη βροχή ή το χιόνι ή με τη μορφή σωματιδίων. Π.χ. καπνός, σκόνη με διοξείδιο του θείου (SO2) και οξείδια του αζώτου (ΝΟx). Η κατανομή και η κινητικότητα των μεταλλικών ιόντων στο έδαφος εξαρτάται σημαντικά από το pH του εδάφους. Η περίσσεια των ιόντων υδρογόνου (Η+) φορτίζει την επιφάνεια θετικά ενώ η περίσσεια ιόντων υδροξυλίου (ΟΗ-) αρνητικά. Έτσι τα ιόντα ανάλογα με το φορτίο τους προσροφούνται διαφορετικά λόγω ηλεκτροστατικών απώσεων. Στερεός φλοιός Γεωργία και χημεία των εδαφών Τα καλλιεργούμενα εδάφη δέχονται τεράστιες ποσότητες λιπασμάτων, εδαφοβελτιωτικών, παρασιτοκτόνων και ζιζανιοκτόνων. Η μέθοδος εφαρμογής και η σύστασή τους επηρεάζουν τον τρόπο κατανομής τους στο έδαφος ή τη μεταφορά τους στα υπόγεια νερά τα οποία και ρυπαίνουν. Η χρήση λυματολάσπης από τους βιολογικούς καθαρισμούς σαν λίπασμα ρυπαίνει το έδαφος με βαρέα μέταλλα, νιτρικά και φωσφορικά ιόντα, και άλλα άλατα. Η υπερβολική αλατότητα των νερών προκαλεί αλάτωση του εδάφους και δυσκολεύει την πρόσληψη νερού από τις ρίζες των φυτών ενώ υποβιβάζει την ποιότητα των υπογείων και επιφανειακών υδάτων.  Στερεός φλοιός Μέταλλα και διεργασίες εξόρυξης μετάλλων Τα μέταλλα αποτελούν σημαντική πηγή ρύπανσης στα εδάφη. Τα συνηθέστερα ιόντα βαρέων μετάλλων που απαντούν στα εδάφη είναι Zn, Cu, Ni, Pb, Cr, και Cd. Τα μέταλλα αυτά μπορούν να προσδεθούν στο έδαφος μέσω των χουμικών οξέων ή άλλων επιφανειακών αντιδράσεων. Η έκταση της πρόσδεσής τους επηρεάζει την έκπλυσή τους, την πρόσληψή τους από τα φυτά και άλλα φαινόμενα. Κατά την εξόρυξη των μετάλλων παράγονται κατάλοιπα που ονομάζονται τέλματα ορυχείου τα οποία προκαλούν συνήθως ρύπανση. Π.χ. τα κατάλοιπα από την εξόρυξη θειούχων μετάλλων (π.χ. FeS2) κατά την επαφή τους με τον αέρα, οξειδώνονται παράγοντας θειικές ρίζες (SO4-2) οι οποίες, αφού έρθουν σε επαφή με το νερό, σχηματίζουν υδατικά διαλύματα που είναι ιδιαίτερα όξινα (H2SO4). Η διαδικασία ονομάζεται παροχέτευση όξινων νερών ορυχείου (AMD) και ρυπαίνει τον υδροφόρο ορίζοντα.  Στερεός φλοιός Άλλα απόβλητα και ρύποι στο έδαφος Οι χώροι υγειονομικής ταφής αποβλήτων μπορούν να θεωρηθούν ως «οικολογικές ωρολογιακές βόμβες». Περιέχουν συνήθως στερεά απόβλητα, βιομηχανικά απόβλητα και ιλύ επεξεργασίας λυμάτων. Ιδιαίτερη ανησυχία υπάρχει για τα τοξικά απόβλητα τα οποία είναι δηλητηριώδη υποπροϊόντα ανθρώπινων δραστηριοτήτων όπως είναι η μεταποίηση, οι κατασκευές, τα αυτοκίνητα, τα χημικά και βιοχημικά εργαστήρια, και τα νοσοκομεία. Ενδέχεται να περιέχουν βαρέα μέταλλα ραδιενεργά υλικά, επικίνδυνα παθογόνα ή άλλες τοξίνες. Τα τοξικά υλικά, εάν δεν απορριφθούν σωστά, μπορούν να βλάψουν το περιβάλλον και να προκαλέσουν ρύπανση του αέρα και μόλυνση των εδαφών και του νερού. Επικίνδυνες χημικές ουσίες  Τοξικολογικές έννοιες Είδη Είδη τοξικών τοξικών αποτελεσμάτων αποτελεσμάτων  Οξεία τοξικότητα (Acute toxicity) αναφέρεται στα ταχέα και σοβαρά αποτελέσματα μιας υψηλής, αλλά ολιγόχρονης έκθεσης σε μια τοξική ουσία. Οι τοξικές ουσίες της κατηγορίας αυτής παρεμποδίζουν τις ουσιαστικές φυσιολογικές λειτουργίες, και οδηγούν σε μια ποικιλία από επικίνδυνα συμπτώματα, μέχρι και το θάνατο.  Χρόνια τοξικότητα (Chronic toxicity) αναφέρεται στη μακρόχρονη, αλλά χαμηλού επιπέδου έκθεση σε μια τοξική ουσία. Τα συμπτώματα δεν είναι, πολλές φορές, εμφανή. Συνήθως αρχίζει μια σειρά από βιοχημικές μεταβολές που οδηγούν σε χρόνιες παθήσεις, συμπεριλαμβανομένου και του καρκίνου. Τοξικολογικές έννοιες Δείκτης οξείας τοξικότητας: LD50 ή LC50 Ο δείκτης LD50 είναι η θανατηφόρα δόση για το 50% ενός πληθυσμού. Η δόση εκφράζεται ως το βάρος μιας χημικής ουσίας που καταναλώνεται από ένα πειραματόζωο ανά kg του βάρους του σώματος του ζώου. Σχεδόν κάθε χημική ουσία είναι τοξική σε κάποιο επίπεδο, και η διαφορά μεταξύ των τοξικών και μη τοξικών χημικών ουσιών είναι θέμα βαθμού τοξικότητας.  Τοξικολογικές έννοιες Ο όρος ημίσεια μέγιστη Δραστική Συγκέντρωση (half maximal Effective Concentration) (EC50) αναφέρεται στη συγκέντρωση ενός φαρμάκου, αντισώματος ή τοξικής ουσίας που προκαλεί 50% απόκριση μετά από ορισμένο συγκεκριμένο χρόνο έκθεσης. Χρησιμοποιείται συνήθως ως μέτρο της δραστικότητας του φαρμάκου. Η απόκριση μπορεί να είναι φυσιολογική ή βιοχημική ή ακόμα και θάνατος (θνησιμότητα). Οι σχέσεις δόσης-απόκρισης γενικά εξαρτώνται από τον χρόνο έκθεσης και την οδό έκθεσης (π.χ. εισπνοή, πρόσληψη από το στόμα). Η αξιολόγηση της απόκρισης για διαφορετικούς χρόνους ή οδούς έκθεσης οδηγεί σε διαφορετικά συμπεράσματα σχετικά με τις επιδράσεις του εξεταζόμενου παράγοντα.  Σύμβαση της Στοκχόλμης Στις 23 Μαΐου 2001 υπογράφηκε στη Στοκχόλμη η Διεθνής Σύμβαση για τον περιορισμό και απαγόρευση των Έμμονων Οργανικών Ρύπων (Persistent Organic Pollutants) (POP). Η παγκόσμια συνθήκη επιδιώκει να προστατεύσει την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον από τις επιζήμιες επιπτώσεις των POP. Περιορίζει, και εν τέλει εξαλείφει, την εκούσια ή ακούσια παραγωγή, χρήση, εμπορική συναλλαγή, απελευθέρωση και αποθεματοποίησή τους. Ως ΡΟΡ χαρακτηρίζονται χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε φυτοφάρμακα και βιομηχανικές διεργασίες. Παραμένουν ενεργοί για πολλά χρόνια, διασπείρονται ευρέως, βιοσυσσωρεύονται και ενέχουν κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Κάλυπτε αρχικά 12 POP. Έκτοτε έχουν προστεθεί νέες χημικές ουσίες και πλέον αναφέρονται 22 στο παράρτημα Α το οποίο απαγορεύει την παραγωγή ή χρήση τους, εκτός εάν υφίστανται γενικές ή ειδικές εξαιρέσεις. Το παράρτημα Β περιορίζει σημαντικά την παραγωγή και χρήση του DDT, φυτοφαρμάκου που χρησιμοποιείται σε πολλές αναπτυσσόμενες χώρες. Για περισσότερες πληροφορίες, βλέπε: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EL/TXT/?uri=LEGISSUM%3Al21279  Ενδοκρινικοί διαταράκτες Οι ενδοκρινικοί διαταράκτες ανήκουν σε μια ευρύτερη ομάδα, τις ενδοκρινικές δραστικές ουσίες ή ορμονικά δραστικούς παράγοντες. Αυτές είναι ενώσεις που μπορούν να διαταράξουν τις φυσιολογικές ορμονικές λειτουργίες. Παρεμποδίζουν τη σύνθεση, την έκκριση, τη μεταφορά, τη δέσμευση, τη δράση ή την εξάλειψη φυσικών ορμονών στο σώμα και είναι υπεύθυνες για την ανάπτυξη, τη συμπεριφορά, τη γονιμότητα τη διατήρηση της ομοιόστασης (κανονικός μεταβολισμός των κυττάρων) και γενικά για ενδοκρινικές διαταραχές. Ο επίσημος ορισμός είναι αυτός του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας. Σε ένα έγγραφο του 2002, ο ΠΟΥ ανέφερε ότι ένας ενδοκρινικός διαταράκτης είναι μια «εξωγενής ουσία ή μείγμα που μεταβάλλει τις λειτουργίες του ενδοκρινικού συστήματος και συνεπώς προκαλεί δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία σε έναν άθικτο οργανισμό ή στους απογόνους του ή (υπο) πληθυσμούς» Ενδοκρινικοί διαταράκτες Όπως εξηγήσαμε παραπάνω, το κύριο χαρακτηριστικό των ενδοκρινικών διαταρακτών είναι ότι διαταράσσουν τη φυσιολογική λειτουργία του ορμονικού συστήματος. Συνήθως το κάνουν με τρεις τρόπους: 1. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μιμούνται μια φυσική ορμόνη. Έτσι, προκαλούν τις ίδιες αντιδράσεις που θα είχαν ενεργοποιηθεί εάν το σώμα σας είχε εκκρίνει την ορμόνη. 2. Άλλες φορές, μπορούν να μπλοκάρουν τους υποδοχείς ορμονών στα κύτταρα που τους επιτρέπουν να ανταποκρίνονται στα σήματα που στέλνουν οι ορμόνες. 3. Τέλος, μπορούν να διαταράξουν τη φυσιολογική σύνθεση ορμονών, τη μεταφορά, το μεταβολισμό και την απέκκριση.  Ενδοκρινικοί διαταράκτες Αυτές οι διαταραχές μπορούν να προκαλέσουν καρκινικούς όγκους, γενετικές ανωμαλίες και άλλες αναπτυξιακές διαταραχές. Είναι, επίσης, γνωστό ότι προκαλούν μαθησιακές δυσκολίες, σοβαρή διαταραχή έλλειψης προσοχής, γνωστικά προβλήματα και προβλήματα ανάπτυξης του εγκεφάλου, παραμορφώσεις του σώματος (συμπεριλαμβανομένων των άκρων). προβλήματα σεξουαλικής ανάπτυξης, θηλυκοποίηση των αρσενικών ή αρσενικοποίηση των θηλυκών, κλπ. Σε γενικές γραμμές και χωρίς να αναφερθούμε σε εκτεταμένες λεπτομέρειες, οι ενδοκρινικοί διαταράκτες μπορούν να εισέλθουν στον οργανισμό μέσω των ακόλουθων οδών: Τροφή Καλλυντικά προϊόντα Προϊόντα καθαρισμού ή καθημερινής χρήσης  Επικίνδυνες χημικές ουσίες Κυριότεροι ενδοκρινικοί διαταράκτες:  bisphenol A (BPA),  polybrominated diphenyl ethers (PBDE's),  phthalates  polychlorinated dibenzo-dioxins (PCDDs)  polychlorinated furans (PCDFs),  polychlorinated biphenyls (PCB's),  polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs),  per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs)  pesticides (ιδιαίτερα τα οργανοχλωρικά εντομοκτόνα όπως το endosulfan και το DDT, το ζιζανιοκτόνο atrazine κλπ.) Θα τις εξετάσουμε αναλυτικά σε επόμενες διαφάνειες.  Bisphenol – A (Δισφαινόλη – Α) Η Δισφαινόλη – Α (BPA) είναι οργανική ένωση με χημικό τύπο (CH3)2C(C6H4OH)2. Πρόκειται για ένα άχρωμο στερεό που είναι διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες αλλά ελάχιστα διαλυτό στο νερό. Έχοντας δύο χαρακτηριστικές ομάδες φαινόλης, χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυανθρακικών πολυμερών και εποξειδικών ρητινών, μαζί με άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πλαστικών.  Bisphenol – A (Δισφαινόλη – Α) Η δισφαινόλη Α (BPA) είναι ένας ενδοκρινικός διαταράκτης. Η χρήση της δισφαινόλης Α σε συσκευασίες τροφίμων αποτελεί μείζον ζήτημα δημόσιας υγείας, ιδιαίτερα εάν τα προϊόντα αυτά εκτεθούν σε υψηλές θερμοκρασίες ή φθαρούν. Μελέτες έχουν συνδέσει την προγεννητική έκθεση με μεταγενέστερα συμπτώματα άσθματος, νευρολογικές δυσκολίες και μεγαλύτερη ευαισθησία στα νεογέννητα και στα παιδιά γενικότερα. Από τον Ιούλιο του 2012 έχει απαγορευθεί διά νόμου η χρήση του BPA στα μπιμπερό, στα εκπαιδευτικά ποτηράκια και στις συσκευασίες βρεφικού γάλακτος. Bisphenol – A (Δισφαινόλη – Α) Προφυλάξεις  Να αποθηκεύετε και να ζεσταίνετε τα τρόφιμα σε γυάλινα ή κεραμικά δοχεία.  Να περιορίσετε τη χρήση πλαστικών ειδών και προϊόντων μίας χρήσης (π.χ. πιάτα, ποτήρια, μαχαιροπίρουνα).  Να αναζητάτε την ένδειξη «χωρίς BPA» (BPA-free) στις συσκευασίες.  Να αποφεύγετε τις κονσέρβες και τα αλουμινένια δοχεία (π.χ. αναψυκτικά) και να προτιμάτε αντίστοιχα προϊόντα σε χάρτινες ή γυάλινες συσκευασίες.  Να πλένετε πάντα στο χέρι και όχι στο πλυντήριο πιάτων πλαστικά πιάτα και ποτήρια για να αποφύγετε την έκθεση των προϊόντων σε υψηλές θερμοκρασίες.  Φθαλικοί Εστέρες (Phthalates) Οι εστέρες του φθαλικού οξέος χρησιμοποιούνται κυρίως ως πλαστικοποιητές (ουσίες που προστίθενται στα πλαστικά για να αυξήσουν την ευκαμψία, τη διαφάνεια, την αντοχή και τη μακροζωία τους). Χρησιμοποιούνται κυρίως για να μαλακώσουν το χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC). Οι φθαλικές ενώσεις χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία προϊόντων, από εντερικές επικαλύψεις φαρμακευτικών χαπιών και συμπληρωμάτων διατροφής σε παιδικά μαλακά παιχνίδια, δάπεδα, ιατρικό εξοπλισμό, απορρυπαντικά και επιφανειοδραστικές ουσίες, συσκευασίες, πηλό μοντελοποίησης, κεριά, χρώματα, μελάνια εκτύπωσης, καλλυντικά και αποσμητικά. Οι φθαλικές ενώσεις απελευθερώνονται εύκολα στο περιβάλλον επειδή δεν υπάρχει χημικός (ομοιοπολικός) δεσμός μεταξύ των φθαλικών ενώσεων και των πλαστικών στα οποία αναμειγνύονται. Καθώς τα πλαστικά γερνούν και διασπώνται, η απελευθέρωση των φθαλικών εστέρων επιταχύνεται.  Φθαλικοί Εστέρες (Phthalates) Οι DEHP που χρησιμοποιούνται σε ιατρικές σωληνώσεις, καθετήρες και σάκους αίματος, μπορεί να βλάψουν τη σεξουαλική ανάπτυξη σε αρσενικά βρέφη. Το 2002, η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων δημοσίευσε μια δημόσια έκθεση η οποία προειδοποίησε κατά της έκθεσης αρσενικών μωρών στα DEHP. Μελέτες σε κορίτσια έχουν βρει συσχετίσεις μεταξύ της πρώιμης εφηβείας και της έκθεσης σε φθαλικές ενώσεις, αν και μια μεμονωμένη μελέτη δεν ανέφερε συσχετίσεις και κατέληξε σε διαφορετικό συμπέρασμα. Παρόλο που μια επιτροπή εμπειρογνωμόνων κατέληξε στο συμπέρασμα ότι υπάρχουν "ανεπαρκή στοιχεία" για τη δυνατότητά τους να βλάψουν το αναπαραγωγικό σύστημα των βρεφών, η Καλιφόρνια και η Ευρώπη έχουν απαγορεύσει τη χρήση τους στα παιχνίδια. Ωστόσο οι γυναίκες ενδέχεται να διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο πιθανών δυσμενών επιπτώσεων στην υγεία λόγω της αυξημένης χρήσης καλλυντικών. Πολυχλωριωμένες ενώσεις Διοξίνες: Γενικοί τύποι Με τον όρο διοξίνες ονομάζεται μια οικογένεια χημικών ενώσεων οι οποίες είναι γνωστές με τη χημική ορολογία ως πολυχλωριωμένες διβένζο-πάρα-διοξίνες (polycholorinated dibenzo-para-dioxins) (PCDDs) και πολυχλωριωμένα διβένζο- φουράνια (polycholrinated dibenzofurans) (PCDFs). Γενικοί τύποι O Clx Clx Cly O Cly O Dibenzodioxin Dibenzofuran PCDD PCDF Πολυχλωριωμένες ενώσεις Διοξίνες: Οικογένειες ενώσεων Υπάρχουν 75 μέλη PCDD και 135 μέλη PCDF 9 1 9 1 O 8 2 8 2 7 O 3 7 O 3 6 4 6 4 Dibenzodioxin Dibenzofuran PCDD PCDF Cl O Cl Cl Cl Cl O Cl Cl O Cl 2378-TCDD 2378-TCDF  Πολυχλωριωμένες ενώσεις Οι διοξίνες σχηματίζονται συνήθως ως υποπροϊόντα βιομηχανικής καύσης και χημικών διεργασιών, όπως η παρασκευή χημικών, παρασιτοκτόνων, χάλυβα και χρωμάτων, λεύκανση χαρτοπολτού και χαρτιού, εκπομπές καυσαερίων και αποτέφρωση ή καύση ενώσεων που περιέχουν Cl, C, Η και O. Οι διοξίνες απορροφούν σημαντικά την ακτινοβολία UV / VIS που έχει ως αποτέλεσμα σημαντική απορρόφηση ενέργειας από την ηλιακή ακτινοβολία σε σύγκριση με τα PCB. Κατά συνέπεια, έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής στην ατμόσφαιρα επειδή διασπώνται από την UV ακτινοβολία που απορροφούν. Για παράδειγμα, η 2,3,7,8-τετραχλωροδιβενζο-p-διοξίνη έχει διάρκεια ζωής περίπου 3 ημερών στην τροπόσφαιρα. Οι διοξίνες βρίσκονται σε ολόκληρο τον βιομηχανικό κόσμο, στον αέρα, στο νερό και στο έδαφος, καθώς και στα τρόφιμα όπου κύρια πηγή είναι οι μολυσμένες ζωοτροφές. Οι διοξίνες απορροφώνται από τους λιπώδεις ιστούς βοοειδών, πουλερικών, χοιρινού κρέατος και θαλασσινών. Πολυχλωριωμένες ενώσεις Τοξικότητα των διοξινών Οι διοξίνες μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα στους ανθρώπους εάν απορροφηθούν σε υψηλά επίπεδα για μεγάλες περιόδους. Ως παράδειγμα, το TCDD δεν θεωρείται ότι είναι άμεσα ?