Upload
earthlyglow
View
62
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Curs Viii ecotoxicologie anul 1
Citation preview
PROCESE DE TRANSFORMARE ABIOTIC A CONTAMINANILOR
Dup eliberarea lor n diferitele compartimente ale mediului, compuii chimici pot fi supui unor procese variate de degradare abiotic i biotic, prin care li se modific structura chimic, transformndu-se n ali compui.
Cele mai importante procese abiotice pot fi ncadrate n patru categorii:- Hidroliza;- Oxidarea;- Reducerea;- Degradarea fotochimic.
Viteza de degradare a unui compus depinde de disponibilitatea lui de a reaciona, de reactivitatea sa intrinsec, precum i de disponibilitatea i reactivitatea reactantului, care la rndul lor depind n mare msur de condiiile de mediu: pH, temperatur, intensitatea radiaiilor luminoase, condiii redox.
1. Reacia de hidrolizn modul cel mai general, hidroliza poate fi definit ca reacia compuilor organici cu apa. Hidroliza reprezint procesul chimic prin care o grupare funcional (atom sau grupare de atomi) este nlocuit cu gruparea hidroxil, -OH.
Caracteristicile reaciei de hidroliza sunt:- reacia decurge n prezena unui mare exces de ap;- reacia decurge extrem de ncet;- viteza de reacia se mrete apreciabil n mediu acid sau bazic;- n reaciile de hidroliz au loc scindri heterolitice ale unor legturi heterogene de tipul: -C-O-, -C-N=, -C-X, -C-Me.
Din punct de vedere ecotoxicologic, importana deosebit a hidrolizei rezult din faptul c, n urma introducerii unei grupri hidroxil (-OH) n molecula unui compus organic se formeaz un compus mai polar, care va prezenta prin urmare o solubilitate n ap mai mare dect a compusului iniial. Reaciile de hidroliz sunt dependente de pH.
2. Oxidarea compuilor chimiciOxidarea este acel proces chimic n care compusul ce se oxideaz transfer electroni unui alt compus cu deficit de electroni. Cei mai cunoscui oxidani ntlnii n compartimentele mediului i care reacioneaz rapid cu compuii organici sunt:- radicalii alcoxil (RO);- radicalii peroxil (RO2);- ozonul (O3);- radicalii hidroxil (HO);- oxigenul n stare singlet (O2).
Cei mai muli dintre aceti oxidani sunt direct sau indirect generai n urma interaciei unor compui cu radiaiile luminoase.Molecula de oxigen aflat n starea fundamental este prea nereactiv pentru a produce oxidarea compuilor chimici prin reacie direct. Printr-o varietate de reacii iniiate de radiaiile luminoase, cantiti mici de oxigen sunt transformate n ozon, care n continuare particip la alte reacii formnd radicali hidroxil. Ozonul i radicalii hidroxil sunt principalele speciii oxidante din atmosfer.
Exist numeroase raportri referitoare la efectele duntoare ale distrugerii ozonului stratosferic i efectele duntoare ale formrii ozonului n troposfer. n ambele cazuri activitile umane sunt responsabile de modificarea concentraiilor naturale ale ozonului, care sunt critice pentru procesele biogeochimice i modificrile climatice globale.
Producerea ozonului n zonele puternic poluate (smogul fotochimic) este declanat de prezena n atmosfer a dioxidului de azot (NO2). ntr-o prim etap, NO2 este disociat de radiaiile solare i, n etapa urmtoare, n prezena oxigenului, se formeaz ozonul:
Reacia global este o reacie de echilibru, astfel c acumularea unor concentraii ridicate de oxid de azot (NO) va determina deplasarea echilibrului spre stnga, cu distrugerea ozonului.
Ozonul absoarbe radiaiile ultraviolete i formeaz un atom de oxigen bogat n energie. Acesta va reaciona n continuare cu apa formnd radicali hidroxil:
Radicalii hidroxil reprezint sursa major a puterii oxidante n troposfer. Ei se gsesc n concentraii mai mari n perioada diurn i la latitudine tropical unde concentraiile vaporilor de ap sunt mai mari.
Reactivitatea radicalul hidroxil este ilustrat prin valorile timpilor de njumtire ale unor clase de compui.
Reacia global este puternic accelerat de prezena particulelor de ghea, ceeace atest participarea radicalilor hidroxil la acest proces i explic distrugerea mai accentuat a ozonului deasupra Antarcticii.
3. Reducerea compuilor chimiciReducerea reprezint acel proces prin care electronii sunt transferai de la un compus donor (agent reductor) la compusul ce urmez a fi redus.Reaciile de reducere pot contribui n mare msur la ndeprtarea unor poluani, ca de exemplu: nitroderivaii aromatici, azoderivaii, compuii halogenai alifatici i aromatici (policlorobenzenici, chiar i dioxinele).
Procesele se desfoar n sisteme reductoare (anaerobe): nmolul rezultat dup epurarea apelor reziduale, sedimente anoxice, sol (n zona saturat), soluii ale unor compui chimici diferii. Viteza reaciilor de reducere depinde de condiiile specifice n care se desfoar acestea: potenialul redox, temperatur, pH i caracteristicile fizico-chimice ale compuilor care sufer aceast reacie.
4. Degradarea fotochimicInteracia compuilor chimici cu radiaiile luminoase poate iniia o mare varietate de procese fotochimice, precum: fotoizomerizri, fotoautomerizri, fotodimerizri, fotocondensri, fotooxidri, fotoreduceri, fotohidrolize i fotodescompuneri complexe.Pentru a se putea produce un proces fotochimic, prima condiie este ptrunderea radiaiei (UV i vizibil) n mediul n care se afl compusul chimic ce urmeaz a fi degradat: n atmosfer, la suprafaa solului sau n ecosistemele acvatice.
n cazul reaciilor fotochimice, activarea moleculelor compuilor chimici are loc n urma absorbiei fotonilor (radiaiei) i apariiei unor stri excitate electronic.Activarea este selectiv, deoarece compuii nu absorb dect radiaiile care fac parte din spectrul lor de absorbie.
Deoarece vitezele reaciilor fotochimice sunt proporionale cu intensitatea radiaiei incidente, rezult c intensitatea procesului de transformare fotochimic a unui anumit compus va varia n timp i spaiu. Un rol important n determinarea vitezei de reacie din procesul de degradare fotochimic a compuilor l prezint factori precum momentul de timp la care are loc procesul (anotimp, moment al zilei), locul n care se desfoar (latitudine, altitudine) i aspectele climatice (gradul de nnorare).
n ecosistemele acvatice, o parte important din radiaia luminoas este absorbit de materia organic dizolvat i particulat, ceea ce conduce clar la reducerea n mod direct a vitezei procesului fotochimic i la modificarea spectrului solar n straturile de adncime. Materia organic dizolvat i particulat poate iniia ns o serie de procese fotochimice indirecte.
*