procese de transformare abiotica a contaminantilor

Upload: earthlyglow

Post on 14-Oct-2015

44 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Curs Viii ecotoxicologie anul 1

TRANSCRIPT

  • 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.

    *