W książce zostały omówione cztery systemy środowiskowe: atmosfera, litosfera, hydrosfera i antroposfera. Osią przewodnią opracowania jest geochemia, efekty jej zmian i wpływ działalności antropogenicznej człowieka na chemię komponentów środowiska. Geochemiczna historia Ziemi jest związana z czasem geologicznym i reakcjami chemicznymi zachodzącymi w cyklu geochemicznym - ogólnie w czasoprzestrzeni, w której w najstarszych dziejach Ziemi bardzo wysokie ciśnienia, atmosfera beztlenowa, brak dostępu promieni słonecznych spowodowały, że skały ulegały erozji ze względu na niekorzystne czynniki, a ruchy górotwórcze, kształtowanie się kontynentów i oceanów miały wpływ na chemizm powstających skał i minerałów. Następujące w czasie geologicznym przemiany odegrały doniosłą rolę w dziejach Ziemi.
- Contents
-
Wstęp 13
CZĘŚĆ A TLEN – PRZYJACIEL CZY WRÓG
1. Atmosfera a działalność ludzi 17
1.1. Warstwowa budowa atmosfery 17
1.2. Zanieczyszczenie i degradacja atmosfery 19
1.3. Przemiany chemiczne w stratosferze 20
1.4. Budowa warstwy ozonowej 21
1.5. Przemiany chemiczne tworzące i niszczące ozon 22
1.6. Powstawanie i zanik ozonu 22
1.7. Powstawanie i gromadzenie ozonu 24
1.8. Dziura ozonowa 25
1.9. Prekursory ozonu 26
1.9.1. Procesy katalitycznego rozkładu ozonu 27
2. Tlen 31
2.1. Reaktywne formy 31
2.2. Reaktywne formy tlenu, azotu i chloru 34
2.3. Szok tlenowy – stres oksydacyjny 34
2.4. Mechanizmy obronne przed działaniem wolnych rodników 36
2.5. Antyoksydanty 37CZĘŚĆ B DAWNE DZIEJE ZIEMI
3. Skały i ich pochodzenie 41
3.1. Cykl geologiczny 41
3.2. Czynniki wpływające na przebieg diagenezy 44
3.3. Znaczenie diagenezy 46
4. Czas geologiczny 50
4.1. Metody ustalenia względnego wieku skał 51
4.1.1. Wiek bezwzględny skał 52
4.1.2. Aminokwasy a datowanie 54
4.2. Geologiczna skala czasu 54
4.2.1. Era archaiczna 56
4.2.2. Era paleozoiczna 57
4.2.3. Ordowik 57
4.2.4. Dewon 58
4.2.5. Perm 58
4.2.6. Trias 59
4.2.7. Jura 59
4.2.8. Kreda 60
4.2.9. Era kenozoiczna 61
4.2.10. Czwartorzęd 65
5. Zapis zmian klimatycznych 66
5.1. Przyczyny zmian klimatu w czwartorzędzie 68
5.2. Wczesna atmosfera ziemska 69
5.3. Procesy beztlenowego utleniania w praoceanie 70
6. Wczesne formy życia 71
6.1. Poszukiwania najstarszych organizmów na Ziemi 71
6.2. Pierwotne formy życia w praoceanie 72
6.3. Skamieniałości z czertu Apex 74
6.4. Datowanie skamieniałości 74CZĘŚĆ C LITOSFERA
7. Pedosfera i my 81
7.1. Podstawowe pojęcia i definicje 81
7.2. Procesy glebotwórcze 83
7.3. Skały macierzyste gleb 84
7.4. Minerały główne 85
7.5. Minerały poboczne i akcesoryczne 87
8. Proces wietrzenia 89
8.1. Wietrzenie fizyczne 90
8.2. Geochemiczna wędrówka jonów w roztworach wodnych 93
8.2.1. Stężenie i aktywność jonów w roztworze 94
8.2.2. Aktywność jonów wodorowych – pH 94
8.2.3. Potencjał oksydacyjno-redukcyjny 95
8.3. Wietrzenie chemiczne 96
8.3.1. Rozpuszczanie 97
8.3.2. Hydratacja 97
8.3.3. Hydroliza 97
8.3.4. Karbonatyzacja 98
8.3.5. Oksydacja – procesy utleniania 99
8.3.6. Odtlenianie – redukcja – wietrzenie biologiczne 99
9. Proces powstawania gleb 100
9.1. Czynniki glebotwórcze 100
9.1.1. Humifikacja 101
9.2. Tworzenie gleb 101
9.2.1. Proces tworzenia gleb 101
9.2.2. Powstawanie gleb 102
9.2.3. Poziomy główne 103
9.3. Elementarne procesy glebotwórcze 104
10. Podstawowe typy gleb 111
10.1. Fizykochemiczne właściwości gleb 116
10.2. Faza stała gleby 117
10.3. Podstawowe właściwości fizyczne gleb 117
10.4. Skład ziarnowy 118
10.5. Gęstość fazy stałej i gęstość objętościowa gleby 120
10.6. Odczyn gleby – pH 120
10.6.1. Kwasowość gleby 121
10.6.2. Buforowość gleb – zdolność regulująca gleb 122
10.7. Barwa gleby 123
10.8. Porowatość gleb 124
10.9. Lepkość gleb 124
10.10. Zwięzłość gleby 124
10.11. Powierzchnia właściwa 124
10.12. Plastyczność 125
10.13. Pęcznienie i kurczenie się gleb 125
11. Budowa agregatowa gleby 126
11.1. Faza ciekła gleby 126
11.2. Postacie wody glebowej 127
12. Woda w glebie 128
12.1. Woda glebowa 128
12.2. Wsiąkanie wody 128
12.3. Woda molekularna 129
12.4. Woda kapilarna 129
12.5. Woda wolna 130
12.6. Wilgotność gleby 131
13. Własności sorpcyjne gleby 132
13.1. Sorpcja jonów, molekuł, gazów, zawiesin w glebie 132
13.2. Ładunek cząstek koloidalnych gleby 135
13.3. Zdolność sorpcyjna gleby 136
13.3.1. Budowa cząsteczki sorpcyjnego kompleksu glebowego 137
13.3.2. Koloidy glebowe 138
13.4. Kompleks sorpcyjny pojemność wymienna jonów – kationów (PWK) 139
13.4.1. Wpływ pH na właściwości sorpcyjne gleby 139
13.4.2. Wpływ potencjału redoks na właściwości sorpcyjne gleby 140
13.4.3. Wpływ zawartości materii organicznej na właściwości sorpcyjne gleb 140
14. Skład chemiczny gleby 142
14.1. Makroelementy w glebie 144
14.1.1. Azot 144
14.1.2. Fosfor 145
14.1.3. Potas 148
14.1.4. Wapń 148
14.1.5. Magnez 149
14.1.6. Siarka 149
14.2. Mikroelementy w glebie 150
14.2.1. Żelazo 151
14.2.2. Mangan 152
14.2.3. Kadm 155
14.2.4. Miedź 156
14.2.5. Cynk 158
14.2.6. Chrom 158
14.2.7. Pozostałe mikroelementy w glebie 160
14.2.8. Kobalt 162
14.2.9. Nikiel 163
14.2.10. Fluor 164
14.2.11. Jod 165
15. Korozyjność gleb – ogniwa geologiczne 168
16. Materia organiczna gleby 171
16.1. Procesy przemiany materii organicznej w glebie 172
16.2. Proces rozkładu i humifikacji związków organicznych 173
16.3. Substancje niehumusowe 174
16.4. Funkcje i rola próchnicy w glebie 174
16.5. Procesy mikrobiologiczne w glebie 175
17. Proces nitryfikacji i denitryfikacji w glebach 178
17.1. Amonifikacja 178
17.2. Rozkład materii organicznej i uwalnianie siarki 179
18. Kryteria zanieczyszczenia gleb 180
18.1. Kryteria oceny zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi 182
18.2. Kryteria oceny zanieczyszczenia gleb siarką 183
18.3. Kryteria oceny zanieczyszczenia gleb wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi 184
19. Zanieczyszczenia gleb 186
19.1. Migracja substancji szkodliwych w glebie 188
19.2. Migracja w glebie szkodliwych związków organicznych 193
19.3. Migracja w glebie szkodliwych związków nieorganicznych 196
20. Chemizacja rolnictwa – zanieczyszczenia gleb i wód podziemnych 198
20.1. Naturalne zakwaszenie gleb 199
20.2. Antropogeniczne zakwaszenie gleb 200
20.3. Skutki wynikające z zakwaszenia gleb 201
20.4. Immobilizacja substancji w glebie 202
20.5. Skutki zaprzestania użytkowania rolniczego gleb 207CZĘŚĆ D ANTROPOSFERA
21. Degradacja biosfery 211
21.1. Degradacja gleb 211
21.2. Klasyfikacja terenów zdegradowanych 221
22. Wody występujące w przyrodzie 225
22.1. Klasyfikacja wód naturalnych 226
22.2. Klasyfikacja wód według pochodzenia 226
22.3. Klasyfikacja wód według składu chemicznego 227
23. Krążenie wody w przyrodzie – cykl hydrologiczny 229
23.1. Wody powierzchniowe 230
23.2. Czynniki kształtujące skład wód powierzchniowych 230
23.3. Właściwości i skład biologiczno-fizykochemiczny wody 233
23.3.1. Cechy fizyczne wody 233
23.3.2. Chemiczny skład wód powierzchniowych 235
23.3.3. Gazy rozpuszczone w wodach naturalnych 236
23.4. Zawartość tlenu w wodzie 237
23.5. Ditlenek węgla w wodach naturalnych 238
23.6. Substancje organiczne w wodzie naturalnej 239
23.7. Substancje nieorganiczne w wodzie naturalnej 240
24. Ocena korozyjności wody 243
25. Rtęć w środowisku 245
26. Arsen w środowisku 247
27. Wody w zbiornikach wodnych 249
27.1. Typologia jezior 249
27.2. Stratyfikacja termiczna – termoklina 252
27.3. Stratyfikacja tlenowa – oksyklina 253
27.4. Stratyfikacja chemiczna – chemoklina 253
27.5. Skład chemiczny wód jeziornych 254
27.6. Sztuczne zbiorniki wodne 256
27.7. Osady limniczne 259
27.8. Wody morskie 260
28. Zanieczyszczenie i degradacja wód 263
29. Ramowa dyrektywa wodna (RDW) 266
30. Zasady klasyfikacji i oceny jakości wód powierzchniowych 269
30.1. Wskaźniki jakości wód odnoszące się do jednolitych części wód (JCWP) 271
31. Wody podziemne 276
31.1. Chemizm wód podziemnych 279
31.2. Właściwości wód podziemnych 279
32. Korozyjność wód podziemnych 282
32.1. Migracja zanieczyszczeń w wodach podziemnych 284
32.2. Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie 285
32.3. Podział substancji zanieczyszczających wody podziemne 287
33. Kryteria i sposób oceny stanu wód podziemnych 289
34. Geotermia – wody geotermalne 292
35. Antropogeniczne zaburzenia w funkcjonowaniu hydrosfery 293
35.1. Procesy samooczyszczania wód 293
35.2. Profil tlenowy rzeki – krzywa tlenowa rzeki po zrzucie ścieków 296
35.3. Eutrofizacja wód 299
36. Zakwaszenie hydrosfery 307
36.1. Zakwaszenie wód w oceanach 308
36.2. Naturalna kwasowość i zasadowość wód jeziornych 309
37. Biotoksyny 310
37.1. Toksyny wytwarzane przez sinice 310
38. Wody kopalniane 315
39. Wody kopalniane w górnictwie węgla kamiennego 321
39.1. Lubelskie Zagłębie Węglowe 321
39.2. Dolnośląskie Zagłębie Węglowe 321
39.3. Wody kopalniane pochodzące z kopalni węgla brunatnego 322
39.3.1. Wielkopolskie Zagłębie Węgla Brunatnego rejon Konina i Turka 322
39.3.2. Zagłębie węgla brunatnego rejon Bełchatowa i Turoszowa 322
39.3.3. Turoszowskie Zagłębie Węgla Brunatnego 323
40. Wody kopalniane z kopalń rud, ze złóż solnych i siarki 324
41. Monitoring środowiska w Polsce 327
41.1. Monitoring powietrza 328
41.1.1. Monitoring ozonu 329
41.1.2. Monitoring SO2 331
41.1.3. Monitoring NO2 331
41.1.4. Monitoring CO 332
41.2. Monitoring hydrosfery 332
41.2.1. Podsystem monitoringu jakości wód 332
41.2.2. Monitoring wód powierzchniowych 332
41.2.3. Monitoring wód podziemnych 333Bibliografia 335
