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Umweltschutz (Fach) / Wasser (Lektion)
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- wie gelangen Schadstoffe ins Trinkwasser? über Oberflächenwasser ins Grundwasser ins Trinkwasser
- Schadstoffklassen (6) organische Stoffe, chlorierte organische Verbindungen, Schwermetalle, Stickstoff, Phosphor, Salze aus Kalibergwerken
- zu welchen Stoffen oxidieren/(bauen) Aerobier organische Schadstoffe (ab)? zu CO2 + H2O
- Quellen organischer Schadstoffe, die durch Bakterien abgebaut werden (4) Klärwerke, Papierfabriken, Zuckerfabriken, Textilveredlung
- Quellen halogenierte (chlorierte) organische Verbindungen (3) chemische Industrie, Klärwerke, Raffinerie
- Dioxine 2 Benzolringe mit Sauerstoffbrücke
- Furane Fünfring mit O drin und 2 Doppelbindungen
- Beispiele für Schwermetalle (3) Quecksilber Hg, Cadmium Cd, Blei Pb
- Quellen Schwermetalle (4) Klärwerke, Chemiewerke, Textilverarbeitungsindustrie (Färberei), Müllverbrennung
- Quellen Stickstoff (2) Landwirtschaft, (Kläranlagen)
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- Beispiele Salze aus dem Kalibergwerk NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2 (Chloride), Na2SO4, MgSO4 (Sulfate)
- Quellen Salze aus Kalibergwerk (2) Düngemittelindustrie, Landwirtschaft
- welcher Stoff prägte lange Zeit die Umweltdiskussion über den Gewässerschutz? Phosphor -> phosphatfreie Waschmittel benötigt
- Quellen Phosphor Landwirtschaft (Düngemittel), Kläranlagen, Waschmittel Entwicklung
- Ursprung Phosphat in Oberflächengewässern 1975: 40% aus Waschmitteln, heute: 90% aus Kläranlagen, Landwirtschaft
- Entwicklung weltweiter Phosphatumsatz Phosphatanteil aus menschlichen/tierischen Exkrementen: proportionales Wachstum, Phosphatverbrauch durch Düngemittel: ca. 4-5x so schnell (überproportional)
- Funktionsweise von Waschmittel Waschmittelmoleküle besetzen die Oberfläche von nicht wasserlöslichen Schmutzteilchen + lösen sie von ihrer Unterlage
- chemische Bezeichnung für Waschmittelmoleküle Tenside -> setzen Oberflächenspannung des Wassers herab
- charakteristische Eigenschaft von Tensiden hydrophiles (polares) Ende: von H2O-Molekülen angezogen, hydrophobes (unpolar) Ende: dringt in fettige Schmutzteilchen ein
- hydrophob = lipophil -> fettliebend
- Arten von Tensiden (4) anionisch, kationisch, amphoter, Neotenside (neutral)
- welche Tenside waschen besonders wirkungsvoll? anionische Tenside
- anionische Tenside am hydrophilen Ende negativ geladen (Dissoziation) -> von ihnen besetzte Schmutzteilchen stoßen sich gegenseitig ab
- Nachteil von anionischen Tensiden Ca(2+) und Mg(2+) können Tensidmoleküle miteinander verklumpen und unwirksam machen -> in hartem Leitungswasser enthalten (gelöstes CaCO3, MgCO3)
- Härteempfindlichkeit der anionischen Tenside bekämpfen durch Enthärter, die Ca und Mg wegfangen, ohne dass wasserunlösliche Stoffe entstehen -> bestehen aus Phosphaten
- wie bewirkt Phosphat eine Eutrophierung von Gewässern? Phosphor ist Minimumfaktor für Algenwachstum -> Zufuhr von P führt zu Algenblüte durch Überdüngung
- Eutrophierung Düngung des Gewässers mit Phosphat
- Folgen der Eutrophierung für ein Gewässer Algenblüte -> Vermehrung der Algenfresser (Zooplankton) -> Leichen sinken zu Boden -> von Bakterien abgebaut (ernähren sich)
- genug O2 im H2O gelöst, welche Bakterien? Aerobier (sauerstoffverbrauchende Bakterien) -> produzieren aus organischem Abfall CO2 und H2O -> Fe(3+)PO4(3-) = wasserunlöslich -> P fällt zum Boden
- Umkippen des Gewässers wann? wenn der O2 aufgebraucht ist
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- zu wenig O2 im H2O gelöst, welche Bakterien? Anaerobier (kommen ohne O2 aus) -> produzieren aus organischem Abfall Methan (CH4) und H2S (Vergärung) -> Gärung setzt Phosphat wieder frei: Fe3(2+)(PO4)2(3-) = wasserlöslich -> neuer Eutrophierungs/Düngungsschub
- Enthärterproblem enthalten Phosphate -> Eutrophierung
- Enthärterproblem umgehen (2) nicht-ionische Tenside benutzen (geringere Waschkraft und dennoch Enthärter gegen Verkalkung benötigt), phosphatfreie Enthärter
- Phosphatfreier Enthärter der am häufigsten verwendet wird Zeolith (Calgon) = Mineral mit käfigförmigen Molekülen (Na, Al, SiO2)
- Wirkweise Zeolith tauscht Ca(2+) (rein) gegen Na(+) aus (raus)
- Vorteile von Zeolith (2) völlig ungiftig, keine Anreicherung von Schwermetallen
- Nachteile Zeolith (2) wasserunlöslich -> lagert sich auf Wäsche ab, setzt Abwasserrohre zu
- Inhaltsstoffe Waschmittel (9) anionische Tenside, Niotenside, Gerüststoffe (Zeolith), Bleichmittel, Enzyme, Vergrauuungsinhibitoren, optische Aufheller, Stellmittel, Duftstoffe
- Bleichmittel entfärben Schmutzstoffe, die sich nicht von der Faser lösen lassen -> optisch gereinigt (oxidiert Gewebe)
- Beispiel Bleichmittel Natriumperborat -> schädigt Wasserpflanzen, Bleichmittelstabilisatoren binden Schwermetalle
- Proteasen spalten Eiweiß, indem sie Aminosäuren abknabbern (auch Wollfasern)
- Amylasen zerlegen Stärkemoleküle in Traubenzucker (wie im Darm)
- Enzyme sind Katalysatoren -> man braucht nur winzige Mengen -> Gleichgewicht stellt sich schneller ein
- Vergrauungsinhibitoren überziehen die gereinigte Faser mit einem Schutzlack, damit Schmutzpartikel sich nicht wieder ablagern können
- optischer Aufheller Farbstoffe, die im UV Licht blau fluoreszieren -> vermischt mit dem Farbton vergilbter Weißwäsche ergibt sich strahlendes Weiß
- Stellstoffe billige Salze, die Volumen und Gewicht der Waschmittelpackung vergrößern sollen (keine Funktion) -> fehlen in Kompaktwaschmitteln
- Beispiel Stellstoffe Na2SO4 (Natriumsulfat)
- bekanntester Duftstoff in Waschmitteln früher Moschusxylol = fettlöslicher Aromastoff, der biologisch nicht abbaubar ist -> 6000-fache Anreicherung in Fischen -> nicht mehr verwendet
- Duftstoff in Waschmittel heute Terpen
- Folgen des deutschen Reinlichkeitswahn (5) Wasserbelastung, Hautkrankheiten, Allergien, Neurosen, Waschzwang