11.1 Vann- og luftkvalitet

Kjemien i miljøet rundt deg

Når du drikker et glass vann eller trekker pusten, er du midt i et kjemisk system større enn noe laboratorium: miljøet. Miljøkjemi studerer de kjemiske prosessene i naturen rundt oss, og den handler om noe av det aller viktigste -- at vannet er trygt og lufta ren.

Start med drikkevann. Vannet i springen din har vært gjennom flere renseprosesser før det når deg. Først koagulering, der man tilsetter kjemikalier som får små partikler til å klumpe seg sammen. Så sedimentering, der klumpene synker til bunns. Deretter filtrering gjennom sand og kull som fanger opp det som er igjen. Til slutt desinfeksjon, ofte med klor, som dreper bakterier og virus. Resultatet skal være vann fritt for skadelige stoffer.

For å vite om vannet er bra, måler vi vannkvalitetsindikatorer. pH bør ligge rundt 7-8 -- verken for surt eller for basisk. Hardheten måler innholdet av kalsium- ($\text{Ca}^{2+}$) og magnesiumioner ($\text{Mg}^{2+}$); hardt vann gir kalkavleiringer. Og oksygeninnholdet er avgjørende for vannlevende organismer -- fisk kveles i vann med for lite oppløst oksygen.

Når lufta blir forurenset

Lufta er ikke alltid ren. Forbrenning -- i biler, fabrikker og kraftverk -- slipper ut stoffer som forurenser. Nitrogenoksider ($\text{NO}_x$) dannes når lufta blir varm nok under forbrenning til at nitrogen og oksygen reagerer. Svoveldioksid ($\text{SO}_2$) kommer fra brenning av fossilt brensel som inneholder svovel. Og partikkelforurensning (PM, particulate matter) er bittesmå partikler som svever i lufta og kan trenge dypt ned i lungene.

Disse stoffene gir ikke bare dårlig luft -- de skaper også sur nedbør. Når $\text{NO}_x$ og $\text{SO}_2$ reagerer med vann i atmosfæren, dannes syrer som gjør regnet surt, med pH under 5,6. Sur nedbør skader skog, forsurer innsjøer og tærer på bygninger.

En egen klasse stoffer er klimagassene, som bidrar til drivhuseffekten ved å fange varme i atmosfæren. Karbondioksid ($\text{CO}_2$) er den viktigste, og kommer fra all forbrenning av karbon. Metan ($\text{CH}_4$) slippes ut fra husdyr og søppelfyllinger. Og lystgass ($\text{N}_2\text{O}$) kommer fra landbruk og gjødsel. Sammen forsterker disse gassene drivhuseffekten og driver klimaendringene.

Ozonlaget og tallene som måler forurensning

Høyt oppe i stratosfæren ligger et tynt lag av ozon ($\text{O}_3$) som beskytter alt liv på jorda mot solas farlige UV-stråling. Uten det ville UV-strålingen forårsaket langt mer hudkreft og skadet plantelivet. Men ozonlaget er sårbart. CFC-gasser (klorfluorkarboner), som tidligere ble brukt i spraybokser og kjøleskap, stiger opp i atmosfæren og bryter ned ozon. Derfor er disse stoffene nå internasjonalt forbudt -- et av miljøvernets store suksesshistorier. (Merk forskjellen: ozon i stratosfæren beskytter oss, mens ozon nede ved bakken er en forurensning.)

For å snakke presist om forurensning, trenger vi de rette tallene. Forurensende stoffer finnes ofte i bittesmå mengder, så vi bruker ppm (parts per million) og mg/L. I vandige løsninger gjelder den praktiske sammenhengen at 1 ppm tilsvarer 1 mg/L. Det betyr at hvis en grenseverdi er satt til for eksempel 10 ppm av et stoff i drikkevann, tilsvarer det 10 mg av stoffet per liter vann. Disse enhetene lar oss måle og sammenligne forurensning helt ned til de minste konsentrasjonene som likevel kan ha betydning for helse og miljø.

Oppsummering

Miljøkjemi handler om kjemien i naturen rundt oss. Drikkevann renses i flere trinn -- koagulering, sedimentering, filtrering og desinfeksjon -- og vurderes ut fra vannkvalitetsindikatorer som pH (ideelt 7-8), hardhet ($\text{Ca}^{2+}$ og $\text{Mg}^{2+}$) og oksygeninnhold.

Luftforurensning omfatter nitrogenoksider ($\text{NO}_x$), svoveldioksid ($\text{SO}_2$) og partikler (PM), og $\text{NO}_x$ og $\text{SO}_2$ gir sur nedbør (pH < 5,6). Klimagassene $\text{CO}_2$, $\text{CH}_4$ og $\text{N}_2\text{O}$ forsterker drivhuseffekten. Ozonlaget ($\text{O}_3$) verner mot UV-stråling, men brytes ned av CFC-gasser. For å måle forurensning bruker vi ppm og mg/L, der 1 ppm = 1 mg/L i vandige løsninger.