GEOCHEMISTRY, GROUNDWATER AND POLLUTION SECOND EDITION, C.A.J. APPELO & D. POSTMA

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "GEOCHEMISTRY, GROUNDWATER AND POLLUTION SECOND EDITION, C.A.J. APPELO & D. POSTMA"

Aysel Şanlı
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 GEOCHEMISTRY, GROUNDWATER AND POLLUTION SECOND EDITION, C.A.J. APPELO & D. POSTMA

2 Temel özellikler, ** Redoks reaksiyonları elektron transfer reaksiyonlarıdır, ** Elektronlar serbest halde bulunmazlar, bir iyona bağlıdırlar, ** Redoks reaksiyonları oldukça yavaştır, ** Elektron transferi için ilgili türlerin birbirine yeterince yaklaşması gerekir, ** Bakteriler electron transferine yardımcı olarak redoks reaksiyonlarını hızlandırırlar,

3 1 amper = 1 coulomb (~ e - ya da e + Redoks reaksiyonlarındaki elektron taşınımı elektrik akımına neden olur. Redoks türleri arasındaki voltaj/gerilim farkı, Redoks potansiyeli olarak anılır.

4 Bir redoks reaksiyonu iki adet redoks yarı-reaksiyonundan oluşur. Bunlardan birisinde alıcıya elektron verilir. Çözelti ortamında elektronlar serbest halde bulunamayacaklarından diğer yarı-reaksiyonda bu elektron alınır. Elektron veren tür yükseltgenir, alan tür indirgenir. Elektron vererek diğer türün indirgenmesine neden olan türe indirgeyici, bu elektronu alarak diğer türün yükseltgenmesine neden olan türe yükseltgeyici denir.

5 Elektronlar çözelti ortamında serbest halde bulunamazlar. Elektron vermek ve almak isteyen türler arasında elektron transferi olabilmesi için çözelti ortamında sürekli hareket halinde olan bu türlerin birbirlerine yeterince yaklaşmaları gerekir. İndirgenme bir bozunma sürecidir. Besinler indirgenerek temel yapı bileşenlerine ayrıştırılırlar. Bu bileşenler hücreler tarafından gıda olarak kullanılır. Çözelti ortamında ortamında bulunan bakteriler metabolik faaliyeleri kapsamından gereksindikleri gıdaların bir bölümünü bozunma ile üretirler. Bu işlem electron gerektirir. Bakteri bozunma reaksiyonları için gereksindiği elektronu vermek isteyen türden alır, işi bitince alamk isteyen türe verir. Bu nedenle, ortamda hızlı hareket eden ve hızla üreyen bakteriler inorganik redoks reaksiyonlarının da hızlanmasına neden olur. İlgili reaksiyona doğrudan katılmayan ama onun hızlanmasını (katalizlenmesini) sağlayan bakteriler bir anlamda katalizör (hızlandırıcı) işlevine sahiptirler.

10 Tekirdağ'ın Muratlı İlçesi'ne bağlı Ballıhoca Köyü'nde tıkanan su borusunu açmak için 12 metre derinlikteki kuyuya inen aynı aileden 3 kişi metan gazından zehirlenerek öldü. Muğla'nın Milas İlçesi, Güllük Beldesi'ndeki bir atık su terfi istasyonunda, atık su dolu 7 metre derinliğindeki depoya bakım yapmaya giren işçiler ile dışarı çıkmaması üzerine merak edip aşağı inen çalışma arkadaşlarından oluşan toplam 6 kişi metan gazından zehirlenerek öldü. Gazdan etkilenen işletmenin müdürü ise kaldırıldığı hastanede kurtarılamayarak hayatını kaybetti. Üsküdar Bulvar Caddesi üzerinde sabah saatlerinde, kanalizasyon çukurunda aniden bir patlama meydana geldi. Patlama nedeniyle kanalizasyon kapakları metrelerce havaya fırladı. Olay yerine bomba imha uzmanları gelirken, yapılan incelemede, patlamaya kanalizasyondaki gaz sıkışmasının neden olduğu anlaşıldı.

11 KONYALILAR MENSUCAT SU DEPOSU PATLAMASI tarihinde Çorlu da Konyalılar Mensucat ( Şahinler Holding ) fabrikasında elim bir kaza sonucu 32 kişi iş kazasında can vermiş 84 de yaralanmıştı. Olay öğle saatlerinde işçilerin yemek yediği esnada yemekhanenin altında bulunan 1500 tonluk su deposunda meydana gelen patlama sonucu yemekhane tabanının çökerek işçilerin su deposuna düşmeleri neticesinde 10 kişi boğulma diğerleri ise kafa travması neticesinde ölmüşlerdi. Doğalgazın bulunmadığı fabrikada BOTAŞ ve TPAO dan gelen uzmanlar araştırma yapmışlar nasıl olmuşta bu patlama meydana gelmişti. Sabotaj yoktu. Nasıl oluyordu bu 20 kişi kafa travması geçirerek ölmüştü. Olay aydınlatıldığında yemekhanenin altında yer alan su deposuna giren işçilerin ağızlarında sigara vardı. Ve büyük bir patlama meydana gelmişti. Peki madem fabrikada henüz doğalgaz yoktu patlamayı ne tetiklemişti. İşte sorunun püf noktası buradaydı. Artezyenden beslenen bu 1500 tonluk su deposuna gelen suda metan bulunmaktaydı. Suyla birlikte depoya gelen metan -CH4 -yeterli havalandırması olmayan depoda birikerek patlamaya neden olmuştu. 250 metre derinden gelen artezyen suyu metanı da yukarı taşımıştı. Bu olaydan sonra yemekhaneler gibi insanların yoğun olarak bulunduğu sosyal mekanların su depoları ve patlayıcı kimyevi madde depoları yakınlarına inşaatlarından vazgeçildi ve bu tür su depoları havalandırmalarına dikkat gösterildi.

12 Ümraniye çöp patlaması Ümraniye çöp patlaması, 28 Nisan 1993 tarihinde İstanbul'un Ümraniye ilçesi Hekimbaşı çöplüğünde biriken metan gazının patlaması sonucu meydana gelen facia. Olayda 27 kişi öldü, 12 kişi kayboldu. Kaybolan 12 kişinin cesedi ise bulunamamıştır. Patlama yaklaşık 4,5 yıl süresince çöplerin kontrolsüz bir şekilde biriktirilmesi nedeniyle meydana geldi. Çöp alanları çevre ve halk sağlığı için zararlı olsalar da bir diğer tehlikeli yönü depolanan çöplerin içinde oluşan gaz birikmeleridir. Bu gazların birikmemesi için gaz uzaklaştırma bacaları yapılması gerekir.

13 Maden ocaklarında çalışanların sağlığı ve güvenliğini tehdit eden bir çok tehlike bulunmaktadır. Bunlar arasında en önemlilerinden biri de grizudur. Grizu, metan (CH 4 ) ve hava karışımıdır. Metan, yoğunluğu 0,716 kg/m 3 olan renksiz ve kokusuz bir gazdır. Havaya göre daha hafif olduğu için tavanda toplanır ve hava içinde çok çabuk dağılır. Hava ile karışırsa tekrar ayrılma olanağı yoktur. Metan zehirli bir gaz değildir, oksijen azlığı nedeniyle boğucudur. Metanın asıl tehlikesi yanıcı ve patlayıcı bir gaz olmasıdır. Metan' ın (Grizu) Yanma / Patlama Oranları: % 4,5-14,5 arasında patlar (en şiddetli patlama % 9,5 CH 4 ) % 14,5' dan sonra boğucu olur. ( O 2 azalmasından dolayı ). Grizunun Patlama Sebepleri: Patlayıcı madde ateşlemeleri Yangınlar ve açık alevler Elektrik arkları Taşların sürtünmesi, metallerin metal ve taş vb. şeylere sürtünmesi ile oluşacak kıvılcım, ısı ve ateş patlamaya neden olur. Hava ile % 9,5 oranında karışım oluşması durumunda metan (CH 4 ), 650 ⁰C'de 10 saniyede, ⁰C'de 0,01-0,12 saniyede patlar. Kaynak:

15 Redoks reaksiyonlarına katılan türlerin belirli ph ve Eh koşullarında mevcut olabilecekleri sınırlar ile biçimlenen alanları içeren diyagramlara Eh-pH, duraylılık ya da stabilite diyagramı denir. Ortamdaki Eh ve ph değerlerinin çeşitli nedenler ile değişmesi türlerin duraylılıklarının değişmesine neden olur. Örneğin, ph < 2.5, Eh > 0.8 Volt koşullarında duraylı olan Fe 3+ Ortam koşullarının ph > 2.5, Eh < 0.8 Volt olması durumunda daha duraylı olan Fe 2+ ye dönüşür

17 QwdzxQjCOi0plIFrfNd1zXVWJW XozOg9_SjAUW-MTyDADQqKuPGscs

18 Organik kirleticinin döküldüğü yer Yer yüzeyi Kirlenmiş bölge YAS tablası YAS akımı

19 Denitrifikasyon Nitrat ın Azot gazına dönüşme sürecidir. Nitrat formunda +5 değerlikle olan N elementi süreç sonunda sıfır değerlikli azot gazına İNDİRGENİR! phpapp01/95/monitored-natural-attenuation-of-groundwater-nitrate jpg?cb=

20 Nitrifikasyon Amonyak gazının nitrat iyonuna dönüşme sürecidir. Amonyak, amonyum ve nitrit bileşiklerindeki N sürekli e - vererek nitrat a YÜKSELTGENİR!

21 Sülfat indirgenmesi (sülfat iyonunun Hidrojen sulfur, H 2 S gazına dönüşmesi) anoksik ortamlarda yaygın karşılaşılan bir süreçtir (Sülfidik zon!).

22 Sülfat indirgemeye yardımcı bakterilerin (örğ. Desulfovibrio sp) Elektron mikroskop görüntüsü. Renkler gerçek değildir. c.jpg

23 e - veren, yükseltgenen tür. Diğerini indirger. e - alan, indirgenen tür. Diğerini yükseltger.

24 Tam-reaksiyon, iki ayrı yarı-reaksiyondan oluşur. Yarı-reaksiyonlar Tam redoks reaksiyonunun serbest enerjisi Kimyasal Reaksiyon bir iştir. (kimyasal iş!!!) İş yapabilmek için enerji gerekir. (Serbest Enerji iş yapmakta kullanılır..) Kimyasal reaksiyon çevresine iş yapabilir, ya da çevre iş yaaparak kimyasal reaksiyonu gerçekleştirir. Gibbs serbest enerji değişimi, elektron sayısı, elektro-motor kuvvet ve Faraday sabiti ilişkisi

25 Gibbs serbest enerji değişimi, elektron sayısı (n), elektro motor kuvvet (E, volt) ve Faraday sabiti (F, kj/volt_gram) ilişkisi Redoks potansiyeli, Eh Nernst Eşitliği

27 Birim aktiviteye sahip olduklarından eşitlikte H 2 O (çözücü) ve MnO 2 e (ideal kristal) yer verilmemiştir!!!

28 Günümüz elektrod teknolojisindeki yetersizlikler ve redoks reaksiyonlarının yavaşlığından dolayı sahada ya da laboratuvarda gerçekleştirilen redoks potansiyeli (Eh) ölçümleri genellikle hatalı değerler üretir. Doğru Eh değerleri çözeltide mevcut redoks çiftlerine (yarıreaksiyon türlerine) ait türlerin derişimleri üzerinden hesaplanabilir.

29 25 o C de >>>>>>

30 Suyun duraylılık bölgesi!!! Redoks ortamlarında suyun (H 2 O) var olabileceği koşulların sınırları vardır (= suyun duraylılık bölgesi). Aşırı oksitleyici koşullarda (artan Eh, pe değerleri) H 2 O O 2 gazı üreterek parçalanır. Aşırı indirgeyici koşullarda (azalan Eh, pe değerleri) H 2 O H 2 gazı üreterek parçalanır.

31 P N2 = 0.77 atm, 25 o C, aktivite= 10-3 mol/l) ph=7 de indirgen ve yükseltgen ortamlara özgü N bileşikleri nelerdir? Tuvalatteki amonyak kokusunu gidermek için ne yaparsınız?

32 Sülfür ve Karbon duraylılık diyagramları (25 o C) Termal kaynaklarda neden H 2 S kokusu baskındır? Suda çözünmüş inorganic karbon türlerinden metan gazı nasıl üretebiliriz? Neden kömür madenlerinde grizu patlaması olur?

33 Demir ve mangan iyonları hangi durumlarda çözeltide boldur? Demir/mangan oksit ve karbonat çökellerinin oluşum ortamları arasında nasıl bir fark vardır?

35 İndirgenme yarı-reaksiyonları Oksitlenme yarı-reaksiyonları

38 _news/dhahran/workshopmicrobes1.jpg b0712cb36b2bae46ed20a352d2a/1a2a81c094586c4db74d9 c72e6b23f5b.jpg

Benzer belgeler

Redoks Kimyasını Gözden Geçirme

Redoks Kimyasını Gözden Geçirme I. Yükseltgenme Durumu ya da Sayısı Bir bileşiğin yükseltgenme durumu ya da sayısı, ne derece yükseltgenmiş (elektronca fakir) ya da indirgenmiş (elektronca zengin) bir