Umweltchemie: eine Einführung
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Leipzig
Dt. Verl. für Grundstoffindustrie
1988
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Rolf Kümmel
Prof 5r
Sändor Papp Umwelt-
chemie
Eine Einführung
Mit 113 Bildern und 71 TabeUen
Inhaltsverzeichnis
Chemie in der Umwelt 13
1 1 Über Sinn und Nutzen der Umweltchemie 14
1 2 Grundkonzepte der Umweltchemie 15
121 Reaktionsraum Erde 15
122 Struktur und Dynamik von Ökosystemen 17
123 Die Energiebilanz der Erde 18
Evolution der Umwelt 22
2 1 Die Entstehung der Elemente 23
2 2 Bildung interstellarer Moleküle 29
2 3 Entstehung und geochemische Entwicklung der Erde 31
231 Die primäre Differenzierung der Elemente 32
232 Die sekundäre Differenzierung der Elemente 35
233 Die Anreicherung von Elementen in Erzen 38
2 4 Die chemische Evolution 40
241 Grundlagen 40
242 Atmosphäre und Hydrosphäre der primitiven Erde 40
243 Aufbau von Biopolymeren 44
244 Die zweite und die dritte Phase der Evolution der
Atmosphäre 46
2 5 Grundzüge der Entstehung des Lebens auf der Erde 49
Chemie der Lithosphäre 51
3 1 Der Aufbau der Lithosphäre 52
3 2 Gesteine und Minerale 54
3 3 Die Chemie der Verwitterungsprozesse 55
331 Auflösung und Kristallisation 56
332 Carbonisierung 57
333 Hydrolyse 58
334 Oxydation und Reduktion 60
3 4 Die Chemie des Bodens 62
341 Anorganische Komponenten des Bodens 62
342 Bodenwasser und Bodenatmosphäre 64
343 Organische Komponenten des Bodens 65
344 Eigenschaften des Bodens 67
Chemie der Hydrosphäre 71
4 1 Wasser - Sphinx unter den Flüssigkeiten 72
4 2 Struktur und Eigenschaften des Wassers 72
421 Das Wassermolekül 72
422 Das Zustandsdiagramm des Wassers 73
423 Eigenschaften des Wassers und Wasseranomalien 75
424 Strukturmodelle des flüssigen Wassers 77
4 3 Chemie des Wassers und wäßriger Systeme 79
431 Autoprotolyse und Säure-Base-Reaktionen 79
432 Redoxverhalten des Wassers 81
433 Wasser als Lösungsmittel 83
4 4 Die Hydrosphäre 89
441 Der Wasserkreislauf der Erde 89
442 Die Zusammensetzung der Ozeane 91
443 Wechselwirkung der Hydrosphäre mit Lithosphäre und
Atmosphäre 93
444 Ozeanmodelle 95
445 Selbstreinigungsmechanismen in Süßgewässern 98
Chemie der Atmosphäre 101
5 1 Die Struktur der Atmosphäre 102
5 2 Zusammensetzung und Eigenschaften der Atmosphäre
5 3 Grundlagen photochemischer Prozesse 107
531 Wechselwirkung zwischen Molekülen und Strahlung
532 Photophysikalische Prozesse 109
533 Photochemische Reaktionen 111
534 Ökologische Photochemie 114
5 4 Chemische Reaktionen in der Atmosphäre 116
5 5 Reaktionen von Sauerstoff und Sauerstoffverbindungen
551 Sauerstoffatome und -moleküle im Grundzustand 117
552 Sauerstoff in angeregten Zuständen 118
553 Bildung und Zerfall von Ozon 120
554 Reaktionen mit Wassermolekülen 122
5 6 Reaktionen von Stickstoffverbindungen 124
5 7 Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen 127
Umweltbeeinflussung durch anthropogene
Tätigkeit 131
6 1 Der Einfluß des Menschen auf die natürlichen
Stoffkreisläufe 132
6 2 Anthropogene Schadstoffe in der Atmosphäre 136
621 Stäube und Aerosole 136
622 Gasförmige Luftschadstoffe 139
6 3 Anthropogene Schadstoffe in der Hydrosphäre 145
631 Arten und Wirkungen von Wasserschadstoffen 146
632 Summenparametef der Wassercharakterisierung 155
6 4 Anthropogene Schadstoffe in der Pedosphäre 157
6 5 Anthropogene Eingriffe in Biosysteme 159
Umweltchemie ausgewählter Elemente 161
7 1 Einführung 162
7 2 Ökochemische Transport- und Reaktionswege 163
721 Verteilungsgleichgewichte 163
722 Redoxgleichgewichte 170
723 Komplexbildungsgleichgewichte 173
724 Biomethylierungen 177
7 3 Biogeochemische Stoffkreisläufe 179
7 4 Der Kohlenstoffkreislauf 180
741 Kohlenstoffreservoire und Stoffströme 180
742 Die Chemie des Kohlenstoffkreislaufs 182
743 Mensch und Kohlenstoffkreislauf 188
7 5 Der Stickstoffkreislauf 189
751 Globale Stickstoffreservoire und Stoffströme 190
752 Die Chemie des Stickstoffkreislaufs 193
753 Die anthropogene Kontrolle des Stickstoffkreislaufs 199
7 6 Der Sauerstoffkreislauf 201
761 Sauerstoffreservoire 201
762 Das Sauerstoffbudget der Atmosphäre 202
7 7 Der Phosphorkreislauf 203
771 Phosphorreservoire und Stoffströme 205
772 Chemische Aspekte des Phosphorkreislaufs 208
7 8 Der Schwefelkreislauf 210
781 Schwefelreservoire 211
782 Biogeochemische und anthropogene Stoffströme 212
783 Die Chemie des Schwefelkreislaufs 213
784 Kopplung von Nichtmetallkreisläufen 219
7 9 Umweltchemie ausgewählter Metalle 220
Metalle in der Umwelt 2
Arsen 222
Zinn 223
Blei 225
Zink und Cadmium 227
Quecksilber 231
Chromium 234
Mangan 234
Eisen 236
8 Das Schicksal anthropogener Kontaminationenin der Ökosphäre 238
8 1 Überblick 239
82 Chemodynamik 240
821 Dampfdruck und Verdampfungsgeschwindigkeit 240
822 Löslichkeit und Diffusion 242
823 Adsorption und Desorption 244
824 Transport in biologischen Systemen 247
8 3 Chemische und biochemische Umwandlung von Umwelt-
chemikalien 249
831 Photochemische Reaktionen 249
832 Redoxreaktionen 252
833 Hydrolysereaktionen 256
834 Mikrobielle Schadstoffumwandlung 261
Grundzüge der Umweltanalytik 278
9 1 Ziele und Aufgaben 279
9 2 Umweltanalytische Methoden 280
921 Analytik anorganischer Umweltchemikalien 281
922 Analytik organischer Umweltchemikalien 284
9 3 Umweltanalytik und ökologische Chemie 286
10 Ausblick 288
Literaturverzeichnis 292
Sachregister 306
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