Livsviktig vann Rolf Olaf Larsen, Herøya Industripark rolf.olaf.larsen@hydro.com 1
Water chemistry in the big picture 2
Vannets kjemiske struktur Ikke-lineært, molekyl med tre atomer Polarisert molekyl Elektronfordeling med størst tetthet rundt oksygen-atomet 3
Hydrogenbindinger Vannmolekylet har en «positiv» og en «negativ» ende Vi sier at vannmolekylet er POLART og danner en DIPOL Vannmolekylene henger sammen ved hjelp av HYDROGENBINDINGER Den positiv hydrogenenden retter seg mot den negative oksygenenden Typisk vil ett vannmolekyl «binde» seg til fire andre vannmolekyler 4
Hydrogenbindinger Vannmolekylet vil binde seg til flest mulig andre, men ytterst på en overflate er ikke det mulig De trekkes mot molekylene under seg og danner en slags hinne i vannoverflaten. Den OVERFLATESPENNINGEN som oppstår kan bære lette objekter Vi merker det også når vi hopper eller tar et «magaplask» i vannet når vi bader Følelsen av at vi må bryte en hinne for å komme ned i vannet kan være ganske sterk! 5
Vannets viktigste egenskaper De viktigste kjemiske og fysiske egenskapene til vann er; Smak- og luktfritt ved standard betingelser Gjennomsiktig Vannplanter kan leve i vann siden sollyset kan nå dem. Kun sterkt UV lys blir litt absorbert Vann er et godt løsningsmiddel Ofte referert til som det universelle løsningsmiddelet Substanser som løses lett i vann, som salter, sukker, syrer og noen gasser som oksygen og CO 2, kalles hydrofile Men de som ikke løses lett i vann kalles hydrofobe, (oljer, fett) Alle komponenter i cellene i kroppen (proteiner, DNA og polysakkarider) er løst i vann. 6
Vannets aggregattilstander Molekyler og atomer kan inneha tre ulike former; Fast form Flytende form Gassform Trykk og temperatur avgjør hvilken form atomer og molekyler har til enhver tid. Vann er det eneste stoffet på jorda som innehar de tre formene naturlig. Skyldes at de fleste atomers smelteeller kokepunkt som regel er høyere eller lavere enn jordas normale temperaturer. 7
Egenskaper ved vann Når vann varmes opp til 100 C, går det over til gassform. Da brytes bindingene mellom molekylene. Temperaturen hvor en væske går over til gassform, kalles kokepunktet. Vann er spesielt ved at det har et svært høyt kokepunkt. Hadde vann vært likt andre sammenlignbare stoffer, ville det kokt ved atskillig lavere temperaturer. I så fall ville det ikke eksistert flytende vann på jorden. Alle vannmolekyler ville hatt gassform, noe som selvsagt ville påvirket livsbetingelsene på planeten vår 8
Analoge forbindelser og deres egenskaper Molekylvekter, kokepunkt ( o C) og smeltepunkt ( o C) for analoge forbindelser H 2 O 18 100 0 H 2 S 34-61 -85 H 2 Se 81-40 -60 H 2 Te 131-2 -49 Se Selenium Te - Tellurium 9
Egenskaper ved vann Et helt spesielt trekk ved vann er at det utvider seg i fast form. Det betyr at is er lettere enn vann Sees ved at isen på innsjøer legger seg på vannoverflaten om vinteren. Hadde vann oppført seg som de fleste andre stoffer, ville tettheten blitt større når det frøs til is. Ville medført at isen hadde sunket til bunns, og større deler av innsjøene ville frosset. Livsforholdene ville blitt umulige for dyrene som oppholder seg der Legger det seg i stedet som en isolerende hinne som hindrer at vannet under fryser. På denne måten kan dyrene som lever i vann også overleve i kalde områder på vinterstid 10
Vannets egenskaper Vann er spesielt godt egnet til å holde på varme Det skal mye energi til for å varme opp og avkjøle vann På grunn av sin treghet fungerer verdens hav som en stabilisator for jordens klima og temperatur Om sommeren virker havene avkjølende på omgivelsene, mens de om vinteren er oppvarmende Kystområdene preges av milde vintrer og kjølige somre I innlandet er vintrene kaldere, mens somrene gjerne blir varmere I havet finnes også strømmer som frakter og fordeler varmt vann fra andre deler av kloden til oss 11
Vann i tidligere tider Mennesker har alltid bosatt seg i nærheten av vann. Vannet var viktig som drikke og til vanning innenfor jordbruket. I Romerriket bygde man akvadukter som fraktet vann til byene. De romerske badene var kjent for å være overdådig flotte. Her kunne menneskene nyte varmt vann, damp, massasje og oljer. Beregninger har vist at befolkningen i Roma brukte mer vann per innbygger enn det vi gjør i dag! 12
Vannets funksjon i kroppen Alle celler og organer i kroppen trenger vann for å fungere riktig. Kroppen trenger vann for å orettholde temperaturen, fjerne avfallsstoffer og smøre leddene Vann er derfor helt avgjørende for en god helse Vann inngår i nesten alle kjemiske reaksjoner i kroppen Ved fordøyelse av maten hydrolyserer vannet bindingene i Karbohydrater Proteinmolekyler Fettmolekyler Når større molekyler dannes fra mindre byggesteiner i kroppen, dannes det ofte vann i disse reaksjonene F eks peptider og proteiner fra aminosyrer 13
Rent vann I vår del av verden har vi god tilgang på rent vann. Vannet kommer ferdig renset til hjemmene våre. Vi har varmtvanns-beredere som varmer opp vannet for oss. Hver dag forbruker en nordmann i gjennomsnitt 230 liter vann. Tar vi med vannet som brukes på landets arbeidsplasser innenfor produksjon og service, stiger tallet fort til det dobbelte Foto: Tanakawho 14
Livsnødvendig vann Vann spiller en helt avgjørende rolle for livet på jorden. Etter oksygen er vann det næringsstoffet vi er mest avhengige av. Livet oppstod i vann, som fostre lå vi i vann og som levende vesener er vi avhengige av vann. Alle planter og dyr trenger vann for å overleve For at menneskekroppen skal fungere tilfredsstillende, er den avhengig av at mengden væske er relativt konstant. Kroppen må derfor tilføres like mye væske som den skiller ut via svette, urin og damp Kroppen trenger mellom to og tre liter væske hver dag for å opprettholde alle sine livsviktige funksjoner. 15
Vanninnhold i forskjellige organer Kroppen vår består av fra 50%-75% vann Avhengig av alder og kjønn Muskler er ca 75% vann (vekts %) Fettvev er ca 25% Bein/skjelett er ca 20% Hjernen består av ca 90 % vann! For lite vann til hjernen kan føre til hodeverk, depresjoner, slapphet, hukommelsestap Hjertet består av 75% vann Blod 85% vann For lite vann kan resultere i at arteriene stivner, høyt blodtrykk, forhøyet kolesterol 16
Mangel på vann - dehydrering Vi taper altså 2 til 3 liter vann pr dag gjennom urin, svette, avføring og normal pusting Hvis vi ikke erstatter dette, starter en DEHYDRERINGS-prosess Allerede ved 1 2 % dehydrering, føler vi tørst (0,5-0,8 l) Ved 5 % dehydrering (1,5 2,0 liter), blir vi varme og føler tretthet og vi blir svakere Ved 10 % dehydrering flimmersyn og delirium inntrer og man får problemer med å bevege seg Ved 12 20 % dehydrering, personen dør (5 8 liter) Vi i Norge tenker ikke så mye over dette fordi vi aldri har følt knapphet på friskt drikkevann noen gang I mange andre land tenker de på dette HVER dag. Knapphet på vann er et daglig problem! 17
Jorda består av 70 % vann Men 97% er saltvann! Kun 0,02 % av jordas vann er flytende ferskvann vi kan drikke, koke og lage mat i! 18
Vann i den tredje verden Mangel på rent vann er et problem i mange av verdens fattigste områder. Mange mennesker har bare tilgang på vann som er skittent, forurenset eller forgiftet. I følge FN dør det hvert år flere titalls millioner mennesker som en følge av at sykdommer spres gjennom urent vann. Foto: hdptcar 19
Fordeling av vannressursene Ca 1,2 milliarder mennesker mangler sikker tilgang på vann 1/6 del av jordens befolkning! Ca 2,4 milliarder mennesker mangler adekvate sanitæranlegg Omtrent 6 000 barn dør HVER dag fra sykdom mer som stammer fra urent vann og dårlig hygiene grunnet dårlig vann Dårlig vannkvalitet oppgis å være årsaken til ca 80 % av alle sykdommer i utviklingslandene En skylling i toalettet vårt bruker like mye vann som en person i et utviklingsland bruker en hel dag på vask, drikke, rengjøring og matlaging! 20
For lite tilgjengelig ferskvann Ca 41 % av verdens befolkning lever i områder med for lite ferskvann Opplever at elver blir tørre, innsjøer reduseres og forsvinner med mer tørke som resultat! 21
Vannkonflikter i Midtøsten Mange land i Midtøsten opplever store begrensninger i tilgangen på vann Vannet i denne regionen kommer fra elvene Nilen, Eufrat og Tigris Landene er svært uenige om hvem som eier rettighetene til vann fra disse elvene Det er stor sannsynlighet for at konflikter knyttet til vannrettigheter vil øke i årene framover På grunn av vannets betydning for å kunne bedre menneskenes levestandard. 22
Takk for oppmerksomheten! Rolf Olaf Larsen, Herøya Industripark, (www.heroya-industripark.no) rolf.olaf.larsen@hydro.com 23