Informace k předmětu T6VVP VÝSKYT A VLASTNOSTI POLUTANTŮ [T6VVP] ZKRÁCENÁ VERZE FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÉ CHARAKTERISTIKY POLUTANTŮ ZÁKLADNÍ POJMY

Transkript

1 VÝSKYT A VLASTNOSTI POLUTANTŮ [T6VVP] ZKRÁCENÁ VERZE Ing. MARKÉTA JULINOVÁ, Ph.D. julinova@ft.utb.cz Ústav inženýrství ochrany životního prostředí 220/U1 Informace k předmětu T6VVP POŽADAVKY K ZÁPOČTU K udělení zápočtu musí student získat min. 100 bodů (50 %) po absolvování dvou zápočtových písemných testů (celkový počet bodů z obou testů je 200) 1. test 5. týden (problematika odpřednášená v průběhu 1-4 sem. týdne) 2. test 9. týden (problematika odpřednášená v průběhu 5-8 sem. týdne) opravný test 10. týden (problematika odpřednášená v průběhu 1-9 sem. týdne) 10. týden udělení zápočtu PODMÍNKY KE ZKOUŠCE zápočet literatura bude upřesněna během probíraných témat na přednáškách chemické vzorce vybraných typů sloučenin jsou dostupné na: Tyto materiály jsou určeny především pro studenty bakalářského studia oboru Inženýrství ochrany životního prostředí, Fakulty technologické UTB Zlín. Některá data v nich obsažená jsou z veřejných zdrojů a z důvodu přehlednosti nejsou uvedeny všechny citace tak, jak bývá v odborné literatuře zvykem. S případnými výhradami se, prosím, obracejte na autora. ROZDĚLENÍ ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK PODLE CHEMICKÉHO SLOŽENÍ POLUTANTY ROZDĚLENÍ ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK PODLE CHEMICKÉHO SLOŽENÍ ANORGANICKÉ ORAGANOKOVY ORGANICKÉ NEKOVY NEHALOGENOVANÉ HALOGENOVANÉ sloučeniny DUSÍKU (NH + 4, NO -, NO - 2, NO X) TENZIDY A DETERGENTY CHLORFENOLY sloučeniny FOSFORU (PO - 4 ) MOŠUSOVÉ LÁTKY BFRs sloučeniny SÍRY (H 2S, SO 2) LÁTKY S ESTROGENNÍM ÚČINKEM PFAS sloučeniny UHLÍKU, Cl (Cl 2, Cl - ) PPCPs PCBs TOXICKÉ KOVY KOMPLEXOTVORNÉ LÁTKY PCDDs A PCDFs Pb, Cd, Hg, Zn a další FENOLY, POLYFENOLY, FENOLOVÉ LÁTKY PESTICIDY (HCB, HCHs aj.) RADIONUKLIDY PAHs A NPAH Halogenované PPCPs Základní osnova předmětu T6VVP PLASTY (PVP,PVA, PP,PE aj.) ADITIVA DO PLASTŮ (FTALÁTY) ADITIVA DO BENZÍNU NEMRZN. SMĚSI, VÝBUŠNINY PLASTY (PVC) CFC ZÁKLADNÍ POJMY Kupec, Jan. Toxikologie. Vyd. 1. Brno: Vysoké učení technické, Fakulta technologická ve Zlíně, 1999, 176 s. ISBN OPAKOVÁNÍ (znalosti získané v předcházejícím studiu) Toxikologie jed toxicita (primární, sekundární toxicita) expozice účinek a druhy účinků látek na organismus (akutní, chronický, genotoxický mutagenní, teratogenní, karcinogenní; hepatotoxický) dávka vztah dávka účinek Ochrana životního prostředí potravní/trofické úrovně biochemické cykly zdroje znečištění ŽP FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÉ CHARAKTERISTIKY POLUTANTŮ PITTER, Pavel. Hydrochemie. Vyd.., přeprac. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická, 1999, 568 s. ISBN OPAKOVÁNÍ (znalosti získané v dalších předmětech) Instrumentální analýza HPLC Fyzikální chemie molekulová hmotnost hydrofobicita polarita reaktivita adsorptivita Henryho konstanta tlak nasycených par těkavost Analytická chemie disociační konstanta (pk a = - log K a) 1

2 OSUD (CHOVÁNÍ) POLUTANTU V PROSTŘEDÍ OPAKOVÁNÍ (znalosti získané v dalších předmětech) Ochrana životního prostředí vstup látek do životního prostředí zdroje znečištění mokrá/suchá depozice ATMOSFÉRA OBLAKA MOKRÁ DEPOZICE PEDOSFÉRA TĚKÁNÍ Z POVRCHU PŮDNÍ SORPČNÍ KOMPLEX JÍL, HUMUS, BIOTA PŘÍJEM ČÁSTIC ROZPOUŠTĚNÍ VYPAŘOVÁNÍ TUHÉ ČÁSTICE SUCHÁ DEPOZICE ADSORBCE POVRCHY ADSORBCE DESORBCE VYMÝVÁNÍ BIOSFÉRA PŘÍJEM BIOAKUMULACE BIOVYLUČOVÁNÍ KONDENZACE NA POVRCHU ADSORBCE POVRCHY TĚKÁNÍ Z POVRCHU ATMOSFÉRICKÉ AEROSOLY TĚKÁNÍ Z VODY ADSORBCE DESORBCE SEDIMENT TVORBA MOŘSKÝCH AEROSOLŮ TRANSPORT CHL STRATOSFÉRA TURBOLENTNÍ DIFUZE TROPOSFÉRA ROZPOUŠTĚNÍ PLYNU VE VODĚ TURBULENTNÍ DIFUZE MÍSENÍ SEDIMENTACE HYDROSFÉRA ATMOSFÉRA OBLAKA HYDROLÝZA FOTOTANSFORMACE TRANSFORMACE CHL IONTOVÁ VÝMĚNA PEDOSFÉRA REAKCE NA POVRCHU BIOSFÉRA FOTOLÝZA FOTOCHEMICKÁ OXIDATIVNÍ DEGRADACE V PLYNNÉ FÁZI METABOLISMUS BIODEGRADACE BIOTICKÁ DEGRADACE/MODIFIKACE TERESTICKÝMI A VODNÍMI ROSTLINAMI FOTODEGRADACE NA POVRCHU VEGETACE ANAEROBNÍ BIOTICKÁ A REDUKTIVNÍ-ABIOTICKÁ DEGRADACE SEDIMENT STRATOSFÉRA TROPOSFÉRA ATMOSFÉRICKÉ AEROSOLY TUHÁ ATMOSFÉRICKÁ FÁZE FOTOCHEMICKÁ OXIDATIVNÍ DEGRADACE V PLYNNÉ FÁZI SRÁŽENÍ OXIDACE HYDROLÝZA KOMPLEXACE BIODEGRADACE HYDROSFÉRA SKUPINY VÝZNAMNÝCH ŠKODLIVIN PITTER, Pavel. Hydrochemie. Vyd.., přeprac. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická, 1999, 568 s. ISBN OPAKOVÁNÍ (znalosti získané v dalších předmětech) Ochrana životního prostředí Indikátory ochrany ŽP základní přehled TENZIDY A DETERGENTY LITERATURA Pitter P.: Hydrochemie, VŠCHT Praha, vydání 2, ISBN , 1999 Šmidrkal J.: Tenzidy a detergenty dnes, Chemické Listy 9, , 1999 Jandová J., Schejbal P: Přehled metod stanovení neiontových tenzidů v povrchových a odpadních vodách, Chem. Listy 95, 87-91, 2001 Šmidrkal J.: Tenzidy a detergenty dnes, Chemické Listy 9, ,

3 KOMPLEXOTVORNÉ LÁTKY B) Přírodního původu huminové látky LITERATURA Pitter P.: Hydrochemie, VŠCHT Praha, vydání 2, ISBN , 1999 Skokanová M., Tercová K.: Humnové kyseliny, původ a struktura, Chemické listy 102, , 2008 Veselá L., Kubal M., Kozler J., Innemanová P.: Struktura a vlastnosti přírodních huminových látek typu oxihumolitu, Chemické listy 99, 711, 2005 B) Přírodního původu huminové látky NEJDŮLEŽITĚJŠÍ VLASTNOSTI A ROZDĚLENÍ HUMINOVÝCH LÁTEK HUMINOVÉ LÁTKY (PIGMENTOVANÉ POLYMERY) Struktura molekul huminových kyselin podle různých autorů: A Flaig (1960), B Stevensonen (1982), C Stein a spol. (1997) A B FULVINOVÉ KYSELINY HUMINOVÉ KYSELINY HUMINY SVĚTLE ŽLUTÁ TMAVĚ HNĚDÁ ŽLUTO- HNĚDÁ ŠEDO- HNĚDÁ ČERNÁ RŮST INTENZITY ZBARVENÍ RŮST STUPNĚ POLYMERACE RŮST MOLEKULOVÉ HMOTNOST 45 % 62 % RŮST OBSAHU UHLÍKU 48 % 0 % POKLES OBSAHU KYSLÍKU POKLES VÝMĚNNÉ ACIDITY C POKLES ROZPUSTNOST LITERATURA LÁTKY S ESTROGENNÍM ÚČINKEM Kujalová H, Sýkora V. a Pitter P.: Látky s estrogenním účinkem ve vodách, Chemické listy 101, , 2007 MOŠUSOVÉ LÁTKY Očenášková V., Pospíchalová D.: Syntetické mošusové látky v povrchových vodách České republiky, Vodní hospodářství 2/2008, roč. 58, 619 ISSN OPAKOVÁNÍ TOXIKOLOGIE biotransformační přeměny vylučování látek z těla v konjugované formě

4 LITERATURA FARMAKA (LÉČIVA) Kotyza J., Soudek P. Kafka Z a Vaněk T.: Léčiva Nový environmentální polutant, Chemické listy 10, , 2009 Habartová V., Smrček S., Pšondrová Š., Štícha M. a Nespěšná L.: Možnosti odstranění zbytkových koncentrací ibubrofenu z povrchových vod metodou fytoextrakce, Chemické listy 101, , 2007 látka prochází organizmem beze změny (ibuprofen) DISTRIBUCE A OSUD FARMAK V PROSTŘEDÍ legislativní kontrola transformace látky za vzniku metabolitů A) biologická mikrobiální metabolismus (trávící ústrojí, pokožka) metabol. v lidském těle (játra aj.) B) nebiologická žaludeční hydrolýza biologická transformace černé skládky nebiologická transformace oxidace hydrolýza světlo technická transformace ozonizace chlorace fotolýza AROMATICKÉ A POLYAROMATICKÉ NITROSLOUČENINY ZDROJE: reakcí s PAHs VZNIKAJÍ REAKCEMI MEZI PAHs A NOx NEBO HNO : MECHANISMY reakce PAHs s radikálem OH (ve dne) Reakce PAHs s radikálem OH v přítomnosti NOx a adičně-eliminační vznik nitroderivátu PAHs a molekuly vody Stiborová M.: Aromatické nitrosloučeniny: Kontaminanty životního prostředí a potenciální karcinogeny pro člověka, Chemické Listy 96, , 2002 Barek J. Benecko V., Cvačka J a Šuta M.: Znečištění životního prostředí automobilovými emisemi, Chemické listy 92, , 1998 reakce PAHs s radikálem NO (v noci) nutnost přítomnosti aktivující částice pro iniciační a transformační reakce probíhající v noci NO radikálová adice NO 2 s PAHs FENOLY, POLYFENOLY A FENOLOVÉ LÁTKY BROMOVANÉ ZPOMALOVAČE HOŘENÍ (BRFs) Vlková L. a Církva V.: Chlorované fenol a způsoby jejich degradace, Chemické listy 99, , 2005 Dercová K., Kyselová Z., Barančíková G., Sejáková, Z. Malová A.: Biodegrádácia a bioremediácia pentachlórfenolu, Chemické listy 97, , 200 Stavědlová M., Pulkrabová J., Hrádková P., Poustka J., Poláček V. a Hajšlová J.: Výskyt bromovaných retardátorů hoření v životním prostředí ČR, Odpadové fórum 2009, Milovy, ČR Zlámalíková J., Demnerová K., Macková M., Hajšlová J. Pulkrábková J. a Stiborová H.: Biodegradace PBDE pomocí konsorciíí mikroorganismů z kalů ČOV, identifikace produktů a monitoring ekotoxicity, Chemické listy 102, ,

5 Polybromované bifenyl ethery (PBDE) Možný mechanismus vzniku PBDD a PBDF z decabde při fotolýze či pyrolýze PERFLUOROVANÉ SLOUČENINY Hájková K., Tomaniová M., Hajšlová J.: Perfluorované perzistentní kontaminanty v potravním řetězci, Výzkumná zpráva VVF-10-04, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2004 persistentní sloučeniny s bioakumulačním potenciálem na stejné úrovni důležitosti jako polychlorované a polybromované sloučeniny Perfluorované sloučeniny Perfluoalkylované sloučeniny (PFAS) skupina syntetických fluorovaných látek, včetně oligomerů a polymerů. Zahrnuje několik set sloučenin rozdělených do 2 kategorií. 5

6 Schéma biodegradace N-EtFOSE v odpadním kalu Schéma biodegradace N-EtFOSE v odpadním kalu perfluorooktansulfonát perfluorooktanovou kyselinu Perfluorované sloučeniny - nejvýznamnější Perfluorooktansulfonát a jeho soli (PFOS) - degradační produkt Perfluorooktanová kyselina (PFOA) - degradační produkt - komerční produkt zdroj průmyslová výroba POPs PERSISTENTNÍ ORGANICKÉ POLUTANTY VYSOCE STÁLÉ CHEMICKÉ SLOUČENINY CHARAKTERISTIKA ODOLNÉ chemickému termickému fotochemickému biologickému rozkladu Ivan Holoubek, CSc. a kol.: Hodnocení rizik persistentních organických polutantů v agrárním ekosystému, Výzkumná zpráva VVF-0-02, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Kocourek V., Hajšlovou J., Tomaniovou M.: Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Výzkumná zpráva VVF , Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 SCHOPNOST DLOUHÉHO SETRVÁNÍ V ŽP POPs mohou to být látky a) cíleně vyráběné pesticidy b) vedlejší produkty průmyslových procesů např. spalování PODLÉHAJÍ DÁLKOVÉMU TRANSPORTU ovzduším řekami oceánickými proudy ANTROPOGENNÍHO PŮVODU ZÁSTUPCI halogenované sloučeniny polyjaderné aromatické sloučeniny heteroaromatické sloučeniny především CHLOROVANÉ sloučeniny HISTORIE 20. století 0. léta - syntéza a vývoj 50. a 60. léta - nárůst používání přelom 60. a 70. let - zvýšená pozornost (persistence, akumulace v potravních řetězcích) 70 až 90 let - snížení emisí (zákazy, kontrola výroby a aplikací) 6

7 VÝZNAMNÍ ZÁSTUPCI - POPs polyaromatické uhlovodíky (PAU/PAHs) polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany (PCDDs/Fs) polychlorované bifenyly (PCBs) polychlorované cyklodieny (aldrin, dieldrin, endrin a isodrin) Hexachlorcyklohexany (HCHs) Hexachlorbenzen (HCB) Heptachlor Toxaphen Mirex Chlordan ORGANOCHLOROVANÉ PESTICIDY (OCPs) POLYCYKLICKÉ AROMATICKÉ UHLOVODÍKY (PAHs) Ivan Holoubek, CSc. a kol.: Hodnocení rizik persistentních organických polutantů v agrárním ekosystému, Výzkumná zpráva VVF-0-02, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Kocourek V., Hajšlovou J., Tomaniovou M.: Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Výzkumná zpráva VVF , Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Tomaniová M., Kocourek V. a Hajšlová J.: Polycyklické aromatické uhlovodíky v potravinách, Chemické listy 91, 57-66, 1997 PAHs reprezentují jednu z nejvýznamnějších skupin semivolatilních environmentálních polutantů s karcinogenním potenciálem DDT a jeho metabolity (DDTs/DDXs) Seznam nevýznamnější PAHs podle EPA: BEAN CHR BEFLU BEFL PHAN ANTR FLAN PYR BEPYR BEPER ICDP DIBEA PAHs půdách PAHs ve vodách Degradace PAHs v půdách Typy fotooxidace PAHs vedoucí ke vzniku endo-peroxidu 7

8 PAHs ve vodách OZONIZACE POLYCHLOROVANÉ DIBENZO-P-DIOXINY A DIBENZOFURANY (PCDDs/Fs) Schéma předpokládané ozonace benzo[a]antracenum Schéma předpokládané ozonace bezno[a]pyrenu Ivan Holoubek, CSc. a kol.: Hodnocení rizik persistentních organických polutantů v agrárním ekosystému, Výzkumná zpráva VVF-0-02, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Kocourek V., Hajšlová J., Tomaniová M.: Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Výzkumná zpráva VVF , Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Horák J.: Dioxiny jako zdroj ohrožení životního prostředí a zdraví, Chemické listy 96, , 2002 Schéma předpokládané ozonace fluorenu DIOXINY zjednodušený termín zavedený pro souborné označení skupiny chlorderivátů odvozených od dibenzodioxinu a dibenzofuranu Limity pro obsah PCDD/Fs v půdách (SRN) POLYCHLOROVANÉ BIFENYLY (PCBs) Odstraňování PCBs - biologicky Ivan Holoubek, CSc. a kol.: Hodnocení rizik persistentních organických polutantů v agrárním ekosystému, Výzkumná zpráva VVF-0-02, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Kocourek V., Hajšlová J., Tomaniová M.: Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Výzkumná zpráva VVF , Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 patří do skupiny POPs se silným lipofilním charakterem způsobujícím významnou bioakumulaci Př. aerobního biologického rozkladu PCBs 8

9 ORGANOCHLOROVANÉ PESTICIDY (OCPs) DDT a jeho metabolity DDTs/DDXs Ivan Holoubek, CSc. a kol.: Hodnocení rizik persistentních organických polutantů v agrárním ekosystému, Výzkumná zpráva VVF-0-02, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Kocourek V., Hajšlová J., Tomaniová M.: Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Výzkumná zpráva VVF-10-02, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2002 Hajšlová J., Kocourek V.: Osud prostředků pro ochranu rostlin v potravním řetězci člověka, Výzkumná zpráva VVF-05-0, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha Biotransformace p,p - DDT Rok 199 začátek jednoho z nejzávažnějších ekologických problémů, kdy byl na trh zaveden vysoce účinný kontaktní insekticid - DDT OSTATNÍ TYPY POLUTANTŮ VÝBUŠNINY kontaminanty vojenských prostor a střelnic Jiříček I., Macák J., Janda V., Pazderová M., Malý P. Rozmrazovací směsi a jejich vliv na okolí letišť, Chemické listy 101, 91-96, 2007 EPA limity pro vybrané nitrotolueny v povrchových vodách ESTERY FTALOVÉ KYSELINY FTALÁTY ORGANOKOVOVÉ SLOUČENINY (ORGANOKOVY) DBP DEHP Ivan Holoubek, CSc., RECETOX Masarykova Univerzita Brno 9

10 ORGANORTUŤNATÉ SLOUČENINY ORGANOARSENIČITÉ SLOUČENINY Environmentální osud methylrtuti SALVARSAN rok první umělé antibiotikum (malárie, syfilis, úplavice) Methylace arsenu ORGANOCÍNIČITÉ SLOUČENINY - příklad RADIONUKLIDY Ivan Holoubek, CSc., RECETOX Masarykova Univerzita Brno Tributylcínoxid (oxid tri-n-butylcíničitý) Tributylcínhydroxid Radionuklidy - dělení Radionuklidy formy výskytu Některé přírodní a umělé radionuklidy vyskytující se ve vodách (v případě částic β jde o jejich max. energii záření) Př. radioaktivních prvků znečištění povrchových vod 10

11 Radionuklidy ZDROJE KONTAMINACE ANORGANICKÉ SLOUČENINY SÍRY Zdroje ozařování A)HYDROSFÉRA B)ATMOSFÉRA SO 4 H 2 S, HS -, S 2- SO S 2 O SCN - SÍRANY SULFAN A JEHO IONTOVÉ FORMY SIŘIČITANY THIOSÍRANY THIOKYANATANY OXID SIŘIČITÝ OXID SÍROVÝ SULFAN SO 4 Ivan Holoubek, CSc., RECETOX Masarykova Univerzita Brno ANORGANICKÉ SLOUČENINY S formy výskytu ANORGANICKÉ SLOUČENINY S - ATMOSFÉRA Schématické znázornění přeměny anorganických sloučenin síry pevážně biochemické redukce (desulfurikace) S II o II 2 S S O IV 2 S O VI 2 S O biochemická nebo i 2 chemická oxidace(sulfurikace) 4 Chemismus síry v atmosféře Formy výskytu sloučenin síry v jednotlivých složkách ŽP ANORGANICKÉ SLOUČENINY S - ATMOSFÉRA Koncentrace SO 2 v atmosféře ANORGANICKÉ SLOUČENINY S - ATMOSFÉRA OXID SIŘIČITÝ (SO 2 ) transformace v atmosféře FOTOLÝZA SO 2 přímá fotooxidace h * SO ν 2 SO2 + O2 SO+ O r (%.h -1 ) < 0,4; t > 100 dnů SO2 + RH R SOH REAKCE S RADIKÁLY SO2 + OH produkty r (%.h -1 ) = 0,5 SO2 + OH2 produkty r (%.h -1 ) < 0,04 SO2 + RO2 produkty r (%.h -1 ) < 0,4 př. SO2 OH H2SO OH + H2SO4 t = 12 dnů t > 100 dnů t > 11 dnů REAKCE V KAPALNÉ FÁZI heterogenní oxidace v kapkách oblaků a srážek S IV + 1 2O2 SO 4 r (%.h -1 ) = t = dnů S IV + O SO4 + O2 r (%.h -1 ) = 0,06 t = 75 dnů + H O SO H O r (%.h -1 ) = 4,1 t = 1 den S IV heterogenní katalytická oxidace v kapkách oblaků a srážek IV 1 Mn 2+,Fe + S + r (%.h -1 ) = 1,2 t =,5 dnů 2O2 SO 4 + H 2SO HSO + H SO2 + H2O H2SO H2 SO4 + OH HSO + H2O 2 + H2SO SO + H SO + 1 2O2 SO4 HETEROGENNÍ KATALYTICKÁ OXIDACE (těžké kovy) na tuhých částicích popílky v dýmových vlečkách r (%.h -1 ) = 22 t = 0,2 dnů přirozený aerosol r (%.h -1 ) = 0,1 t = 40 dnů 11

12 ANORGANICKÉ SLOUČENINY S ANORGANICKÉ SLOUČENINY DUSÍKU Formy výskytu S(IV) v závislosti na ph A)HYDROSFÉRA NH, NH + 4 AMONIAKÁLNÍ DUSÍK NO - 2 DUSITANY NO - DUSIČNANY OCN - KYANATANY CN - KYANIDY B)ATMOSFÉRA OXIDY DUSÍKU SO 4 Ivan Holoubek, CSc., RECETOX Masarykova Univerzita Brno ANORGANICKÉ SLOUČENINY N formy výskytu TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY STRATOSFÉRA transport denitrifikace fixace ASIMILACE TROPOSFÉRA spalování ukládání transport ukládání PŮDA a MOŘE fixace dusíku Ivan Holoubek, CSc., RECETOX Masarykova Univerzita Brno Houserová P., Janák K., Kubáň P., Pavlíčková J., Kubáň V.: Chemické formy rtuti ve vodních ekosystémech vlastnosti, úrovně, koloběh a stanovení, Chemické listy 100, , 2006 Kupec, Jan. Toxikologie. Vyd. 1. Brno: Vysoké učení technické, Fakulta technologická ve Zlíně, 1999, 176 s. ISBN SO 4 AMONIFIKACE NITRIFIKACE Schéma hlavních přeměn sloučenin dusíku DENITRIFIKACE FIXACE ZDROJE TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY v půdách VÝSKYT KOVŮ V PŮDÁCH PŘÍRODNÍ ~ vulkanická činnost zvětrávání hornin uvolňování ze sedimentů z rozkladu org. hmoty v okolí rudných nalezišť Příklad: výtoky ze skládek zemědělské splachy splachy z městských aglomerací ANTROPOGENNÍ těžba a zpracování rud ~ Fe, Zn, Hg, As, Se, Mn, Cu hutní průmysl ~ Al, Cr, Mo, Ni, Pb, V těžba uhlí ~ Fe, Al, Mn, Ni, Cu, Zn strojírenství, povrch. úprava kovů ~ Cr, Cu, Ni, Zn, Cd, Fe, Al chemický průmysl ~ Fe, Al, W, Mo, Zn, Pb, Cu, Hg barvy, laky, pigmenty ~ Hg, Cr, Pb, Zn, Ti, Al, Ba, Sr, Mn, As, Se buničina, papír ~ Ti, Zn, Al, Ba, Sr, Cr, Se, Cu, Hg zpracování kůží ~ Cr, Al, Fe textilní průmysl ~ Cu, Zn, Cr, Pb, Fe polygrafický průmysl ~ Zn, Cr, Ni, Cd, Cu, Pb elektrotechnika ~ Ag, Se, Ge, Mn, Ni, Pb, Cu, Hg spalování uhlí ~ As, Ti, Al, Ge, Se, Hg, Be, Zn Mo, Ni, Pb, Sb spalování topných olejů ~ V, Ni, Zn, Cu pesticidy ~ Hg, As, Cu, Zn, Ba průmyslová hnojiva ~ Cd, Mn, As koroze potrubí ~ Fe, Pb, Cu, Ni, Zn, Cr automobilová doprava ~ Pb 12

13 TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY Hg Vliv půdních podmínek na přístupnost prvků rostlinami půdní podmínky přístupnost ph snadná střední oxidační < Cd, Zn, Co, Cu, Ni Mn, Hg, V oxidační > 5 Cd, Zn Mo, Se, Sr, Te, V oxidační (+Fe) > 5 žádný Cd, Zn redukční > 5 Se, Mo, As Cd, Zn, Cu, Mn, Pb, Sr redukční (+ H 2 S) > 5 žádný Mn, Sr Log K O/W některých elektroneutrálních molekul sloučenin Hg Sloučenina HgCl 2 (aq) Hg(OH) 2 (aq) Hg o (aq) CH HgCl CH HgOH (CH ) 2Hg log K O/W 0,52-1, 0,62 0,2-1,15 2,26 Prvek Pevnost vazby vybraných toxických kovů (1 velmi slabá, 5 velmi silná) pevnost vazby pevná vazba humus jíl sesquioxidy nad ph při Eh 7 (mv) (např. Al 2 O ) Pozaďové koncentrace speciací Hg v ng/l Typ vody Lokalita MeHg Hg 2+ Tot Hg Odpadní Španělsko 14 ± ± ± 14 Zn 2 5,5 0 až Mořská Španělsko 60 ± ± ± 8 Cd 4 2 6,0 0 až Rašelištní Švédsko SV 0,48 0, Pb až Jezerní Bajkal 0,002 0,16 0,14 2,02 0,14 2,18 Cu 5 4 4,5 0 až Potoční Aljaška 0,04 0,2 0,1 1,4 0,14 1,6 Ni ,5 0 až - 00 Ledovec Antarktida 0,14 0,8 0,97 TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY Hg PŘEMĚNY SLOUČ. Hg PROBÍHAJÍCÍ VE SLOŽKÁCH VODNÍHO EKOSYSTÉMU ATMOSFÉRA OXIDACE / REDUKCE OZONEM ZA PŮSOBENÍ OH H 2 O 2 CHLORNANEM ORG. PEROXOSLOUČENINY NEBO RADIKÁLY TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY Pb PŘEMĚNY SLOUČ. Pb VE VODNÍM EKOSYSTÉMU - příklad max. O 2 min. O 2 K O M P L E X A C E Pb 2+ PbL ΣCO 2 KOMPLEXACE L H 2 S (aq) OXIDACE SRÁŽENÍ PbHCO (CO ) 2 Pb Fe III EPS Fe III - EPS OXIDACE SRÁŽENÍ ŘASY BAKTERIE REDUKCE ROZPOUŠTĚNÍ SO 4 H 2 S (aq) Fe 2+ HYDROSFÉRA BIOTRANSFORMACE SEDIMENTACE SEDIMENTACE Pb 2+ L PbL BIOTRANSFORMACE KOMPLEXACE KOMPLEXY S Cl a OH SEDIMENT REDUKCE ROZPOUŠTĚNÍ ΣCO 2 CH 4 SEDIMENT ZDROJE As TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY As TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY As EKOCHEMICKÉ REAKCE As Lokalita obsah mg/kg nekontaminované půdy zlatonosná ložiska - Afrika ATMOSFÉRA ( CH) 2AsOOH As minerální vody (Ida Běloves) 0,740 O 2 O 2 Přírodní zdroje As HYDROSFÉRA ( CH ) As ( CH ) AsH 2 TRIMETHYLARSEN DIMETHYLARSEN AEROBNÍ / AEROBNÍ TRANSFORMACE HAsO S HAsS 4 OH S 2 ( x) H x AsO4 ( x) H x AsO CH AsO(OH) 2 ( CH) 2 AsOOH As 2 S 5 ARSENIČNAN ARSENITAN KYS. METHYLARSENOVÁ KYS. DIMETHYLARSINOVÁ BAKTERIÁLNÍ REDUKCE BAKTERIÁLNÍ METHYLACE PEDOSFÉRA 1

14 TOXICKÉ (TĚŽKÉ) KOVY As TRANSFORMACE As V OCEÁNECH RIZIKOVÉ PRVKY Platinové kovy HYDROSFÉRA ŘASY LIPIDY OBSAHUJÍCÍ ARSEN Koncentrace PTK ve vybraných environmentálních matricích (v letech 2007 ČR, 2000 Švédsko, 200 Řecko) ARSENOBETAIN VZOREK MĚSTO/STÁT LOKALITA OBSAH PTK Živočichové hnízda, sever Švédska krev ptáčat sokola stěhovavého Pt:,44 ng/g 1 Pd: 1,2 ng/g 1 Rh: 0,67 ng/g 1 Silniční prach Madrid, Španělsko hlavní silniční okruh, centrum města Pt: 220,0 ng/g 1 Rh: 74,0 ng/g 1 SEDIMENT KUMULACE V RYBÁCH Půda Athény, Řecko dálnice, Athény - Thessaloniky Pt: 141,1 Pd: 125,9 ng/g 1 ng/g 1 FREONY PESTICIDY II vzorec CFCl CF 2 Cl 2 CHF 2 Cl CF 2 Cl-CFCl CF 2 Cl-CF 2 Cl CF -CF 2 Cl CF 2 ClBr CF Br CCl CCl -CH X< 215nm CF2Cl 2 + hν CF2Cl + Cl Cl + O ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 Fotochemické štěpení dichlordifluormethanu (freon 12) sloučenina označení CFC-11 (freon 11) CFC-12 (freon 12) CFC-22 (freon 22) CFC-11 (freon 11) CFC-114 (freon 114) CFC-115 (freon 115) H-1211 (halon 1211) H-101 (halon 101) tetrachlórmethan methylchloroform životnost v troposféře [roky] 75 76, ,5 8,5 Ivan Holoubek, CSc., RECETOX Masarykova Univerzita Brno Vlček V., Pohanka M. Environmentální aspekty užití organofosforových a karbamátových pesticidů schválených k užití v České Republice, Chemické listy 105, , 2011 Hajšlová J., Kocourek V. Osud prostředků pro ochranu rostlin v potravním řetězci člověka, Výzkumná zpráva VVF-05-0, Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha, 2004 SO 4 PESTICIDY II PESTICIDY II ALDICARB zakázaný od 200 PIRIMICARB povolený v ČR (2011) DIAZINON zakázaný od 2004 DIMETHOAT povolený v ČR 2011 Fyziálně chemické vlastnosti vybraných pesticidů Pesticid rozpustnost v H 2O mg/dm Tlak nasycených par mpa log K ow log K oc t 1/2 [dny] Fyziálně chemické vlastnosti vybraných pesticidů organofosforové acefát (20 C) 0,226 (24 C) -0,89 x 2 Pesticid rozpustnost v H 2 O mg/dm Tlak nasycených par mpa log K ow log K oc t 1/2 [dny] diazion 60 (20 C) 12 (25 C), Karbamáty dimethoát 20 (20 C) 0,25 (25 C) 0, aldicarb 4,9 (20 C) 1 (20 C) 0,05 x x fenitrothion 21 (20 C) 15 (20 C),4 x carbaryl 120 (20 C) 0,041 (2,5 C) 1,59 x 7,14 14

15 PESTICIDY II PESTICIDY II CARBARYL Parathion a jeho degradační produkty (organofosforová sl.) 15