OBSAH: 8. VYBRANÉ TOXIKANTY 1. Persistentní organické polutanty 2. Radionuklidy 8.1. PERSISTENTNÍ ORGANICKÉ POLUTANTY (POPs) ORGANOCHLOROVANÉ PESTICIDY (OCPs) Hexachlorhexan (HCH) q pesticid širokého použití q 1961 1972 výroba ve Spolaně Neratovice q obchodní název LINDAN (gama-hch) q relativně stálý, lipofilní povahy q mikrobiálním rozkladem vznikají trichlorbenzeny a tetrachlorbenzeny q nyní používání v ČR zakázáno q klasifikován jako toxická látka, nebezpečná pro životní prostředí DDT a jeho metabolity q první syntéza už 1874 q používán od roku 1939 q rozšíření během války boj proti hmyzu q po válce univerzální insekticid s požerovým a kontaktním účinkem q zákaz v ČR od roku 1974 q pokles v ŽP pomalý q poločas rozpadu 8 15 let q jeho metabolity: -DDD (dichlordifenyldichlorethan) -DDE (dichlordifenyldichlorethen) q metabolity jsou rovněž toxické q působení neurotoxický a hepatotoxický 1
Hexachlorbenzen(HCB) q široké rozšíření jako průmyslová chemikálie q při výrobě vznikají jako nečistoty dioxiny q výroba ve Spolaně Neratovice zastaven 1968 q fungicid a dezinfekční prostředek q pomalý rozklad v životním prostředí q potenciální karcinogen pro člověka POLYCHLOROVANÉ BIFENYLY Polychlorované bifenyly (PCBs) q skupina 209 izomerů, počet atomů chlóru 1 až 10 q syntetizovány 1881, výroba od 1929 q v Československu výroba v CHEMKO Strážské zastavena od 1984 q olejovité až voskovité látky výborných technických vlastností (stabilita, nehořlavost, vysoký elektrický odpor ) q nebezpečnost PCB zjištěna až v 70. letech q potenciální karcinogeny DIOXINY Dioxiny q PCDD polychlorované dibenzodioxiny PCDF polychlorované bibenzofurany q látky vznikající při splování látek za přítomnosti chlóru a při některých chemických výrobách q vysoce toxické v malých množstvích POLYAROMATICKÉ UHLOVODÍKY 2
Polyaromatické uhlovodíky (PAHs) q tvořené 2 nebo více kondenzovanými benzenovými jádry q karcinogenní a mutagenní účinky q zdroje přírodní (lesní požáry) q zdroje antropogenní spalovací procesy, automobilová doprava Monitorování POPs Monitorování POPs Centre of Excellence Dlouhodobý monitoring persistentních organických polutantů Aktivity Centra RECETOX Studie Liberecko; pasivní vzorkování Ivan Holoubek, Jana Klánová, Pavel Čupr, Petr Anděl, Milan Sáňka RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox. recetox.muni.cz; http://recetox.muni muni.cz Prezentace KÚK Libereckého kraje Praha, 18/01/2007 UNEP Stockholm Convention on POPs, May 17, 2004 The Dirty Dozen Koncentrace Σ PAHs ve volném m ovzduší (ng/puf filtr) pasivní vzorkování 2005-2006 (28/12/05 27/12/06) 3
Koncentrace Σ PCBs ve volném m ovzduší (ng/puf filtr) pasivní vzorkování 2005-2006 (28/12/05 27/12/06) Koncentrace S PCBs v půdě p (ng/g) Koncentrace S PAHs v půdě p (ng/g) Koncentrace benzo(a) (a)pyrenu v půdě p (ng/g) Koncentrace S DDT v půdě p (ng/g) Koncentrace S DDT v půdě p (ng/g) 4
600 500 400 300 200 100 0-100 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0-2 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0-2000 Benzo(a)pyren 1 2 3 4 5 6 KULTURA Suma PCB 1 2 3 4 5 6 KULTURA DDT 1 2 3 4 5 6 KULTURA 10000 8000 6000 4000 2000 0-2000 70 60 50 40 30 20 10 0-10 8 7 6 5 4 3 2 1 0-1 Suma 16 PAH 1 2 3 4 5 6 KULTURA HCH 1 2 3 4 5 6 KULTURA HCB 1 2 3 4 5 6 KULTURA Koncentrace PAH v jehličí (ng/g) Vyhodnoceníobsahů sledovaných látek v půdách extrémní hodnoty odlehléhodnoty mim-max medián BOX =25-75 percentil 1. Liberecko, lesní půda, organický horizont 2. Liberecko, lesní půda, první minerální horizont humusový 3. Liberecko trvalétravní porosty, minerální horizont humusový 4. Město Liberec a okolí trvalétravní porosty minerální horizont humusový 5. Tanvald -trvalétravní porosty minerální horizont humusový 6. ČeskáLípa -trvalétravní porosty minerální horizont humusový Vyhodnoceníobsahů sledovaných látek v půdách -POPs ug.kg -1 ug.kg -1 ug.kg -1 ug.kg -1 Vnadložních horizontech půd horských lesních ekosystémů byly zjištěny zvýšenéobsahy mědi, olova, rtuti, molybdenu a zpops benzo(a)pyrenu a sumy PAHs. Je to důsledek záchytu dálkově přenášených polutantů na vegetačních orgánech na exponovaných lokalitách. Imisní zátěž se projevuje i na obohacení minerálního horizontu těchto půd. 8.2. RADIONUKLIDY ug.kg -1 ug.kg -1 Obsahy olova vminerálním horizontu lesních půd překračují hodnoty preventivních obsahů stanovených pro půdy. Typy radioaktivního záření q alfa = 2 protony + 2 neutrony -malá pronikavost -velká ionizační schopnost 8.2.1. Radioaktivita q beta = elektrony vysílané z jádra -střední pronikavost -střední ionizační schopnost q gama = krátkovlnné elektromagnetické záření -velká pronikavost -malá ionizační schopnost 5
TYPY ZÁŘENÍ Základní pojmy Radioaktivita = schopnost některých atomových jader se samovolně přeměnit (rozpadat) Ionizující záření = záření, které způsobuje při průchodu látkou ionizaci, tj. přeměnu neutrálních atomů na elektricky nabité částice (ionty) Radioizotop = nestabilní, samovolně se přeměňující izotop chemického prvku (Izotopy = atomy jednoho prvku, lišící se nukleonovým číslem mají stejný počet protonů, ale různý počet neutronů) Charakteristika zářiče Aktivita radionuklidu= počet radioaktivních přeměn jednotlivého radionukliduza jednotku času jednotkou 1 Becquerel /Bq/ 1 Bq = s -1 používána pro popis radioaktivity ploch a těles s obsahem radionuklidů (tj. zářičů) -plošná aktivita - měrná hmotnostní aktivita - měrná objemová aktivity Charakteristika zářiče Poločas rozpadu = doba, za kterou se rozpadne polovina původního množství atomů u jednotlivých radionuklidů se liší v rozsahu mnoha řádů: miliardy let zlomky sekundy Charakteristika přijaté dávky Dávka = střední energie sdělená ionizujícím zářením látce, vztažená na hmotnost látky jednotkou 1 Gray /Gy/ 1 Gy = J/kg Charakteristika přijaté dávky Dávkový ekvivalent: - vychází z přijaté dávky - modifikuje tuto hodnotu tak, aby co nejvíce odpovídala pravděpodobnosti biologického účinku - vyjadřuje míru nebezpečnosti přijatého záření pro člověka jednotkou 1 Sievert /Sv/ 1 Sv= J/kg 6
Zásady radiační ochrany Mezinárodní komise pro radiologickou ochranu (ICRP International Commissionon Radiological Protection) 1. žádná praxe nesmí být přijata, pokud její zavedení nepovede k pozitivnímu přinosu, prokazatelně převyšujícímu negativní důsledky 2. veškeré ozáření musí být udržováno na tak nízké úrovni, jak je to rozumně dosažitelné z ekonomických a sociálních hledisek (tzv. princip ALARA) 3. dávkový ekvivalent pro jednotlivce nesmí překročit stanovené limity 10000 1000 100 10 ORIENTAČNÍSCHEMA CITLIVOSTI RŮZNÝCH DRUHŮ NA OZÁŘENÍ (řádovéhodnoty dávkového ekvivalentu, který přežije polovina ozářených jedinců) [Sv] 2000 1000 200 40 15 8 5,6 3 2,4 virus tabákové mozaiky měňavka, vosa hlemýžď bakterie pstruh krysa myš člověk koza 1 ENDOKRINNÍ SOUSTAVA ORIENTAČNÍ SCHÉMA POROVNÁNÍ POTENCIÁLNÍCH DÁVEK A LIMITŮ RADIAČNÍ OCHRANY ES LIMITY [Sv] 10 1 POTENCIÁLNÍ DÁVKY >3 Sv akutní nemoc z ozáření 10 0 >500 msv/rok lékařsky zjistitelné účinky záření dávkový limit pro pracovníky se zářením 50 msv/rok 10-1 10-2 7-8 msv CT vyšetření hrudníku 2,5 msv/rok typické přírodní pozadí dávkový limit pro obyvatelstvo 1 msv/rok 10-3 500 µsv RTG snímek plic limit pro uvolnění do ŽP se souhlasem SÚJB 250 µsv/rok 10-4 250 µsv/rok dávka, která nebude u úložišť RAO překročena úroveň zanedbatelné dávky 10-5 10 µsv/rok současný příspěvek od všech jaderných zařízení Obr. 2 PŘÍSPĚVKY OZÁŘENÍ OZÁŘENÍ ZE SKLADU PALIVA 7
8.2.2. Jaderně palivový cyklus LIŠEJNÍK SOB - ČLOVĚK JADERNĚ PALIVOVÝ CYKLUS těžba a zpracování uranové rudy URANOVÝ PRŮMYSL obohacování uranu a výroba paliva jaderná elektrárna zpracování a ukládání odpadů HRAD RALSKO STRÁŽ POD RALSKEM hornická těžba Stráž pod Ralskem chemická těžba 8
HLUBINNÝ DŮL HORNICKÁ TĚŽBA URANU CHEMICKÁ ÚPRAVNA ODKALIŠTĚ CHEMICKÁ ÚPRAVNA ruda loužení kyselinou sírovou, separace uranu vyloužená ruda odpad odkaliště povrch nepropustná vrstva chemická úpravna uranonosná vrstva HLUBINNÝ DŮL HORNICKÁ TĚŽBA URANU CHEMICKÁ ÚPRAVNA ODKALIŠTĚ Odkalistě ruda loužení kyselinou sírovou, separace uranu 99 % původní radioaktivity vyloužená ruda nepropustná vrstva uranonosná vrstva Rekultivační vrstvy biologicky oživitelná vrstva 0,2 m Využití pneumatik krycí vrstva z inertního materiálu 0,5-0,8m drenážní vrstva-kamenivo 0,2 m izolační prvek- minerální těsnění 3 x 0,2 m, nebo bentonitové rohože upravené podloží, svahy a převarované pláže odkaliště (Dokumentace EIA) 9
Využití pneumatik CHEMICKÁ TĚŽBA vyluhovací pole chemická stanice CHEMICKÁ TĚŽBA URANU roztok kyseliny sírové CHEMICKÁ TĚŽBA - kontaminace roztok kyseliny sírové CHEMICKÁ STANICE (separace uranu) povrch nepropustná vrstva CHEMICKÁ STANICE (separace uranu) kontaminace okolí povrch nepropustná vrstva uranonosná vrstva uranonosná vrstva OKOLÍ JE TEMELÍN JADERNÁ ELEKTRÁRNA 10
JE TEMELÍN SCHEMA JE JADERNÉ PALIVO ŘÍZENÁ ŠTĚPNÁ REAKCE TŘÍDĚNÍ RADIOAKTIVNÍCH ODPADŮ NAKLÁDÁNÍ S ODPADY a TŘÍDĚNÍ PODLE RŮZNÝCH HLEDISEK Skupenství: plynné, kapalné, pevné PRAKTICKÉ TŘÍDĚNÍ PODLE EVROPSKÉ KOMISE PEVNÉ RADIOAKTIVNÍODPADY b Původce jaderná energetika institucionální odpady 1 přechodné -do 5 let uvolnitelné do prostředí c d Složení: radionuklidové + chemické Aktivita: velmi nízko nízko středně vysoce aktivní 2 nízko a středně aktivní (nízká produkce tepla) 2.1 krátkodobé T1/2<30 roků e Poločas rozpadu krátkodobé dlouhodobé 2.2 dlouhodobé T1/2>30 roků f Produkce tepla nízká vysoká 3 vysoce aktivní (vysoká produkce tepla) Obr. 1 11
ZÁKLADNÍ SCHEMA KONCEPCE NAKLÁDÁNÍ S RADIOAKTIVNÍMI ODPADY přechodné skladování u původců do dosažení uvolňovací úrovně uvolnění do životního prostředí Řízené uvolňování UMÍSTĚNÍHLAVNÍCH LOKALIT SOUVISEJÍCÍCH KONCEPCÍNAKLÁDANÍ RAO A VJP S KATEGORIE ODPADŮ nízko a středně aktivní vysoce aktivní a vyhořelé jaderné palivo institucionální lékařství, průmysl z jaderné energetiky vysoce aktivní odpady vyhořelé jaderné palivo umístění u reaktorů úprava u původců sběrné a zpracovatelské středisko úprava v JE Dukovany JE Temelín úprava a skladování u původců sklad VJP JE Dukovany JE Temelín možnosti využití v budoucnosti úložiště Bratrství úložiště Richard úložiště Dukovany hlubinné úložiště Dlouhodobá izolace STRATEGIE Z HLEDISKA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Richard Řež Bratrství Hostim JE Temelín Vysvětlivky: NÍZKO A STŘEDNĚ AKTIVNÍODPADY úložiště -v provozu -uzavřené Skalka JE Dukovany VYHOŘELÉ JADERNÉ PALIVO jaderný reaktor -experimentální -energetika energetické využití přepracování VJP transmutace VJP zbylé odpady Obr. 11 sklad VJP -v provozu -v přípravě -záložní lokalita SKLAD VYHOŘELÉHO PALIVA SCHÉMA MULTIBARIÉROVÉHO SYSTÉMU HLUBINNÉHO ÚLOŽIŠTĚ Bariéry, které by musely radionuklidy překonat, aby se dostaly do životního prostředí 5 Horninové prostředí zemí) (min. 500 m pod 4 Zásypovémateriály schopnost) (silná sorbční 3 Úložný kontejner (hermetický, ušlechtilá ocel silné stěny) 2 Povlak palivových kazet (zirkonium) vysoká korozní odolnost 1 Vlastní chemická forma odpadu (keramický nebo kovový materiál) 5 1,2 4 Obr. 10 OZÁŘENÍ ZE SKLADU PALIVA ULOŽIŠTĚ BRATRSTVÍ 12
ULOŽIŠTĚ RICHARD ULOŽIŠTĚ DUKOVANY ČERNOBYL JADERNÁ HAVÁRIE Plán ČERNOBYL 25.4.1986 bylo zahájeno plánované odstavení 4. bloku před odstavením měl být proveden běžný experiment měl ověřit, jestli elektrický generátor po rychlém ostavení páry bude schopen při svém setrvačném doběhu ještě zhruba 40 sekund napájet čerpadla havarijního chlazení ČERNOBYL Průběh experimentu: 25.4. v 1hod začalo snižování výkonu reaktoru v 13 h energetický dispečink přerušil experiment v 23 h pokračování experimentu ale jinou nepřipravenou směnou v 23:10 chyba operátora, prudké snížení výkonu, reaktor v nestabilním stavu měl být okamžitě odstaven, ale bylo rozhodnuto pokračovat za každou cenu vytáhli z aktivní zóny tolik regulačních tyčí, že nezbyla rezerva na manipulaci v tomto stavu je provoz zakázán operátoři ale pokračovali dál 13
ČERNOBYL vznikly problémy s udržení tlaku páry, v této situaci by zasáhly automatické havarijní systémy, operátoři je však zlikvidovali 26.4. v 01:22 si nechali operátoři počítačem vypsat stav reaktoru. Viděli, že počet regulačních tyčí odpovídá necelé polovině povolené hodnoty měli okamžitě reaktor odstavit opět se rozhodli pokračovat dál v 01:23 se dopustili poslední osudové chyby. Zablokovali havarijní signál, který by po uzavření přívodu páry automaticky odstavil reaktor (v rozporu s plánem chtěli mít možnost experiment opakovat) ČERNOBYL v 01:23:40 se operátoři pokusili zasunout regulační tyče ty však byly téměř všechny vytaženy z aktivní zóny v 01:23:44 došlo krátce po sobě ke dvěma mohutným výbuchům, reaktor byl přetlakovántak, že pára při první explozi zvedla horní betonovou desku o váze 1000 t do reaktoru vnikl vzduch, reakcí vodní páry s rozžhaveným grafitem vznikl vodík, který explodoval a rozmetal do okolí část aktivní zóny (uvolnily se asi 4 % radioaktivity) v 02:20 byl požár lokalizován a za další 3 hodiny uhašen (za cenu života 31 hasičů) reaktor pracoval v nestabilním stavu a katastrofa se neodvratně blížila v reaktoru rychle rostla teplota a tlak páry 14