Upload
others
View
16
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
144HZP 1. přednáška
1
Složky životního prostředí 144HZP - Havárie v životním prostředí
Garant: Ing. Bronislava Rohanová
Web: kzei.fsv.cvut.cz
PRŽP 1
Životní prostředí
• Životní prostředí • 1967 - UNESCO „… část světa, kterou organismus používá, pozměňuje a které se musí i
přizpůsobovat, aby nezahynul.“
• 1992 - … to, co vytváří přirozené podmínky existence organismů včetně člověka a je předpokladem jejich dalšího vývoje
• Zákon 17/1992 Sb. o ŽP - definuje základní pojmy (životní prostředí, znečišťování, ekosystém, ekologická újma ....).
Stanoví práva a povinnosti občanů a podnikatelských subjektů ve vztahu k životnímu prostředí.
• Zákon č.114/1992 Sb. o ochraně přírody a krajiny - účelem je ... „přispět k udržení a obnově přírodní rovnováhy v krajině, k ochraně rozmanitostí forem života, přírodních hodnot a krás a k šetrnému hospodaření s přírodními zdroji."
• zákon č.244/1992 Sb. o hodnocení vlivů na životní prostředí – EIA - stanovuje, jaké stavby, činnosti, koncepce a výrobky musí ve svém přípravném stádiu projít zhodnocením - EIA
144HZP 1. přednáška
2
Životní prostředí Abiotická složka
• Neživá součást přírody
• Vzduch
• Půda
• Voda
PRŽP 1
Životní prostředí Biotická složka
• Živá hmota = všechny živé organismy• Buňka
• Organismus
• Populace
• Společenstvo
HZP
144HZP 1. přednáška
3
Životní prostředí Ekosystém
• abiotická + biotická složka
• v prostoru a čase ve vzájemných interakcích
PRŽP 1
OZDUŠÍ
144HZP 1. přednáška
4
Ovzduší - atmosféra• Vzdušný obal Země
• Ochranná funkce• Kosmické záření
• Reabsorpce UV – stabilizace teploty – skleníkový efekt
• Obsahuje kyslík - život
• Základní dělení – dle teploty
• Další dělení : • elektrického náboje
• intenzity promíchávání vzduchu
• tření o Zemský povrch
Vertikální členění atmosféry
TROPOSFÉRA
STRATOSFÉRA O3
MEZOSFÉRA
EXOSFÉRA
144HZP 1. přednáška
5
9
Složení atmosféry
+ voda ve všech skupenstvích
+ znečišťující příměsi
plyn %
dusík 78,08
kyslík 20,95
argon 0,93
oxid uhličitý 0,03
neon 18,18 x 10-4
helium 5,25 x 10-4
metan 2 x 10-4
krypton 1,14 x 10-4
oxid dusný 0,5 x 10-4
vodík 0,5 x 10-4
xenon 0,087 x 10-4
ozon 0 – 0,07 x 10-4
oxid siřičitý 0 – 1 x 10-4
oxid dusičitý 0 – 0,02 x 10-4
Kyslík
Cyklus:- klíčem je fotosyntéza 6CO2 + 6H2O + energie→ C6H12O6 + 6O2 prováděná zelenými rostlinami, intenzita závisí na množství světla, teplotě, množství CO2, dalších živinách (zejména N, P)- opačný proces je dýchání, v menší míře rozpad organické hmoty
ATMOSFÉRA
BIOSFÉRA
LITOSFÉRA
DÝCHÁNÍ, ROZKLADFOTOSYNTÉZA
DEPONOVÁNÍ („POHŘBÍVÁNÍ“)ZVĚTRÁVÁNÍ
144HZP 1. přednáška
6
Složení atmosféry
prašný aerosol (PM)- vazba TK i org. látek - frakce PM10
skleníkové plyny (CO2, metan, N2O, CFC)
oxidy síry (SO2) bakteriální činnost, spalování fosilních paliv
oxidy dusíku (NOx) přirozeně - N2O, antropogenně NO → NO2 (auta)
uhlovodíky (VOC) – součást automobilových zplodin
freony (halogenderiváty uhlovodíků), CFC
troposférický ozon
oxid uhelnatý (CO) – nedokonalé spalování
Znečišťující látky v atmosféře:
lokální – znečištění ovzduší měst a průmyslových oblastí
regionální – znečištění spodní vrstvy ovzduší celých územních celků až částí kontinentů
globální – znečištění volné atmosféry, které se projevuje ve změně jejího složení jako celku
144HZP 1. přednáška
7
13
Lokální znečištění ovzduší
emise
imise
– škodliviny z prům. výrob, dopravy, atd. zatěžující ovzduší (kg/h)
– koncentrace škodliviny v ovzduší ohrožující danou oblast, dána imisními limity a hygienickými předpisy (mg/m3)
X
14
Lokální znečištění ovzduší
SMOG = smoke + fog
144HZP 1. přednáška
8
15
Lokální znečištění ovzduší
ZIMNÍ SMOG
LETNÍ SMOG
Londýnský, redukční
Losangelský, oxidační
bezvětří, inverze
bezvětří, jasné, horké počasí
NOx, SO2, CO, toxické kovy, uhlovodíky, prach
NOx, ozon
nemoci horních cest dýchacích
pálení očí, dýchací obtíže, malátnost
16
Prach a jeho význam
= tuhé částice s rychlostí při volném pádu v plynném prostředí menší než rychlost volného pádu
- hrubý >50µm, jemný 1-50µm, velmi jemný <1µm
přírodní (vulkanický, mořský solný, biol. původu, kosmický, dým z lesních požárů, ..)
umělý (doprava, spalování, zemědělství, kouření, výroba, ..)
144HZP 1. přednáška
9
17
Význam přírodního prachu
Kosmický prach v zemské atm. – clonivý účinek – ovlivnění klim. poměrů
Mořský solný prach – úloha kondenzačních jader
Rostlinný pyl, spóry hub – alergie
Mikroorganismy – nemoci dých. cest
18
Škodlivé účinky umělých prachů
- na rostliny (ucpávání pórů) a živočichy (včelstva)
- na budovy
- na člověka – dýchací potíže, přenos mikroorg., deprese – snížená intenzita osvětlení
cesty působení na lidský org.:
pokožka
trávicí soustava
dýchací soustava – frakce PM10
144HZP 1. přednáška
10
19
Podmínky pro vznik smogových situací
teplotní inverze – rychle chladnoucí povrch země po západu slunce, nižší teplota a větší hustota vzduchu při povrchu země ⇒ stabilita ovzduší
- podmínky pro inverzi: bezvětří, mlha, nízká oblačnost → hromadění škodlivin v přízemní vrstvě
20
Sledování kvality ovzduší u nás
- 97 stanic provozovaných ČHMÚ + stanice jiných organizací
- ukazatele sledované ve většině stanic:
- ukazatele sledované jen někde:
Automatizovaný imisní monitoring - AIM
NOx
CO
PM10
ozon
SO2
VOC
- kdy jsou nejvyšší koncentrace:
ZIMA LÉTO
SO2 PM10 CO VOCNOx NOx ozon
144HZP 1. přednáška
11
21
Sledování kvality ovzduší u nás
Imisní limity
podle zákona o ochraně ovzduší 201/2012 Sb. a vyhlášky č. 330/2012 Sb., o způsobu posuzování a vyhodnocení úrovně znečištění, rozsahu informování veřejnosti o úrovni znečištění a při smogových situacích
1. Imisní limity pro ochranu zdraví a maximální počet jejich překročení
2. Imisní limity pro ochranu ekosystémů a vegetace
3. Imisní limity pro ochranu zdraví – celkový obsah v PM10
4. Imisní limit pro troposférický ozon
NOx
COPM10
O3
SO2 benzenNO2 PM2,5 Pb
SO2
As Cd Ni benzo(a)pyren
22
Sledování kvality ovzduší u nás
Imisní limity pro ochranu zdraví a maximální počet jejich překročení
Znečišťující látka Doba průměrováníMez pro posuzování [ µg/m3] Imisní limit
[ µg/m3]dolní horní
SO2
1 hodina - -350
max 24x za rok
24 hodin50
max 3x za rok75
max 3x za rok125
max 3x za rok
NO2
1 hodina100
max 18x za rok140
max 18x za rok200
max 18x za rok
kalendářní rok 26 32 40
PM10
24 hodin25
max 35x za rok35
max 35x za rok50
max35x za rok
kalendářní rok 20 28 40
PM2,5 kalendářní rok 12 17 25
Pb kalendářní rok 0,25 0,35 0,5
CO max. denní 8hod. klouzavý průměr 5 000 7 000 10 000
benzen kalendářní rok 2 3,5 5
144HZP 1. přednáška
12
23
Co dnes dýcháme?
http://www.chmi.cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/P1_0_Home
24
Znečištění ovzduší podle rozsahu vlivu
lokální – znečištění ovzduší měst a průmyslových oblastí
regionální – znečištění spodní vrstvy ovzduší celých územních celků až částí kontinentů
globální – znečištění volné atmosféry, které se projevuje ve změně jejího složení jako celku
144HZP 1. přednáška
13
25
Znečištění ovzduší regionálního rozsahu
Kyselý déšť
- pH pod 5,6
- extrémy: pH 2,0 (Wheeling, USA, 1978), u nás - pH od 4,0
- velké ohrožení celého životního prostředí –vzdušný přenos tisíce km
- sledování chemie ovzduší od 40. let 20. století – Skandinávie – růst kyselosti srážek a přenos emisí ze střední a západní Evropy –mezinárodní vzdušná konvence 1979
Acidifikující polutanty a jejich zdroje: SO2 a NOx
144HZP 1. přednáška
14
27
stupně acidifikace:
1) lehce zvětrávající geologické podloží: rychlá neutralizace vody - voda má vysoký obsah hydrouhličitanů – neutralizují vzrůst H+ = vysoká pufrační kapacita prostředí, nedochází k trvalému poklesu pH, avšak: ubývání hydrouhličitanů ⇒ snižování pufrační kapacity
- nedochází k biologickým změnám v nádrži
2) pokles hydrouhličitanů - nestačí neutralizovat H+, pH začíná klesat, během roku velké výkyvy pH – masové úhyny ryb, kritická situace za dešťových období
- pH po určitou dobu v roce 5,5
3) trvalá hodnota pH 4,5 – už neklesá, ionty Al3+ a humusové látky pufrují další snižování pH, narůstá obsah Al v acidifikovaných vodách (silně toxický pro vodní organismy)
- změna charakteru ekosystému, malý počet org. (rašeliník), zdánlivě čistá, průhledná voda (z 5 m až na 20 m průhlednost)
28
- rozhodující množství emisí SO2 a NOx - z méně než 5% zemského povrchu (Evropa, část severní Ameriky, průmyslové oblasti Číny a Japonska) - zde překročení přirozené produkce více než pětkrát
- regionální problém - antropogenní sloučeniny síry mají střední dobu setrvání v ovzduší přibližně 2 dny - odstranění z ovzduší až tisíce kilometrů od zdroje; NOx rychleji než SO2
144HZP 1. přednáška
15
Znečištění ovzduší regionálního rozsahu
Důsledky kyselých srážek
1. acidifikace vody, půdy
2. vliv na vegetaci – zánik mechů, lišejníků, poškození lesních porostů
3. technické a technologické problémy
koroze stavebních materiálů
znehodnocení kulturních památek
problémy v úpravnách vody
30
lokální – znečištění ovzduší měst a průmyslových oblastí
regionální – znečištění spodní vrstvy ovzduší celých územních celků až částí kontinentů
globální – znečištění volné atmosféry, které se projevuje ve změně jejího složení jako celku
Znečištění ovzduší podle rozsahu vlivu
144HZP 1. přednáška
16
Dva hlavní globální problémy:
Globální oteplování (skleníkový efekt)
Poškozování ozonosféry
ve spodních vrstvách troposféry
ve stratosféře
hypotéza, zdá se být pravděpodobná
skutečný, potvrzený problém
možnost obnovení původní rovnováhy
není možné obnovení původního stavu
32
hlavní příčiny obou problémů:
- látky, které nejsou polutanty v pravém slova smyslu
- plyny přirozeně se vyskytující bez lokálních toxických účinků: vodní pára, CO2, N2O, CH4
- inertní látky: freony
- vlivem antropogenní činnosti - zvýšení přirozených koncentrací
144HZP 1. přednáška
17
33
Skleníkový efekt
sluneční záření
změna vlnové délky
část záření prochází
většina se odráží zpět k Zemi
sklo:
H2O, CO2, CH4, N2O
vodní pára - bez ní pokles teploty na Zemi o 20°C
ostatní skleníkové plyny - CO2 aj.
Skleníkové plyny
Znečištění ovzduší globálního rozsahu
freony; 8%
ozon; 12%
oxid dusný; 5%
methan; 15%
oxid uhličitý; 60%
PODÍL OSTATNÍCH SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ NA SKLENÍKOVÉM EFEKTU
144HZP 1. přednáška
18
Produkce skleníkových plynů
Znečištění ovzduší globálního rozsahu
Průmysl, doprava
emise CO2 – spalování fosilních paliv (uhlí, ropa)
Zemědělství
emise CO2 – odlesňování pro zisk půdy
emise CH4 – dobytek
emise N2O – hnojení
36
Antropogenní růst CO2 (v Gt)
144HZP 1. přednáška
19
37
Intergovermental panel on Climate Change
38
Koncentrace CO2 v atmosféře - měsíční průměry (havajská observatoř Mauna Loa)http://gnosis9.net/koncentrace.php
144HZP 1. přednáška
20
Dopady zesílení skleníkového efektu
změna klimatu Země:
povodně, hurikány, extrémní výkyvy počasí (ovlivnění mořských proudů)
šíření tropických nemocí
zaplavování pobřežních nížin stoupající hladinou oceánů
nedostatek vody v suchých oblastech
40
Mezinárodní snahy o zastavení růstu skleníkových plynů
Kjótský protokol
prosinec 1997
2001 - prováděcí dodatky
říjen 2004 - ratifikace dostatečného počtu států - možnost vstupu v platnost
signatáři: země EU, Japonsko, Kanada, Rusko, Čína, Indie, Brazílie, JAR, atd. – přes 140 zemí, od roku 2007 i Austrálie
bojkot: USA
závazek: do 2012 snížení emisí CO2 o 5,2% v průměru (EU o 8%)
nutnost: snížení 60-80%
144HZP 1. přednáška
21
41
4242
Znečištění ovzduší globálního rozsahu
Mezinárodní snahy o zastavení růstu skleníkových plynů
144HZP 1. přednáška
22
43
11 000 zařízení ze sektorů energetiky, výroby oceli a železa, cementu a vápna, celulózy a papíru, sklo-keramického průmyslu, chemického průmyslu, rafinérií a letecké přepravy
Mezinárodní emisní obchodování – EMISE SKLENÍK. PLYNŮ
31 států světa
EMISNÍ POVOLENKY, EMISNÍ KREDITY
PROGRAM ZELENÁ ÚSPORÁM
Znečištění ovzduší globálního rozsahu
Mezinárodní snahy o zastavení růstu skleníkových plynů
44
Rámcová úmluva OSN o změně klimatu – Pařížská dohoda
• Klimatická konference 2015 v Paříži
• Omezení emisí skleníkových plynů po roku 2020 (návaznost na Kjótský protokol)
• schválena 195 smluvními stranami, 169 ji již ratifikovalo
• Stanovuje závazky všech smluvních stran, včetně Číny, USA či Indie
• Donald Trump 1. června 2017 oznámil odstoupení USA od dohody
Největšími producenty CO2 jsou Čína (30 %) a USA (15 %)
144HZP 1. přednáška
23
45
Rámcová úmluva OSN o změně klimatu – Pařížská dohoda
Účel dohody:
a) Udržení nárůstu globální průměrné teploty výrazně pod hranicí 2 °C oproti hodnotám před průmyslovou revolucí a úsilí o to, aby nárůst teploty nepřekročil hranici 1,5 °C oproti hodnotám před průmyslovou revolucí, a uznání, že by to výrazně snížilo rizika a dopady změny klimatu;
b) Zvyšování schopnosti přizpůsobit se nepříznivým dopadům změny klimatu a posilování odolnosti vůči změně klimatu a nízkoemisního rozvoje způsobem, který neohrozí produkci potravin;
c) sladění finančních toků s nízkoemisním rozvojem odolným vůči změně klimatu. „Všechny země musí usilovat dosažení globálního zlomu v emisích skleníkových plynů co nejdříve“.
46
Rámcová úmluva OSN o změně klimatu – Pařížská dohoda
Nástroje plnění dohody:
- Každá smluvní strana bude pravidelně předkládat svoje vnitrostátně stanovené národní příspěvky (INDC), ve kterých stanoví svoje závazky snižování emisí skleníkových plynů (první příspěvky předloženy 187 státy v 2015)
- Doposud předložené INDC nejsou dostačující pro splnění cíle omezení nárůstu teploty ⇒stanoveny pravidelné pětileté revize – mají vést k navyšování ambice jednotlivých států a postupnému snížení emisí na požadovaný objem
- Smluvní strany musí do roku 2020 prezentovat své emisní závazky, nízkoemisní strategie a plány do roku 2050. Rozvojové země musí připravit strategie, plány a akce pro svůj nízkoemisnírozvoj…. , vyspělé státy mají do roku 2020 vytvořit finanční mechanismus, pomocí kterého bude poskytnuto nejméně 100 miliard dolarů ročně na podporu opatření na ochranu klimatu v rozvojových zemích, a nastavit nový cíl financování opatření proti změně klimatu po roce 2025
144HZP 1. přednáška
24
Znečištění ovzduší globálního rozsahu
Poškozování ozonosféry
Ozon O3 ve stratosféře – záchyt škodlivého UV záření
Přirozený vznik a zánik v rovnováze
ALE
ČLOVĚK – freony, hydroxylové radikály, oxid dusnatý…???
nejvíce postižené území:
Antarktida, v zimě a na jaře (srpen, září) - nízká teplota, oblačnost - izolace ozon-destruujících látek, tma
48
ozonová díra:
Měření tloušťky vrstvy ozonu
Spektrometry z družic, pozemních stanic, letadel
jednotka: DU - Dobsonova jednotka ∼ vrstva ozonu tlustá 0,01mm při 1013 hPa a 15°C
průměrná tloušťka: 310 DU
pod 200 DU
144HZP 1. přednáška
25
49
50
144HZP 1. přednáška
26
51
Ochrana ozonové vrstvy:
březen 1985 - Vídeňská úmluva o ochraně ozonové vrstvy
září 1987 - Montrealský protokol o látkách porušujících ozonovou vrstvu -omezování výroby a použití těchto látek
Londýnský, Kodaňský a Pekingský dodatek (1990, 1992 a 1999) - zákaz výroby a dovozu některých látek
u nás:
Zákon č. 180/2007 Sb., ze dne 7. června 2007, kterým se mění zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší a změně některých dalších zákonů (zákon o ochraně ovzduší), ve znění pozdějších předpisů, s účinností od 01.září 2007.
PŮDA
144HZP 1. přednáška
27
PŮDA• Pedosféra
• Vznikla zvětráváním zemské kůry a z organických zbytků – půdotvorné faktory a podmínky půdotv. procesu
• Faktory – působí při vzniku půd přímo
• Podmínky půdotvorných procesů – ovlivňují faktory
• Faktory
• mateční hornina
• podnebí
• biologické faktory - organismy
• podzemní voda• člověk
PRŽP 1
� Podmínky
�reliéf
�čas
PŮDA
• Dynamický, stále se vyvíjející živý systém
• Životní prostředí půdním organismům
• Stanoviště planě rostoucí vegetace i kulturním plodinám
• Regulátorem koloběhu látek
• Úložiště
• Zdroj potenciálně rizikových látek
144HZP 1. přednáška
28
PŮDA
• Obsahuje všechna skupenství – trojfázový systém
• Pevné 50-55%
• Kapalné 20-30%
• Plynné 25-30%
56
Složky půdy: Pevná fáze:
Anorganická (minerální) edafon (živá)
Organické hmota humus (odumřelá)
Voda (půdní roztok)
Plyny - půdní vzduchvysoký obsah CO2 (rozkladné procesy, dýchání kořenů) nízký obsah O2
optimální poměr voda : vzduch 1:1 (pro rostliny)
144HZP 1. přednáška
29
Kontaminace půd - Lokální
• způsobena: • průmyslovými aktivitami (těžba a zpracování nerostů, ukládání odpadů)
• skládky
• haváriemi s úniky toxických látek
Kontaminace půd - Difúzní
• způsobena: • atmosférickou depozicí - prům. a dopr. emisí (dálkový přenos)
• plošné zemědělské a průmyslové praktiky (aplikace odpadních kalů, hnojiv a pesticidů)
• vstup rizikových prvků a persistentních organických polutantů do půdy
144HZP 1. přednáška
30
Degradace půd
• místně tzv. setrvalé – dlouhodobé
• ohrožuje žijící organismy a podzemní vody:
• Chemické
• Agrochemikáliemi - hnojiva, biocidy• cizorodými látkami organického a anorganického původu – havárie - kyselé
deště, ropné látky, toxické látky, aromatické a chlorované uhlovodíky a další NL
• Biologické
• úbytek humusu a půdního edafondu
• choroboplodné mikroorganismy, exkrementy a odumřelými těly
Degradace půd
• Fyzikální degradace
• degradace půdní struktury pedokompakce ⇒ potenciální ohrožení dalších půdních funkcí:
• pokles pórovitosti
• pokles schopnost infiltrace
• omezení růstu rostlin
• pokles biologické aktivity
• zvýšené riziko vodní eroze a záplav
• v hlubších vrstvách půdy - obtížně vratný proces
• radioaktivita
144HZP 1. přednáška
31
61
EROZE Podíl kategorií potenciálního ohrožení zemědělské půdy ČR vodní erozí (databáze BPEJ)
půdy bez ohrožení
25%
půdy náchylné26%
půdy mírně ohrožené
17%
půdy ohrožené10%
půdy silně ohrožené
8%
půdy nejohroženější
14%
62
EROZEPodíl kategorií potenciálního ohrožení zemědělské půdy ČR větrnou erozí (databáze BPEJ)
půdy bez ohrožení
81%
půdy náchylné5%
půdy mírně ohrožené
6%
půdy ohrožené5%
půdy silně ohrožené
1%
půdy nejohroženější
2%
144HZP 1. přednáška
32
KONTAMINACE PŮDY
Nejdůležitější zdroje znečištění půd
• uhlovodíky
• rozpouštědla
• pesticidy
• olovo a ostatní těžké kovy
výskyt zátěží souvisí se stupněm industrializace a intenzitou používání chemikálií
Velmi často se do půdy dostávají ropné uhlovodíky z protržených podzemních nádrží (benzen, ethylbenzen, toluen, xylen, alkany, alkeny, atd.)
Metody likvidace kontaminovaných půd
• Klasický způsob – odtěžení a dle kontaminantu řízené uložení či spalování• Nákladné
• Ztráta úrodné půdy
• Péče o úložiště
• Nové metody – remediace
• pro aplikaci – potřeba znát:
• povaha kontaminantu – forma – riziko biologické dostupnosti
• rozsah kontaminace – plocha, objem, možný transport
• požadovaná remediační úroveň a časový horizont (úplná dekontaminace, či ponechání pozaďových hodnot)
144HZP 1. přednáška
33
Metody likvidace kontaminovaných půd - Remediace
• Ex – situ• odtěžení
• odvoz
• agresivní ošetření
• fyzikálně-chemické postupy
• In – situ
• dbát na potenciální riziko další kontaminace a šíření
• fyzikálně-chemické postupy
• biologické postupy
PRŽP 1
BIOREMEDIACE
Biologické procesy
• Biologická dostupnost kontaminantu
• Mikroorganismy – metabolizují polutanty -
bakterie – r. Pseudomonas
• jednoduché aromatické organické látky– P. veronii
• polyaromatické uhlovodíky (PAU) – P. Alcaligenes
• toluen – P. mendocina
• organická rozpouštědla a ropné látky - P. putida
• kyanidy – P. pseudoalcaligenes – zdroj N
• Rostliny
144HZP 1. přednáška
34
VODA
VODA
• je základní složkou životního prostředí a nezbytnou podmínkou života na Zemi
• Hydrosféra
• Pokrývá přes 2/3 zemského povrchu
• 97% - slaná voda
• 3% - sladká � Zásobníky� Atmosféra� Moře a oceány� Pevnina
� Led a sníh� Podzemní� Povrchová
� stojatá� tekoucí
� Biota
144HZP 1. přednáška
35
VODA
• Voda je všude• Atmosféra
• Pedosféra
• Hydrosféra
• Vše je tvořeno z vody• lidský organismus
• živočichové
• rostliny
• kameny
• Změny v obsahu vody• dle podmínek okolí
• věk
• druh
• pohlaví
VODA
• Dělení dle původu• Přírodní
• Atmosférická
• Podzemní
• Povrchová
• Biosférická
• Odpadní – splašková, průmyslová
• Použití (jakosti)• Pitná
• Užitková
• Provozní
144HZP 1. přednáška
36
Znečištění vod – Bodové zdroje
• Splaškové odpadní vody• ČOV• Dešťové oddělovače
• Průmyslové odpadní vody
• Černá zaústění
Znečištění vod – Nebodové zdroje
• Plošné - nesprávné a nadměrné využívání krajiny – splachem, rozstřikem, atmosférickou depozicí
• Atmosférická depozice
• Erozně-transportní procesy – N, P, splaveniny, pesticidy
• Zastavěná území – trativody, nedokonalé odvodnění
• Staré ekologické zátěže – bývalé průmyslové závody
� Skládky – technická zařízení k odstranění odpadů trvalým a řízeným uložením do země
� Zemědělství – nezajištěná polní hnojiště, chlévy, stáje, pastviny a další pozemky
144HZP 1. přednáška
37
Znečištění vody• Fyzikální
• mechanické - splaveniny, nerozpuštěné látky, zákal, sedimenty
• tepelné
• radioaktivita
• Chemické• živiny• pesticidy
• toxické kovy
• ropné látky
• detergenty
• polyaromatické uhlovodíky
• farmaka
• Biologické• fekálie - bakterie
• sinice
• nepůvodní druhy
Znečištění vod – Eutrofizace
• přirozená• antropogenně indukovaná• zvýšený přísun živin (P, N) – nadměrný rozvoj sinic a zelených řas - rozklad
intracelulárních látek – vyčerpání kyslíku, toxicita
• Sinice – konkurenční výhody + pomalu rostoucí organismus + obrovský rezervoár v ekosystému → vodní květ
• Akinety (spory): po rozpadu vlákna přežívají v bahně, dokud nenastanou opět příznivé podmínky, pak z nich vyroste nové vlákno
• Heterocyty: umožňují sinicím vázat vzdušný dusík, což může být při jeho nedostatku ve vodě cenná konkurenční výhoda; omezením přísunu N tedy sinice omezit nelze
• Vegetativní buňky: obsahují plynové měchýřky, tzv. aerotopy, které jim umožňují měnit polohu ve vodním sloupci
• PRODUKCE ŠIROKÉHO SPEKTRA tzv. CYANOTOXINŮ• exémy, astma, játra, ledviny, střevo, mozek, embryotoxicita, karcinogenita
144HZP 1. přednáška
38
PŘÍTOK x PROCESY V RYBNÍCE
ROSTLINYRYBÍ OBSÁDKA
SEDIMENT
FOSFORredukce, změna složení obnova
chemické ošetření
Znečištění vod – Acidifikace
• snižování pH v důsledku zvyšování kyselosti srážek
• nenápadný proces bez vizuálních projevů
• úhyn ryb bez zjevné příčiny → uvolňování toxických prvků z podloží do vody – např. Al
• Kyseliny uvolňují do vody H+
1. voda s obsahem HCO3- schopnost neutralizace – pH se nesnižuje, ale
postupně se snižuje neutralizační kapacita
2. zbylé HCO3- již nestačí neutralizovat – výkyvy pH během roku – úhyn ryb za
deště (pH klesá nárazově pod 5,5)
3. trvalý pokles pH na 4,5 – uvolňují se z podloží Al3+
• zabraňují dalšímu poklesu pH
• silně toxické – změna struktury společenstva – průzračná voda leč slabé oživení
144HZP 1. přednáška
39
Znečištění vod – Toxicita• přirozená
• jedovaté meziprodukty rozkladu organických látek
• sulfan, hydroxylamin, amoniak
• antropogenní • odpadní vody
• atmosférická depozice
• z kontaminovaných půd
• havárie
TĚŽKÉ KOVY
• asi 40 prvků s hustotou >5 tm-3
• v nízkých koncentrací – esenciální prvky
• vyšší koncentrace – projev toxicity – denaturace enzymů, bílkovin, ovlivnění propustnosti buněčných membrán
Znečištění vod – ropné látky
• Ropné látky
• složení: • uhlík 84-87%,
• vodík 11-14%,
• síra 4 - 7%,
• kyslík a dusík každý až 1%
• kovy – hlavně Na, Mg, S, V, Ni
• Rafinované ropné látky jsou většinou toxičtější než surová ropa
• Teplomilné druhy ryb a korýšů - méně citlivé než jejich příbuzné druhy chladných vod
• Karcinogenita
• Embryotoxicita
144HZP 1. přednáška
40
Znečištění vod - „emerging pollutants“= látky denního použití, tj. léky, kosmetika, mycí prostředky…, též Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs)
• Patří mezi mikropolutanty (výskyt v koncentracích do 100 µg/l)
• jejich chování i zdroje jsou odlišné od tradičních polutantů
• jejich vliv na ryby a vodní organismy je zatím málo prozkoumaný
• rozložení rizika pro vodní organismy je také odlišné od tradičních znečišťujících látek
79
Rámcové skupiny emerging pollutants1. Stopové organické látky (PPCP + ED)
- rezidua farmak
- prostředky osobní péče a chemikálie z domácností
- endogenní disruptory – hormony
- Vedlejší a konečné produkty biotransformací
2. Mikročástice, zejména mikročástice plastů
- kosmetika, čistící prostředky
3. Patogeny
- viry, bakterie, protozoa – rezistence vůči ATB
80
144HZP 1. přednáška
41
Rizika spojená s výskytem PPCP a ED
• Zdraví organismů žijících ve vodním prostředí
• Reprodukce a diverzifikace společenství vodních organismů
• Zdraví lidské populace:
• Pitná voda??
• Konzumace vodních živočichů
81
Cesty PPCP do ŽP
82
144HZP 1. přednáška
42
Cesty PPCP od člověka do prostředí
Orální aplikace:
• se stolicí
• vyloučení z krevního oběhu přes ledviny a játra
83
primární látka +metabolity
Nitrožilní aplikace:
• přes ledviny a játrave formě konjugátů, jejich dekonjugace v kanalizaci, ČOV
Dermatologická aplikace:
• šedá voda z koupelen, praček
Vyhozené léky:
• skládka, záchod
MIKROČÁSTICE V KOSMETICE
84
• drobné, barevné umělohmotné kuličky s průměrem menším než 1milimetr
• v řadě produktů na osobní hygienu: v zubních pastách, peelingech, šamponech a v sprchových gelech
144HZP 1. přednáška
43
Mikročástice v kosmetice
85
K ČEMU??
• šetrně vyčistíme zuby či odstraníme odumřelé buňky z horní vrstvy pokožky
• statisíce v jedné tubě či lahvičce
• procházejí ČOV ⇒ do vod ⇒ do vodních org. ⇒ do člověka
Mikročástice v kosmetice
86
• 2013 New York: každý rok z OV v New Yorku do okolních přírodních vod až 19 tun mikročástic ⇒ první světový zákaz výroby a prodeje výrobků obsahujících plastové mikročástice
• 2016 následovala Kalifornie
• Evropa: Rakousko, Holandsko, Belgie a Švédsko 2015 iniciátory zákazu kosmetických výrobků s obsahem mikročástic na území Evropské unie - dosud usnesení nebylo přijato
• první v Evropě: 2016 Velká Británie
144HZP 1. přednáška
44
FARMAKA• velmi široká skupina látek
• Přibližně 1200 je látek registrovaných pro humánní medicínu Státním ústavem pro kontrolu léčiv
• Další sloučeniny jsou povoleny ve veterinární medicíně
• Jsou primárně vyráběna a používána pro léčbu lidí či zvířat, toxicita je nežádoucí –jsou testovány vedlejší účinky
• Ryby a vodní organismy nejsou cílová skupina - mají jiný metabolismus než savci
87
• u farmak nejsou významné přímé toxické účinky, ale jiné
• přítomnost antibiotik nebo antivirotik v ŽP způsobuje vývoj rezistence bakterií a virů
• analgetika, antidepresiva a další psychicky aktivní látky ovlivňují chování ryb
• přítomnost farmak indukuje chemický stres a může způsobit až histopatologické změny
• ovlivnění pohlaví ryb –hormony a syntetické hormony používané jednak jak antikoncenpce, ale také pro léčbu rakoviny či osteoporózy
• komplexní ovlivnění ekosystému
88
Nežádoucí účinky farmak
144HZP 1. přednáška
45
Legislativa
• Směrnice o vodě WFD 2000/60/EC, Příloha X – Seznam 33 prioritních látek v oblasti vodní politiky (těžké kovy, pesticidy, chlorované uhlovodíky, PAU…)
• Přezkum Seznamu prioritních látek každé 4 roky
• Náhrada seznamu X – Směrnice EP a R 2008/105/ES o normách environmentální kvality
• Přezkum seznamu 2012 ⇒ doporučené nové látky k zařazení – estradiol, diklofenak ⇒ návrh změny seznamu ale bez léčiv a hormonů
• Seznam součástí Nař. 401/2015 Sb. – Příloha 6, 46 látek bez léčiv a hormonů
89
Legislativa
• Seznam sledovaných látek (Watch list)– Směrnice 2013/39/EU, kterou se mění směrnice 200/60/ES a 2008/105/ES, co se týče prioritních látek v obl. vodní politiky
• Cíl: shromáždit údaje z monitorování pro účely snazšího stanovení vhodných opatření s cílem řešit rizika, která uvedené látky představují
90
144HZP 1. přednáška
46
Watch list - emerging water pollutants
91
ANTIBIOTIKA
92
144HZP 1. přednáška
47
Antibiotika
93
• prostředky proti mikroorganismům – bakteriím
• vytváření odolnosti vůči lékům – přirozený proces
• nadbytečné a zbytečné užívání ATB = rezistentní bakterie, ATB bez účinku
• víc než polovina světové produkce ATB – zemědělství ⇒mutace bakterií, při přenosu na člověka imunní vůči lidské léčbě
Antibiotika
94
Každý rok zemře v Evropě 25 tisíc lidí v důsledku infekce vyvolané bakterií rezistentní k antibiotikům. Mezi nesprávné užívání antibiotik patří především jejich užití při chřipce a nachlazení, snižování dávky, nedodržování předepsaného intervalu dávkování atd.
144HZP 1. přednáška
48
Antibiotika
95
Hlavní hygienik ČR:
„Bakterie odolné vůči antibiotikům se staly nevítanou, ale běžnou součástí nemocničního prostředí, kde zvyšují nemocnost a úmrtnost pacientů, jakož i průměrnou délku pobytu v nemocnici. Studie ukazují, že až 50 % indikací antibiotik je nadbytečných a propagace pravidel vysvětlujících správné zacházení s antibiotiky může významně přispět k omezení jejich spotřeby“
HORMONY
96
144HZP 1. přednáška
49
Důkazy o vlivu hormonů na vodní organismy
97
Kanada:
Karen Kidd - sedmiletý experiment v izolovaném jezeru na západě kanadské provincie Ontario: do vody přidáván hormon 17alfa-ethynylestradiol
Výsledky studie:
U samců sledované střevle Pimephales promelas -rychlá změna pohlaví, změna varlat na vaječníky u samců, snížená plodnost samic
• po dvou letech pokusu - prudký pokles počtu střevlí, populace zkolabovala
• změna ekosystému: vymizeli pstruzi živící se střevlemi, přemnožil se hmyz, který byl potravou střevlí
Důkazy o vlivu hormonů na vodní organismy
98
144HZP 1. přednáška
50
Trend ve spotřebě farmak - EU
99
„Nové“ polutanty ve vodách vyhlídky do budoucnosti
Klimatické změny vedou k suššímu podnebí ⇒ nižší naředění OV, zhoršení dostupnosti povrchové vody
100
Větší tlak na využití přečištěné OVPř. Izrael –odtok z ČOV využit pro chov ryb a k zavlažování
Stabilní farmaka (např. karbamazepin) - zpět až do člověka??