OBSAH:
8. VYBRANÉ TOXIKANTY
1. Persistentní organické polutanty 2. Radionuklidy
ORGANOCHLOROVANÉ PESTICIDY (OCPs)
8.1. PERSISTENTNÍ ORGANICKÉ POLUTANTY (POPs)
Hexachlorhexan (HCH)
DDT a jeho metabolity
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
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)
Monitorování POPs
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
Centre of Excellence
Dlouhodobý monitoring persistentní persistentních organických polutantů polutantů Aktivity Centra RECETOX Studie Liberecko; pasivní pasivní vzorková vzorkování Ivan Holoubek, Jana Klánová, Pavel Čupr, Petr Anděl, Milan Sáňka RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@ holoubek@ recetox.muni recetox.muni..cz; cz; http://recetox.muni http://recetox.muni..cz Prezentace KÚ KÚ Liberecké Liberecké ho kraje Praha, 18/01/2007
UNEP – Stockholm Convention on POPs, POPs, May 17, 2004
Koncentrace Σ PAHs ve volné volném ovzduší ovzduší (ng/PUF ng/PUF filtr) pasivní pasivní vzorková vzorkování 2005 - 2006 (28/12/05 – 27/12/06)
The ‘Dirty Dozen’
3
Koncentrace Σ PCBs ve volné volném ovzduší ovzduší (ng/PUF ng/PUF filtr) pasivní pasivní vzorková vzorkování 2005 - 2006 (28/12/05 – 27/12/06)
Koncentrace Σ PCBs v pů půdě (ng/g) ng/g)
Koncentrace Σ PAHs v pů půdě (ng/g) ng/g)
Koncentrace benzo(a) pyrenu v pů benzo(a)pyrenu půdě (ng/g) ng/g)
Koncentrace Σ DDT v pů půdě (ng/g) ng/g)
Koncentrace Σ DDT v pů půdě (ng/g) ng/g)
4
Koncentrace PAH v jehlič jehličí (ng/g) ng/g)
Vyhodnocení obsahů sledovaných látek v půdách extrémní hodnoty
odlehlé hodnoty mim-max medián BOX =25-75 percentil
1. Liberecko, lesní půda, organický horizont 2. Liberecko, lesní půda, první minerální horizont humusový 3. Liberecko – trvalé travní porosty, minerální horizont humusový 4. Město Liberec a okolí – trvalé travní porosty minerální horizont humusový 5. Tanvald - trvalé travní porosty minerální horizont humusový 6. Česká Lípa - trvalé travní porosty minerální horizont humusový
Vyhodnocení obsahů sledovaných látek v půdách - POPs B enz o(a)py ren
S um a 16 P A H
600
10000
500
8000
400
u g . k g -1
u g . k g -1
6000 300
200
4000
2000 100 0
0
-100
1
2
3 4 K U LT U R A
5
-2000
6
1
2
S um a P C B
3 4 K U LT U R A
5
6
Je to důsledek záchytu dálkově přenášených polutantů na vegetačních orgánech na exponovaných lokalitách.
HCH
22
70
20 60 18 16
50
14 40 u g . k g -1
u g . k g -1
12 10
30
8 20 6 4
V nadložních horizontech půd horských lesních ekosystémů byly zjištěny zvýšené obsahy mědi, olova, rtuti, molybdenu a z POPs benzo(a)pyrenu a sumy PAHs.
10
2 0
8.2. RADIONUKLIDY
0 -2
1
2
3 4 K U LT U R A
5
-10
6
1
2
14000
7
12000
6
10000
5
8000
4
6000 4000
5
6
3 2
2000
1
0 -2000
3 4 K U LT U R A
HCB 8
u g . k g -1
u g . k g -1
DDT 16000
0
1
2
3 4 K U LT U R A
5
6
-1
1
2
3 4 K U LT U R A
5
6
Imisní zátěž se projevuje i na obohacení minerálního horizontu těchto půd. Obsahy olova v minerálním 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 radionuklidu za jednotku času jednotkou 1 Becquerel /Bq/
1 Bq = s-1
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
používána pro popis radioaktivity ploch a těles s obsahem radionuklidů (tj. zářičů) - plošná aktivita - měrná hmotnostní aktivita - měrná objemová aktivity
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 Commission on 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
ORIENTAČNÍ SCHEMA CITLIVOSTI RŮZNÝCH DRUHŮ NA OZÁŘENÍ (řádové hodnoty dávkového ekvivalentu, který přežije polovina ozářených jedinců) [Sv] 10000
1000
2000
virus tabákové mozaiky
1000
měňavka, vosa
200
hlemýžď
40
bakterie
100
10
15
pstruh
8 5,6
krysa
3 2,4
člověk
myš
koza
1
ENDOKRINNÍ SOUSTAVA ES
ORIENTAČNÍ SCHÉMA POROVNÁNÍ POTENCIÁLNÍCH DÁVEK A LIMITŮ RADIAČNÍ OCHRANY [Sv]
LIMITY
POTENCIÁLNÍ DÁVKY
101 > 3 Sv
akutní nemoc
z ozáření
100 > 500 mSv/rok
lékařsky zjistitelné účinky záření
10-1 dávkový limit pro pracovníky se zářením
50 mSv/rok
10-2
dávkový limit pro obyvatelstvo
limit pro uvolnění do ŽP se souhlasem SÚJB
úroveň „zanedbatelné dávky“
1 mSv/rok
10-3
250 µSv/rok
7-8 mSv
CT vyšetření hrudníku
2,5 mSv/rok
„typické“ přírodní pozadí
500 µSv
dávka, která nebude u úložišť RAO překročena
10 µSv/rok
současný příspěvek od všech jaderných zařízení
10-4
10-5
RTG snímek plic
250 µSv/rok
Obr. 2
PŘÍSPĚVKY OZÁŘENÍ
OZÁŘENÍ ZE SKLADU PALIVA
7
8.2.2. Jaderně palivový cyklus
LIŠEJNÍK – SOB - ČLOVĚK
JADERNĚ PALIVOVÝ CYKLUS
URANOVÝ PRŮMYSL
těžba a zpracování uranové rudy
obohacování uranu a výroba paliva
jaderná elektrárna zpracování a ukládání odpadů
HRAD RALSKO
STRÁŽ POD RALSKEM
hornická těžba Stráž pod Ralskem
chemická těžba
8
CHEMICKÁ ÚPRAVNA
HORNICKÁ TĚŽBA URANU HLUBINNÝ DŮL
CHEMICKÁ ÚPRAVNA
ruda
ODKALIŠTĚ
loužení kyselinou sírovou, separace uranu
vyloužená ruda odpad
odkaliště
povrch nepropustná vrstva
chemická úpravna
uranonosná vrstva
HORNICKÁ TĚŽBA URANU HLUBINNÝ DŮL
CHEMICKÁ ÚPRAVNA
ruda
Odkalistě
ODKALIŠTĚ 99 % původní radioaktivity
loužení kyselinou sírovou, separace uranu
vyloužená ruda
nepropustná vrstva
uranonosná vrstva
Rekultivační vrstvy
Využití pneumatik
biologicky oživitelná vrstva 0,2 m
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)
CHEMICKÁ STANICE (separace uranu)
povrch
povrch kontaminace okolí
nepropustná vrstva
uranonosná vrstva
nepropustná vrstva
uranonosná vrstva
OKOLÍ JE TEMELÍN
JADERNÁ ELEKTRÁRNA
10
JE TEMELÍN
SCHEMA JE
JADERNÉ PALIVO
ŘÍZENÁ ŠTĚPNÁ REAKCE
TŘÍDĚNÍ RADIOAKTIVNÍCH ODPADŮ TŘÍDĚNÍ PODLE RŮZNÝCH HLEDISEK
NAKLÁDÁNÍ S ODPADY
a
Skupenství: plynné, kapalné, pevné
b
Původce
PRAKTICKÉ TŘÍDĚNÍ PODLE EVROPSKÉ KOMISE
PEVNÉ RADIOAKTIVNÍ ODPADY
jaderná energetika
1
přechodné
- do 5 let uvolnitelné do prostředí
institucionální odpady c
Složení: radionuklidové + chemické 2.1
d
Aktivita: velmi nízko
e
nízko
Poločas rozpadu
středně
vysoce aktivní
2
krátkodobé T1/2<30 roků
nízko a středně aktivní (nízká produkce tepla)
krátkodobé
2.2
dlouhodobé T1/2>30 roků
dlouhodobé
f
Produkce tepla
nízká
3
vysoce aktivní (vysoká produkce tepla)
vysoká
Obr. 1
11
nízko a středně aktivní z jaderné energetiky
vysoce aktivní a vyhořelé jaderné palivo
vysoce aktivní odpady
vyhořelé jaderné palivo
úprava u původců
úložiště Bratrství
sběrné a zpracovatelské středisko
úložiště Richard
úprava v JE Dukovany JE Temelín
úložiště Dukovany
úprava a skladování u původců umístění u reaktorů
sklad VJP JE Dukovany JE Temelín
hlubinné úložiště
možnosti využití v budoucnosti
UMÍSTĚNÍ HLAVNÍCH LOKALIT SOUVISEJÍCÍCH KONCEPCÍ NAKLÁDANÍ RAO A VJP
Řež Bratrství
Hostim Skalka
JE Dukovany
JE Temelín
Vysvětlivky: NÍZKO A STŘEDNĚ AKTIVNÍ ODPADY
VYHOŘELÉ JADERNÉ PALIVO
úložiště - v provozu
jaderný reaktor - experimentální
- uzavřené
- energetika
sklad VJP
přepracování VJP
- v provozu - v přípravě
zbylé odpady
energetické využití
S
Richard
STRATEGIE Z HLEDISKA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ
KATEGORIE ODPADŮ
institucionální lékařství, průmysl
uvolnění do životního prostředí
Řízené uvolňování
skladování u původců do dosažení uvolňovací úrovně
přechodné
Dlouhodobá izolace
ZÁKLADNÍ SCHEMA KONCEPCE NAKLÁDÁNÍ S RADIOAKTIVNÍMI ODPADY
- záložní lokalita transmutace VJP Obr. 11
SKLAD VYHOŘELÉHO PALIVA
SCHÉMA MULTIBARIÉROVÉHO SYSTÉMU HLUBINNÉHO ÚLOŽIŠTĚ Bariéry, které by musely radionuklidy překonat, aby se dostaly do životního prostředí 5
4
3
Horninové prostředí
(min. 500 m pod zemí)
Zásypové materiály
(silná sorbční
schopnost)
Úložný kontejner
(hermetický, ušlechtilá ocel silné stěny)
2
Povlak palivových kazet
1
Vlastní chemická forma odpadu (keramický nebo
(zirkonium) – vysoká korozní odolnost
kovový materiál)
5 1,2
4
Obr. 10
OZÁŘENÍ ZE SKLADU PALIVA
ULOŽIŠTĚ BRATRSTVÍ
12
ULOŽIŠTĚ RICHARD
ULOŽIŠTĚ DUKOVANY
ČERNOBYL
JADERNÁ HAVÁRIE
ČERNOBYL Plán
ČERNOBYL Průběh experimentu: 25.4. v 1hod – začalo snižování výkonu reaktoru
•25.4.1986 bylo zahájeno plánované odstavení 4. bloku v 13 h – energetický dispečink přerušil experiment • 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
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 přetlakován tak, 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
