VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ FACULTY OF CHEMISTRY INSTITUTE OF CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF ENVIRONMENTAL PROTECTION
EKOTOXIKOLOGICKÉ HODNOCENÍ VZORKŮ Z POŽÁŘIŠŤ ECOTOXICOLOGICAL EVAULATION SAMPLES FROM BURNT-OUT AREA
DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS
AUTOR PRÁCE
Bc. ADÉLA PASÍRBKOVÁ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2011
MVDr. HELENA ZLÁMALOVÁ GARGOŠOVÁ, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně Fakulta chemická Purkyňova 464/118, 61200 Brno 12
Zadání diplomové práce Číslo diplomové práce: Ústav: Student(ka): Studijní program: Studijní obor: Vedoucí práce Konzultanti:
FCH-DIP0516/2010 Akademický rok: 2010/2011 Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí Bc. Adéla Pasírbková Chemie a technologie ochrany životního prostředí (N2805) Chemie a technologie ochrany životního prostředí (2805T002) MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D.
Název diplomové práce: Ekotoxikologické hodnocení vzorků z požářišť
Zadání diplomové práce: 1) Zpracování literární rešerše 2) Výběr vhodných testů ekotoxicity 3) Stanovení ekotoxikologických hodnot LC50 (IC50, EC50) u vzorků z požářišť 4) Posouzení environmentálních rizik požárů
Termín odevzdání diplomové práce: 13.5.2011 Diplomová práce se odevzdává ve třech exemplářích na sekretariát ústavu a v elektronické formě vedoucímu diplomové práce. Toto zadání je přílohou diplomové práce.
------------------------------------------------------------------Bc. Adéla Pasírbková MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D. doc. Ing. Josef Čáslavský, CSc. Student(ka) Vedoucí práce Ředitel ústavu
V Brně, dne 15.1.2011
----------------------prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. Děkan fakulty
ABSTRAKT PĜi požárech dochází þasto k hoĜení rĤznorodého materiálu. Vzniká mnoho produktĤ hoĜení, které mohou nepĜíznivČ ovlivnit životní prostĜedí. NejþastČji detekovanými slouþeninami jsou oxid uhliþitý, oxid uhelnatý, oxid siĜiþitý, sulfan, kyanovodík, nitrózní plyny a také organické slouþeniny, které mají nepĜíznivé úþinky na organismy. ProstĜednictvím chemické analýzy je možno identifikovat a kvantifikovat vČtšinu z nich, avšak dopad tČchto látek na ekosystém na základČ tČchto analýz nelze pĜedpovČdČt. Úþinným nástrojem, který umožní hodnocení vlivu produktĤ hoĜení na ekosystém, jsou testy ekotoxicity. V této diplomové práci byly ze vzorkĤ z požáĜišĢ pĜipraveny vodné výluhy, které byly podrobeny ekotoxikologickému testování. Byly použity dva alternativní testy ekotoxicity na vodních organismech: na organismu Thamnocephalus platyurus (ThamnotoxkitFTM) a na organismu Daphnia magna (DaphtoxkitFTM). Dalším testovacím vodním organismem byla žábronožka slanisková (Artemia salina). Ekotoxicita byla hodnocena také pomocí standardních testĤ fytotoxicity, a to testem inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé (Sinapis alba), cibule bílé (Allium cepa) a inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor). Na základČ získaných ekotoxikologických hodnot LC(EC, IC)50 byl posouzen vliv vzniklých produktĤ hoĜení na ekosystém.
ABSTRACT In the case of fires frequently wide range of inhomogeneous material is burnt. A lot of combustion products arise during this event, which may adversely affect the environment. Most often detected compounds are carbon dioxide, carbon monoxide, sulfur dioxide, sulphane, hydrogen cyanide, nitrous gases and also organic compounds, which show adverse effects for organism. It is possible to identify and quantify most of them by chemical analysis, but their impact on the ecosystem is not predictable on the basis of these results. An effective tool to predict the impact of combustion products on the ecosystem are ecotoxicity tests. In this thesis, the water leachates of samples from fire places were prepared and subjected to ecotoxicological tests. Two alternative test of ecotoxicity on aquatic organisms were used: the first on the organism Thamnocephalus platyurus (ThamnotoxkitFTM) and the second on the organism Daphnia magna (DaphtoxkitFTM). Another testing aquatic organism was Artemia salina. Ecotoxicity was also tested using a standard phytotoxicity tests; white mustard (Sinapis alba) and white onion (Allium cepa) root growth inhibition tests and lesser duckweed (Lemna minor) growth inhibition test. On the basis of obtained ecotoxicological values LC (EC, IC)50 the impact of matrices from fire places on the ecosystem was evaulated.
KLÍýOVÁ SLOVA Proces hoĜení, environmentální riziko, toxické látky, testy ekotoxicity
KEYWORDS Combustion process, environmental hazards, toxic compound, tests of ecotoxicity
Bc. PASÍRBKOVÁ, A. Ekotoxikologické hodnocení vzorkĤ z požáĜišĢ. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta chemická, 2011. 109 s. Vedoucí diplomové práce MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D.
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracovala samostatnČ a že všechny použité literární zdroje jsem správnČ a úplnČ citovala. Diplomová práce je z hlediska obsahu majetkem Fakulty chemické VUT v BrnČ a mĤže být využitá ke komerþním úþelĤm jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a dČkana FCH VUT.
…………………………………………. Podpis studenta
PODċKOVÁNÍ DČkuji vedoucímu práce paní MVDr. HelenČ Zlámalové Gargošové, Ph.D., za odborné rady a pĜipomínky, týkající se diplomové práce a za vstĜícné jednání.
OBSAH 1. ÚVOD ................................................................................................................................ 7 2. TEORETICKÁ ýÁST ..................................................................................................... 9 2.1. PĜedpoklady pro hoĜení ......................................................................................................................... 9 2.1.1. Teplota ................................................................................................................................................. 9 2.1.2.
OdpaĜování látek .................................................................................................................................. 9
2.1.3.
Teplota (bod) vzplanutí........................................................................................................................ 9
2.1.4.
Teplota vznícení................................................................................................................................. 10
2.1.5.
Samovznícení..................................................................................................................................... 11
2.2. Proces hoĜení......................................................................................................................................... 12 2.2.1. Jevy provázející hoĜení ...................................................................................................................... 13 2.2.1.1.
PĜenos tepelné energie .................................................................................................... 14
2.2.1.2.
SvČtelné záĜení ................................................................................................................ 14
2.2.1.3.
Plamen ............................................................................................................................ 14
2.2.1.4.
KouĜ ................................................................................................................................ 15
2.2.2.
Retardéry hoĜení................................................................................................................................. 15
2.2.3.
HoĜlavost materiálĤ............................................................................................................................ 16
2.2.4.
HoĜlaviny ........................................................................................................................................... 16
2.3. Produkty hoĜení .................................................................................................................................... 18 2.3.1. Nebezpeþné úþinky dominantních zplodin hoĜení ............................................................................. 19 2.3.2.
Vývoj produktĤ hoĜení ....................................................................................................................... 21
2.3.3.
Anorganické produkty hoĜení ............................................................................................................ 22 2.3.3.1.
2.3.4.
2.3.5.
Oxid uhelnatý /CO/ ......................................................................................................... 22
2.3.3.2.
Oxid uhliþitý /CO2/ ......................................................................................................... 24
2.3.3.3.
Oxid siĜiþitý /SO2/........................................................................................................... 25
2.3.3.4.
Oxidy dusíku /NOX/ ........................................................................................................ 26
2.3.3.5.
Amoniak /NH3/ ............................................................................................................... 27
2.3.3.6.
Kyanovodík /HCN/ ......................................................................................................... 28
2.3.3.7.
Chlorovodík a bromovodík /HCl, HBr/ .......................................................................... 30
2.3.3.8.
Sulfan /H2S/ .................................................................................................................... 31
Organické produkty hoĜení ................................................................................................................ 31 2.3.4.1.
Polychlorované bifenyly /PCBs/ ..................................................................................... 31
2.3.4.2.
Polycyklické aromatické uhlovodíky /PAU/................................................................... 33
2.3.4.3.
Polyhalogenové dibenzo-p-dioxiny a /PCDD/ a dibenzofurany /PCDF/ ........................ 36
Ekotoxikologické hodnocení škodlivin z požárĤ ............................................................................... 39
2.4.
Toxikologie ............................................................................................................................................ 42
2.5.
Ekotoxikologie....................................................................................................................................... 42
2.6.
Biotesty .................................................................................................................................................. 42
2.7. RozdČlení testĤ ekotoxicity................................................................................................................... 42 2.7.1. Testy akutní toxicity .......................................................................................................................... 43 2.7.2.
Testy subchronické (subakutní) toxicity ............................................................................................ 43
2.7.3.
Testy chronické toxicity..................................................................................................................... 43
2.7.4.
Standardní testy toxicity..................................................................................................................... 44
2.7.5.
Alternativní testy toxicity................................................................................................................... 44
2.8.
Princip testování odpadĤ...................................................................................................................... 45
2.9.
PĜíprava vodného výluhu..................................................................................................................... 45
2.10. Vybrané testy ekotoxicity ..................................................................................................................... 48 2.10.1. Testy fytotoxicity ............................................................................................................................... 48 2.10.1.1.
Test inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé (Sinapis alba) .................................................... 49
2.10.1.2.
Test inhibice rĤstu koĜene cibule bílé (Allium cepa) ...................................................... 50
2.10.1.3.
Test inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor) ..................................................... 52
2.10.2. Test akutní toxicity na žábronožce slaniskové (Artemia salina)........................................................ 55 2.10.3. Akutní imobilizaþní test na perlooþkách (Daphnia magna)............................................................... 56 2.10.4. ThamnotoxkitFTM ............................................................................................................................... 57
3.
EXPERIMENTÁLNÍ ýÁST ......................................................................................... 59
3.1.
Použité zaĜízení a pĜístroje .................................................................................................................. 59
3.2. OdbČr vzorkĤ ........................................................................................................................................ 59 3.2.1. Test na hoĜþici bílé (Sinapis alba) ..................................................................................................... 60 3.2.2.
Test na cibuli bílé (Allium cepa) ........................................................................................................ 61
3.2.3.
Test na okĜehku menším (Lemna minor) ........................................................................................... 62
3.2.4.
Test na žábronožce slaniskové (Artemia salina)................................................................................ 62
3.2.5.
Test na hrotnatce velké (Daphnia magna) ......................................................................................... 64
3.2.6.
Test na Thamnocephalus platyurus.................................................................................................... 64
4. 4.1.
VÝSLEDKY.................................................................................................................... 66 Charakteristika vodných výluhĤ ......................................................................................................... 66
4.2.
Souhrn výsledkĤ testĤ inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé (Sinapis alba) ......................................... 68
4.3.
Souhrn výsledkĤ testĤ inhibice rĤstu koĜene cibule (Allium cepa)................................................... 73
4.4.
Souhrn výsledkĤ testĤ inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor) ......................................... 76
4.5.
Souhrn výsledkĤ testĤ akutní toxicity na žábronožce slaniskové (Artemia salina) ......................... 79
4.6.
Souhrn výsledkĤ testĤ na hrotnatce velké (Daphnia magna)............................................................ 82
4.7.
Souhrn výsledkĤ testĤ Thamnotoxkit FTM.......................................................................................... 86
5. DISKUZE VÝSLEDKģ................................................................................................. 91 6. ZÁVċR.......................................................................................................................... 101 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ .................................................................................... 103 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLģ ....................................................... 109
1. ÚVOD Jedním z prvních chemických jevĤ, který þlovČk na zaþátku své existence poznal, byl proces hoĜení. Lidstvo oheĖ nejdĜíve využívali k úpravČ potravy a k ohĜívání. BČhem své existence se þlovČk nauþil využít hoĜení k pĜemČnČ energie chemické hoĜících látek na energii elektrickou, mechanickou a další její formy [1]. S vyvíjejícími se znalostmi o pĜírodČ, zaþal þlovČk mČnit své pĜedstavy o hoĜení. Až do dob Lomonosova a Lavoisiera vládla teorie, podle které látka uvolĖuje plyn (flogiston) do ovzduší. Lomonosov dokázal na základČ pokusĤ a vážení, že hoĜením látky neubývají, naopak pĜi žíhání se jejich hmotnost zvyšuje. V roce 1773 francouzský vČdec Lavoisier dospČl k názoru, že pĜi žíhání se sluþuje s kovem pouze urþitá þást vzduchu a to konkrétnČ jedna pČtina - jinými slovy kyslík. Tehdy byly založeny základy nauky o hoĜení. V dnešní dobČ je hoĜení definováno jako chemická reakce, která je doprovázena uvolĖováním tepla a vyzaĜováním svČtla. To znamená, že hoĜení nemusí být pouze sluþovací, ale i rozkladnou reakcí, jakou je napĜ.: výbuch, exploze [2]. Jako reakþní produkt pĜi procesu hoĜení vznikají spaliny. Spaliny mohou být pevné, kapalné a plynné látky. Složení spalin závisí na složení hoĜlaviny a také na podmínkách hoĜení. PĜi nedokonalém spalování organických látek, ke kterému dochází pĜi nedostatku kyslíku, mohou vznikat i látky jakými jsou aldehydy, ketony, alkoholy, kyseliny a další organické látky. Teploty pĜi požárech jsou vždy vyšší než 500 °C [3]. PĜi požárech a Ĝízeném spalování vznikají nízkomolekulární látky a vysokomolekulární látky, které jsou souþástí jak pevných, kapalných tak i plynných produktĤ hoĜení. Urþitá þást produktĤ, které vznikají pĜi požárech a spalování, má schopnost se zachytávat na þásteþkách sazí, díky kterým jsou vzneseny a poté transportovány do blízkého okolí. V podobČ aerosolu uniká další þást kapalných a dehtovitých látek, které kondenzují v blízkosti požáru. O toxikologických úþincích nízkomolekulárních látek jakými jsou oxidy uhlíku a dusíku, amoniak, halogenuhlovodíky, oxid siĜiþitý atd., máme dostateþné informace. U nČkterých vysokomolekulárních látek jakými jsou napĜ.: polycyklické aromatické uhlovodíky jsou známé jejich karcinogenní úþinky a to zejména u benzo(a)pyrenu [4]. Požár pĜedstavuje velké riziko pro všechny složky životního prostĜedí. NejvČtší množství emisí produktĤ z hoĜení odchází pĜedevším do ovzduší, kde jsou dále transportovány do odlehlých oblastí. ŠíĜení zplodin z požáĜišĢ ovlivĖuje meteorologická situace. Hlavní hrozbu pĜedstavuje toxický kouĜ, jehož složení je závislé na materiálu hoĜící látky. Toxický kouĜ se obvykle skládá z pevných þástic, vodní páry, dehtu a nedokonale spálených anorganických materiálĤ. Jeho vznik má závažný dopad na životní prostĜedí. KouĜ v sobČ taktéž obsahuje prachové þástice PM10 a PM2,5. Tyto þástice jsou závažným rizikovým faktorem s mnohoþetným dopadem na lidské zdraví a složky životního prostĜedí. Velikost þástic je dána zdrojem pĤvodu. Mnohé z nich pĤsobí jako nosiþe dalších škodlivin. Jejich úþinek závisí na velikosti, tvaru, a chemickém složení. Rozhodujícím faktorem pro prĤnik a ukládání prachových þástic v dýchacím traktu je velikost. VČtší þástice PM10 se zachycují v horních partiích cest dýchacích a jemnČjší þástice PM2,5 pronikají až do plícních sklípkĤ [5].
7
Produkty z požárĤ jsou poté suchou a mokrou atmosférickou depozicí zanášeny do vod a pĤd, kde negativnČ ovlivĖují abiotické a biotické složky. Ve vodní biotČ dochází ke snížení koncentrace kyslíku, zmČnám pH a uvolnČní anorganických a organických toxikantĤ z popela a bahna, což má za následek úhyn vodních organismĤ. PĜi požáru dochází k uvolnČní látek jakými je amoniak a kyanid do vodních tokĤ, kde pĤsobí toxicky na ryby a zpĤsobují jejich smrt. Následky požárĤ pĜedstavují pro živé organismy, þlovČka a složky životního prostĜedí velkou zátČž. Na vzorky odebrané po hasebním zásahu lze pohlížet jako na pevný odpad, se kterým se musí zacházet v souladu s þeskou legislativou. Nebezpeþný odpad je uveden v seznamu nebezpeþných odpadĤ dle definice zákona þ. 185/2001 Sb., o odpadech a o zmČnČ nČkterých dalších zákonĤ. Nebezpeþný odpad je jakýkoliv odpad, který vykazuje jednu nebo více nebezpeþných vlastností znaþených H1 až H14, pĜiþemž kritérium H14 charakterizuje ekotoxicitu. Proto je v tomto pĜípadČ nutné materiály z požáĜišĢ, popĜípadČ jejich vodné výluhy podrobit ekotoxikologickým testĤm a urþit popĜípadČ jejich ekotoxicitu.
8
2. TEORETICKÁ ýÁST 2.1.
PĜedpoklady pro hoĜení
2.1.1. Teplota Teplota je základní fyzikální vlastnost všech existujících látek. Lze Ĝíci, že teplo je nejstarší energie, která byla lidstvem využívána. ObjasnČní vzniku tepla lze zjednodušenČ popsat následovnČ. Nejmenší þásteþkou veškeré hmoty (pevné, kapalné a plynné) je atom. Každý atom je v bČžných podmínkách v pohybu nebo-li kmitá. ýím vČtší energie je dodávána látce, tím více se zvČtšuje kmit þástic. Díky tČmto kmitĤm dochází nejenom ke vzniku tepla v látce, ale i k zvČtšení jejího objemu. NejbČžnČjším dĤkazem tohoto principu je rtuĢový teplomČr [6]. Používanou stupnicí pro bČžnou praxi je Celsiova stupnice (°C). Jako nulová hodnota byla stanovena hodnota 0 °C, pĜi které dochází k tání ledu a teplota 100 °C, která vyjadĜuje stav varu vody. Pro technickou praxi toto rozmezí ovšem nestaþí, proto byla zavedena Kelvinova stupnice (K). Hodnota, kdy u mČĜené látky dochází k úplnému zastavení kmitĤ þástic a kdy látka nemá vnitĜní energii je 273,15 °C (tato hodnota byla pouze vypoþtena, neboĢ takový stav neumíme navodit). Tento teplotní stav je výchozí teplotou pro stupnici Kelvina a nazývá se ,, absolutní nula‘‘ [6]. 2.1.2. OdpaĜování látek Pro objasnČní následujících kapitol o bodu vzplanutí a teploty vznícení je potĜeba pĜedeslat vysvČtlení o podstatČ odpaĜování látek. Lze tvrdit, že každá látka se odpaĜuje. K tomuto jevu dochází za rĤzných podmínek. Již zmínČný kmit þástic s tím souvisí. Pokud dodáváme látce urþité množství energie, dochází ke zvýšení kmitání þástic v látce. Pokud dojde k takovému rozkmitání, kdy je síla kmitu vČtší než-li pĜitažlivost v atomové mĜížce látky, zaþnou tyto þásteþky volnČ odletovat do prostoru a tím dochází k varu nebo-li k odpaĜování. TČkavé látky mají tak nestabilní krystalické mĜížky, že neudrží svoje atomy pohromadČ ani pĜi teplotách ,,pod nulou‘‘ [6]. 2.1.3. Teplota (bod) vzplanutí Vlivem okolní teploty dochází u každé kapaliny k odpaĜování, stejnČ je tomu i u hoĜlavých kapalin. Nad hladinou hoĜlavé kapaliny se vytváĜí urþité množství par. Množství par souvisí s teplotou, þím vyšší je teplota, tím více par se vytváĜí. Vzplanutí je vyvoláno iniciací vnČjší zdrojem zapálení (plamen, jiskra). Pokud dojde k prvotnímu zapálení par nad kapalinou a následovnému ukonþení hoĜení po odebrání iniciaþního zdroje zapálení, nazývá se tato teplota bod vzplanutí. Bod vzplanutí je pro každou kapalinu charakteristický [4, 6].
9
Schéma 1: Vzplanutí a vznícení hoĜlavé kapaliny [4] 2.1.4. Teplota vznícení Je to nejnižší možná teplota horkého povrchu, pĜi které se optimální smČs par a nebo plynĤ se vzduchem vznítí i bez iniciace otevĜeným plamenem. Tato hodnota je dĤležitá pro posuzování hoĜlavých kapalin v pĜípadech jejich skladování a manipulace. Teploty vznícení u jednotlivých látek jsou uvedeny v tabulce 1 [4].
10
Tabulka 1: Teploty vznícení Teplotní tĜída
Teplota vznícení [°C]
PĜíklad zatĜídČní HoĜlavina
Teplota vznícení [°C]
T1
nad 450
aceton
535
T2
nad 300 do 450
butanol
408
T3
nad 200 do 300
n-heptan
215
T4
nad 135 do 200
acetaldehyd
140
T5
nad 100 do 135
sirouhlík
102
T6
nad 85 do 100
etylnitrit
90
2.1.5. Samovznícení Je to vznícení, pĜi kterém je zdrojem energie samozahĜívání hoĜlavé látky nebo-li jedná se o vznícení bez iniciace vnČjšího tepelného zdroje. Podmínkou pro samozahĜívání je, aby množství vzniklého tepla bylo vČtší než teplo odvádČné do okolního prostĜedí. K samozahĜívání látek dochází v dĤsledku rĤzných procesĤ. Podle procesĤ, které zvyšují v poþátcích teplotu pĜi samozahĜívání, dČlíme samovznícení na: •
•
•
fyzikální – nejznámČjším pĜíkladem tohoto typu je samovznícení uhlí. Uhlík obsažený v uhlí má schopnost pohlcovat svým povrchem plyny a páry, þímž vzniká teplo. Dalším pĜíkladem fyzikálního samovznícení je ohĜev látky, úder (napĜ. tĜaskaviny). chemické – k tomuto typu samovznícení dochází stykem dvou a nebo více látek, pĜi nČmž dojde k exotermické reakci, pĜi níž se uvolĖuje velké množství tepla. Tyto chemické reakce mohou být vyvolány bućto stykem látky s kyslíkem (oxidace), ale také vodou (sodík, draslík a jejich slouþeniny, karbidy vápníku apod.). biologické – k tomuto typu samovznícení jsou náchylné pĜedevším rostlinné materiály, jakými jsou napĜ. seno, luskoviny, obiloviny atd. DĤležitým kritériem pro samovznícení je nerovnomČrné rozložení vlhkosti a þinnost mikroorganismĤ, která vede k zahĜívání až na 70 °C. Tato teplota je dostaþující k tomu, aby došlo ke vzniku uhlíku, který dále funguje jako v pĜípadČ uhlí, oxiduje se a tím zvýší teplotu látky až na teploty 250 – 300 °C a poté dojde k samovznícení.
11
Jednotlivé procesy samovznícení probíhají rĤznou rychlostí, od minut (organokovové slouþeniny), pĜes hodiny (lnČný olej), dny (nitrocelulózové zbytky), týdny (seno) až po mČsíce (hnČdé uhlí) a mohou se také vzájemnČ doplĖovat [6].
2.2.
Proces hoĜení
HoĜení je fyzikálnČ-chemická oxidaþní reakce, probíhající za vývoje svČtla a tepla. Je to reakce exotermická. K hoĜení dochází vždy za urþitých podmínek. Aby došlo k hoĜení je nutná pĜítomnost: • • •
hoĜlavé látky, oxidaþního prostĜedku, zdroje zapálení.
Schéma 2: Tvorba hoĜlavého souboru a jeho iniciace [4] HoĜlavá látka a oxidaþní prostĜedek spolu vytváĜí HOěLAVÝ SOUBOR. Zdrojem zapálení je zápalná energie a zápalná teplota. Pro vysvČtlení pojmu hoĜení se využívá výraz požár nebo oheĖ. Mezi tČmito dvČma výrazy je rozdíl v tom, že oheĖ je lidmi Ĝízené hoĜení, které je ohraniþeno urþitým prostorem, kdežto požár je nekontrolovatelné hoĜení, které probíhá v nekontrolovatelném prostoru [2]. HoĜení lze rozdČlit podle skupenství jednotlivých reagentĤ, které jsou obsaženy v hoĜlavém souboru na heterogenní a homogenní. U heterogenního hoĜení je hoĜlavý soubor složen ze dvou skupenství. Pevná látka zde vystupuje jako palivo (napĜ. dĜevo, bavlna, uhlí) a jako oxidaþní prostĜedek zde vystupuje plyn (kyslík nebo vzduch).
12
Charakteristickým znakem heterogenního hoĜení je tlení na povrchu hoĜlavé látky. V pĜípadČ homogenního hoĜení je hoĜlavý soubor ve stejném skupenství. Zde se Ĝadí pĜedevším hoĜení hoĜlavých kapalin. U homogenního hoĜení není hranice mezi oxidaþním prostĜedkem (kyslík) a palivem (hoĜlavé páry). Charakteristickým znakem homogenního hoĜení je výskyt plamene [7]. Mezi další možnosti jak dČlit hoĜení je podle reakþní rychlosti na hoĜení kinetické a difúzní. Kinetické hoĜení je hoĜení, u kterého je rychlost závislá na rychlosti chemické reakce mezi palivem a oxidaþní látkou. Exploze je jedním z pĜíkladĤ kinetického hoĜení [8]. Difúzní hoĜení je charakterizováno jako hoĜení, které je závislé na potĜebném þase k zajištČní fyzikálního kontaktu mezi palivem a oxidaþní látkou. Rychlost difúze oxidaþní látky do paliva urþuje celkovou rychlost hoĜení. Jako pĜíklad difúzního požáru lze uvést vČtšinu požárĤ na volné ploše a požárĤ objektĤ [8]. HoĜení se dále mĤže dČlit na: • •
•
dokonalé hoĜení – pĜi tomto druhu hoĜení nevznikají zplodiny, které by byly schopné dalšího hoĜení, vzniká pouze oxid uhliþitý a vodní pára [6]. nedokonalé hoĜení – pĜi tomto druhu hoĜení vznikají zplodiny, které jsou schopné dalšího hoĜení. PĜi požáru dochází k nedokonalému hoĜení, ale pokaždé s jinou kvalitou hoĜení, která závisí na druhu hoĜlavé látky a pĜístupu oxidaþního prostĜedku. NejþastČjším produktem nedokonalého hoĜení je u organických látek oxid uhelnatý (CO), který je jedovatý a za pĜítomnosti vzduchu vybuchuje. PĜi nedokonalém hoĜení plastĤ vznikají produkty jako kyanovodík, ultrajedy, karcinogeny a mutageny atd. [6]. explozivní hoĜení – Je to typ hoĜení, který probíhá formou výbuchu. Výbuch je definován jako rychlá fyzikálnČ-chemická reakce provázená okamžitým uvolnČním velké množství energie [6].
TémČĜ všechny polymerní látky podléhají procesu hoĜení a nebo pyrolýze. Proces pyrolýzy je definován jako fyzikálnČ-chemický proces, který se Ĝadí do termických procesĤ. Termické procesy jsou takové procesy, které pĤsobí na odpad teplotou, která je vyšší než.li jejich teplota chemické stability. Tato teplota mĤže nabývat hodnot 300°C - 2000°C. U polymerních látek, které mají velkou tepelnou energii, dochází ke zmČnČ fáze napĜ. táním termoplastĤ a k jejich chemickému rozpadu. BČhem chemického rozkladu dochází k mechanismĤm jakými jsou rozštČpení vazeb, odtržení a náhrada ĜetČzce. Jedná se o endotermický proces, který vede k produkci tČkavých nízkomolekulárních látek, které buć to podstoupí a nebo nepodstoupí spalovacímu procesu. Oxidaþní proces pĜi spalování organických látek je hlavnČ exotermický, uvolnČná energie se využije k pokraþování pyrolýzy a ke štČpení vazeb [9]. 2.2.1. Jevy provázející hoĜení Mezi jevy, které doprovází hoĜení patĜí: pĜenos tepelné energie, svČtelné záĜení, plamen a kouĜ.
13
2.2.1.1.
PĜenos tepelné energie
PĜi hoĜení se vždy uvolĖuje teplo, jedná se tedy o fyzikálnČ-chemickou reakci. Teplem je charakterizován teplotní režim hoĜení. BČhem hoĜení nedochází k akumulaci tepla, ale k jeho odvádČní do okolí proudČním, vedením a sáláním. ProstĜednictvím ohĜívání kouĜe dochází k pĜenosu tepla proudČním. Vysoce ohĜátý kouĜ mĤže zakládat nová ohniska požáru. Z oblasti hoĜení je vyzaĜováno sálavé teplo, které pĜi dopadu na okolní hoĜlavé konstrukce, mĤže podpoĜit rozšíĜení požáru. V dĤsledku neustálého dopadu sálavého tepla na hoĜící látku, dochází k udržování rozvoje hoĜení. Díky tomuto jevu se neustále udržuje vysoká teplota na povrchu hoĜlavé látky, kde dochází k rychlému odpaĜování hoĜlavin, þímž hoĜení podporuje. Velikost sálavého tepla závisí na výhĜevnosti dané hoĜlavé látky. ýím vČtší bude mít hoĜlavá látka výhĜevnost, tím více tepla bude sálat. MĤže docházet i k pĜenosu tepla vedením. PĜenos tepla vedením souvisí s tepelnou vodivostí. Mezi látky, které vedou teplo patĜí kovy. I tento pĜenos tepla mĤže zapĜíþinit šíĜení požáru [6]. 2.2.1.2.
SvČtelné záĜení
S existencí plamene je spojeno svČtelné záĜení. Tento jev se vyskytuje pouze u látek schopných plamenného hoĜení. V oblasti viditelného svČtla rozlišujeme záĜení celého spektra vlnových délek a vyzaĜování svČtla jen o urþité vlnové délce. U plamene se nejþastČji setkáme se záĜením celého spektra [6]. 2.2.1.3.
Plamen
Plamen je vnČjším projevem fyzikálnČchemické reakce. Plamenem se projevuje hoĜení látek, které mohou být pĜemČnČny v plyny a páry. U látek , které nejsou schopny uvolnit hoĜlavé plyny a páry probíhá tzv. bezplamenné hoĜení (žhnutí, doutnání) [6].
Obr. þ. 1: Lesní požár
14
2.2.1.4.
KouĜ
Je definován jako viditelná suspenze pevných a kapalných þástic v ovzduší, které vznikají pĜi spalovacích procesech a pyrolýze. NejdĤležitČjší informace z hlediska toxikologického je vČdČt, z jakých toxických látek se skládá kouĜ [9]. Koncentrace kouĜe závisí na chemické struktuĜe hoĜícího materiálu. Koncentrace kouĜe u halogenovaných materiálĤ (PVC) je vyšší než-li u nehalogenovaných materiálĤ. ýím vyšší je koncentrace kouĜe, tím nižší je viditelnost a vyšší toxicita [10]. Co se týþe bezpeþnosti osob, je kouĜ nebezpeþnČjší pro lidský organismus než ostatní jevy, které doprovázejí požár. KouĜ má pĜímé toxické úþinky na lidský organismus, zhoršuje viditelnost a tím snižuje orientaþní schopnost lidí pĜi evakuaci a také snižuje obsah kyslíku ve vzduchu [4]. 2.2.2. Retardéry hoĜení Retardéry hoĜení nebo-li zpomalovaþe hoĜení jsou látky, které snižují hoĜlavost jiných látek a materiálĤ. Zvyšují odolnost vĤþi požáru díky jejich schopnosti vylepšovat požárnČ technické parametry [11]. Zpomalovaþe hoĜení dČlíme dle jejich vlastností na aditivní, reaktivní a povrchové. Reaktivní retardér je pĜímo reaktivní souþástí látky, který je chemicky vázán v molekule polymeru. V pĜípadČ aditivní formy retardéru je retardér pĜímo inkorporován do polymeru pĜed jeho polymerací, bČhem ní a nebo nejþastČji po jejím skonþením [112]. Na povrchu látek þi materiálĤ tvoĜí ochrannou vrstvu proti hoĜení tzv. povrchové zpomalovaþe. Jde o technologicky nejménČ nároþné a levné látky, které se zejména využívají k ochranČ rĤzných vodiþĤ a kabelĤ [11]. Dle chemického hlediska rozdČlujeme retardéry hoĜení do tĜí hlavních skupin: 1. Anorganické retardéry hoĜení – do této skupiny Ĝedíme hydroxid hlinitý, hydroxid hoĜeþnatý, þervený fosfor a polyfosfát amonný. Anorganické retardéry jsou zastoupeny z 50 % celkové svČtové produkce retardérĤ hoĜení. Tyto látky nemají až tak velký úþinek, proto jsou dávkovány ve vČtších koncentracích, což má za následek negativní ovlivnČní pevnosti koneþných produktĤ [12]. 2. Halogenované retardéry – jsou to látky na bázi bromu a chloru. Tato skupina zastupuje 25 % z celkové svČtové produkce retardérĤ. Bohužel tato skupina retardérĤ nevyhovuje ekologické a zdravotní politice. V životním prostĜedí totiž dochází k jejich rozkladu a následné toxicitČ [12]. 3. Organofosforeþné retardéry – jedná se o estery fosfátĤ zastupujících tak 20 % svČtové produkce retardérĤ. Tato tĜída zpomalovaþĤ se používá pĜedevším u textilií [12].
15
2.2.3. HoĜlavost materiálĤ Je velice obtížné zobecnit vlastnosti hoĜlavých materiálĤ, protože oheĖ je ovlivnČn Ĝadou faktorĤ jakými jsou napĜ. chemické složení a struktura hoĜlavého materiálu, použité pĜídavné látky a podmínky, pĜi kterých oheĖ vznikl [9]. 2.2.4. HoĜlaviny Jsou to látky, které bČhem požáru hoĜí a uvolĖují pĜi tom znaþné množství energie. Tato uvolnČná energie je ve formČ tepla a svČtla. HoĜlaviny bČhem procesu hoĜení mČní svĤj fyzikálnČ-chemický charakter a produkují pĜi tom velkou paletu toxických a velmi toxických látek. Jsou to látky rĤzných fyzikálnČ-chemických vlastností [13]. HoĜlaviny rozlišujeme na pĜírodní a technické hoĜlaviny. PĜírodní hoĜlaviny jsou napĜíklad ropa, zemní plyn, obilí, þerné a hnČdé uhlí, dĜevo a mnohé další. Technické hoĜlaviny se dále dČlí na dvČ skupiny. Do první skupiny patĜí hoĜlaviny, které vznikly zpracováním pĜírodních látek. Jsou to napĜ. benzín, koks, motorová nafta a další. Do druhé skupiny patĜí hoĜlaviny, které byly pĜipraveny chemicky (umČle) jako napĜ. polvinylchlorid, rĤzná Ĝedidla, barviva, rozpouštČdla apod. [2]. HoĜlavé kapaliny jsou látky, které svými fyzikálnČ-chemickými vlastnostmi pĜedstavují urþité zvýšené požární nebezpeþí v závislosti na jejich použití. Lze Ĝíci, že pĜi urþování požárního nebezpeþí hoĜlavých kapalin je nutné sledovat jejich fyzikálnČ-chemické vlastnosti a požárnČ technické parametry [4]. Za hoĜlavé kapaliny (emulze, suspenze) jsou považovány ty, které atmosférickém tlaku splĖují tyto podmínky: • • •
Jsou kapalné pĜi teplotách, ve kterých se pĜi výrobČ a skladování vyskytují. Mají pĜesnČ definovanou teplotu vzplanutí, dle zkušebních metod. Lze u nich stanovit teplotu hoĜení [4].
HoĜlavé kapaliny se podle jejich teploty vzplanutí dČlí do þtyĜ tĜíd nebezpeþnosti viz. tabulka 2 [4]. Tabulka 2: TĜídČní hoĜlavých kapalin dle nebezpeþnosti TĜída nebezpeþnosti
16
Teplota vzplanutí
I.
do 21 °C
II.
nad 21 do 55 °C
III.
nad 55 do 100 °C
IV.
nad 100 °C
PĜesnČjší rozdČlení hoĜlavých kapalin dle zákona 356/2003 Sb. o chemických látkách a pĜípravcích uvádí rozdČlení hoĜlavých kapalin do tĜí skupin: • •
•
HoĜlavé – jsou to chemické látky a chemické pĜípravky, které mají teplotu vzplanutí mezi 21 °C a 55 °C [4]. Vysoce hoĜlavé – (znaþeno F) jsou to tuhé látky a chemické pĜípravky, které lze snadno zapálit krátkodobým pĤsobením vnČjšího hoĜlavého zdroje a po jeho odstranČní dále hoĜí a nebo tlejí. Dále jsou to tekuté chemické látky a pĜípravky, které mají teplotu vzplanutí pod 21 °C. PĜi kontaktu s vodou þi vlhkým vzduchem vyvíjí mimoĜádnČ hoĜlavé plyny v nebezpeþném množství. Jsou to látky, které se mohou pĜi bČžné teplotČ a bez pĜísunu energie na vzduchu zahĜát a zapálit [4]. ExtrémnČ hoĜlavé – (znaþeno F+) jsou to tekuté chemické látky a pĜípravky, které mají teplotu vzplanutí pod 0 °C a teplotu varu pod 35 °C. PĜi bČžné teplotČ a tlaku dojde k jejich samovolnému zapálení [4].
Mezi další možné dČlení hoĜlavin, které je využíváno v praxi, patĜí dČlení podle požárních tĜíd, které je uvedeno v tabulce 3 [2]. Tabulka 3: DČlení hoĜlavin podle požárních tĜíd Požární tĜída Druh hoĜlavé látky A
hoĜlavé látky v tuhém skupenství
PĜíklady uhlí, dĜevo,papír, seno, sláma, textilie
žhnoucí a hoĜící plamen B
hoĜlavé látky v kapalném skupenství hoĜící plamen
ropa a ropné produkty, dehet, organická rozpouštČdla, barvy, laky, tuky, pryskyĜice…
C
hoĜlavé látky v plynném skupenství
acetylen, vodík, methan, propan, butan, zemní plyn…
D
hoĜlavé kovy a jejich slitiny
Mg, Al, Na, K, oxidy uranu a thoria…
17
2.3.
Produkty hoĜení
Proces hoĜení je charakterizován jako šíĜící se plamen. ŠíĜící se plamen se skládá ze dvou hlavních procesĤ a to z redukþního a oxidaþního procesu. U redukþního procesu vznikají produkty nedokonalého spalování jakými jsou napĜ. oxid uhelnatý, kouĜ, uhlovodíky atd.. NČkteré z tČchto produktĤ vzniklých nedokonalým spalováním jsou toxické, žíravé a snižují viditelnost, což je nebezpeþné pro lidský život [10]. BČhem oxidaþního procesu, hoĜlavý materiál a produkty nedokonalého spalování reagují s kyslíkem a poté jsou pĜemČĖovány pĜevážnČ na vodu a oxid uhliþitý, za pĜítomnosti uvolĖování tepla a svČtla ve formČ plamene. Nebezpeþí oxidaþního procesu je pĜedevším z dĤvodu uvolnČného tepla, zatímco u redukþního procesu je nejnebezpeþnČjší pĜítomnost toxických látek, vzniklých nedokonalým spalováním. PĜi oxidaþním procesu pĜevládá množství kyslíku nad množstvím zplynČného materiálu a u redukþního procesu je množství kyslíku menší než množství zplynČného materiálu. V poþáteþních fázích vzniklého ohnČ v uzavĜených prostorech pĜevládá díky dobré ventilaci kyslíku proces oxidaþní, tento oheĖ se dá lehce získat pod kontrolu a uhasit. V další fázi dochází ke snížení kyslíku, dochází ke zvČtšení hoĜící plochy, pĜevládá proces redukþní, pĜi kterém vznikají produkty nedokonalého spalování, které jsou toxické [10]. Prostor hoĜení pĜedstavuje velice složitČ definovaný systém. Jedná se o smČs rĤzných látek, které mohou být netoxické i vysoce toxické. Nebezpeþné produkty hoĜení vznikají v závislosti na druhu hoĜlavého materiálu, teplotČ hoĜení, množství kyslíku apod. Mohou vznikat dusíkaté a sirné produkty (benzopyreny, aldehydy), oxidy (CO, NO2, SOx), halogenvodíky, kyanovodík, chlor obsahující toxické látky (dioxiny a benzofurany) a zvlášĢ nebezpeþné karcinogeny (PAU) [4]. Produkty hoĜení lze rozdČlit na pevné (popel,kouĜ), kapalné (páry, mlhy) a plynné (dým, kouĜ). Zplodiny hoĜení se dČlí na anorganické a organické. Mezi nejznámČjší anorganické produkty hoĜení patĜí: • • • • • • • •
Oxid uhelnatý /CO/ Oxid uhliþitý /CO2/ Oxid siĜiþitý /SO2/ Oxidy dusíku /NOx / Amoniak /NH3/ Kyanovodík /HCN/ Chlorovodík a bromovodík /HCl, HBr/ Sulfan /H2S/
Mezi nejznámČjší organické produkty hoĜení patĜí: • • • 18
Polychlorované bifenyly /PCBs/ Polycyklické aromatické uhlovodíky /PAU/ Polyhalogenové dibenzo-p-dioxiny /PCDDs/ a dibenzofurany /PCDFs/…
Vznikající a rozrĤstající požár pĜedstavuje vážná rizika pro životní prostĜedí pokud není vþasnČ lokalizován. MĤže dojít ke kontaminaci abiotických i biotických složek životního prostĜedí. Každý požár pĜedstavuje pro daný ekosystém riziko [4]. 2.3.1. Nebezpeþné úþinky dominantních zplodin hoĜení Požár je nekontrolovatelná reakce hoĜlavého materiálu s kyslíkem. Množství, složení a druh produktĤ hoĜení závisí na hoĜlavém materiálu a podmínkách prĤbČhu požáru. BČhem požáru vzniká plynná smČs produktĤ hoĜení. Složení plynné smČsi produktĤ hoĜení závisí na hoĜlavém materiálu, teplotČ požáru, množství kyslíku a rychlosti spalování [4]. BČhem hoĜení organických slouþenin vznikají, kromČ základního tepelného projevu, také doprovodné jevy jakými jsou kouĜ a zplodiny hoĜení. Látky, které zpĤsobují požár mohou být toxické i netoxické. Skuteþný požár probíhá za nedostatku kyslíku, proto dochází k pyrolýze a k žhnoucím reakcím, pĜi kterých vznikají pĜedevším oxidy uhlíku, dusíku, sirovodík, kyanovodík, saze a organické slouþeniny. Aromatické uhlovodíky jakými jsou napĜ. benzen, toluen a xylen, jsou kapalné pĜípadnČ plynné látky, které mají pĜi teplotČ okolí vysoký tlak par [4]. Koncentrace nČkterých produktĤ hoĜení mohou zpĤsobit inkapacitaci (bezvČdomí) a v horším pĜípadČ i smrt již po 5 minutách viz. tabulka 4 [4]. Tabulka 4: Úþinek nČkterých narkotických slouþenin nacházejících se ve zplodinách hoĜení Slouþenina
5 min
30 min
inkapacitace
smrt
inkapacitace
smrt
CO (ppm)
6000 - 8000
12 000 - 16 000
1400 – 1700
2500 – 4000
HCN (ppm)
150 - 200
250 - 400
90 - 120
170 – 230
O2 ( % obj.)
10 - 13
<5
< 12
6–7
CO2 ( % obj.)
7-8
> 10
6 -7
>9
Mezi nebezpeþné karcinogenní produkty hoĜení Ĝadíme nČkteré polycyklické aromatické uhlovodíky napĜ. benzo(a)pyren. Jsou to slouþeniny, které mohou pĜímo a nepĜímo, za spoluúþasti fyzikálních faktorĤ, u þlovČka vyvolat nádorové bujení. Za nejnebezpeþnČjší PAU se považuje benzo(a)pyren, který má prokazatelné mutagenní a karcinogenní úþinky na lidský organismus. K dalším nebezpeþným PAU patĜí bifenyl, pyren, fluoranthen, dibenzopyreny apod. Deriváty tČchto slouþenin bývají vČtšinou z toxikologického hlediska stejnČ nebezpeþné a nebo nebezpeþnČjší než mateĜské slouþeniny. Tyto toxické slouþeniny se mohou do lidského organismu resorbovat pĜes dýchací trakt, pokožku a nebo zažívacím traktem požitím tČchto látek [4].
19
NejvČtším potenciálním nebezpeþím jsou karcinogeny, které se v produktech hoĜení vyskytují. V tabulce 5 jsou uvedeny fyzikálnČ- chemické a karcinogenní vlastnosti vybraných PAU [4] Tabulka 5: FyzikálnČ-chemické a karcinogenní vlastnosti vybraných PAU PAU
Chemický vzorec
Molekulová hmotnost
Teplota tavení
Teplota varu [°C]
Aktivita
Bifenyl
C12H10
154,2
71
256
+/-
Fluoranthen
C16H10
202,26
110
375
+/-
Pyren
C16H10
202,26
150
399
+/-
Benzo(a)anthracen
C18H12
228,30
158
435
+
Chryzen
C18H12
228,30
255
448
+
Benzo(a)pyren
C20H12
252,32
178
495
+++
Dibenzo(a,c)anthracen
C22H14
278,35
205
-
+
308
-
+++
C24H14 302,38 Dibenzo(a,h)pyren Poznámka: +/látka podezĜelá z karcinogenní aktivity + prokázaná karcinogenní látka +++ velmi silná karcinogenní látka
Je dĤležité sledovat nejenom koncentraci PAU, ale také je nutné posoudit i komponenty imisí, které mají cytotoxické vlastnosti. U tČchto komponentĤ byly prokázány také karcinogenní úþinky. V následující tabulce 6 jsou uvedeny údaje o nČkterých vstupech benzo(a)pyrenu do ovzduší u nČjž je karcinogenita prokázána [4].
20
Tabulka 6: PĜehled produkce množství benzo(a)pyrenu z rĤzných zdrojĤ Zdroj
Množství benzo(a)pyrenu µg.g-1 sazí
OtevĜený oheĖ
35
Spalování mČstských odpadkĤ
11
Saze z domácích topenišĢ
38
Saze z olejĤ
76
Saze z komína
300
Saze z þerného uhlí
290
2.3.2. Vývoj produktĤ hoĜení S pĜíchodem nových materiálĤ mezi které patĜí i plasty, došlo k velké zmČnČ vlastností požárĤ. V dnešní dobČ se požár vyvíjí rychleji než pĜed dvaceti lety kvĤli využívání vysoce hoĜlavých materiálĤ a to hlavnČ syntetických látek jakými jsou i plasty, polyuretanové pČny, skelné vaty na zateplení, izolaci, nylon, hedvábí a polyester. Díky tomu se zmČnilo i složení požárĤ. V minulosti bylo nejþastČjší pĜíþinou úmrtí bČhem požárĤ, inhalace oxidu uhelnatého.V dnešní dobČ produkuje požár více toxických a nebezpeþných látek jakými jsou CO, formaldehyd, acetaldehyd, slouþeniny síry, rĤzné oxidy dusíku, chlorovodík a kyanid [14]. Mnohé syntetické materiály obsahují dusík, díky kterého dochází vlivem hoĜení ke vzniku velice jedovatého kyanovodíku [15]. Proto v dnešní dobČ dochází ke zvýšené produkci kyanovodíku a oxidu uhelnatého pĜi požárech. Nedávný výzkum ve Spojených státech a EvropČ poukázal na zvyšující se závažnost toxických úþinkĤ kyanidĤ v kouĜi [14].
21
2.3.3. Anorganické produkty hoĜení 2.3.3.1.
Oxid uhelnatý /CO/
Základní charakteristika Oxid uhelnatý je hoĜlavý a prudce jedovatý, bezbarvý plyn (teplota varu þiní -192 °C) bez zápachu, který je produkován jak v redukþním, tak oxidaþním procesu [9]. Oxid uhelnatý vzniká pĜi nedokonalém spalování látek (uhlíkatých paliv) za nízké teploty a nedostatku spalovacího vzduchu (kyslíku), kdy nedochází k úplné oxidaci uhlovodíkĤ na oxid uhliþitý a vodní páru (vzniká napĜíklad pĜi tektonické þinnosti nebo pĜi lesních požárech). Dále je obsažen i v cigaretovém kouĜi. Produkce oxidu uhelnatého pĜi tzv.doutnání, je velmi složitý dČj, který není doposud dostateþnČ fyzikálnČ a chemicky pochopen. Ve srovnání s hoĜením je doutnání velmi pomalý dČj. PĜi doutnání je letální koncentrace oxidu uhelnatého dosažena již po 1-3 hodinách [9]. NejdĤležitČjším zdrojem oxidu uhelnatého jsou emise z automobilové dopravy, pĜestože u moderních automobilĤ jsou díky katalyzátorĤm podstatnČ sníženy. Dalšími potencionálními zdroji oxidu uhelnatého jsou zaĜízení, které využívají proces spalování: pece, kotle, kamna, sporáky, trouby a ohĜívaþe vody. Provozy ve kterých je oxid uhelnatý emitován jsou spalovací procesy, koksárenství, rafinérie olejĤ, cementárny, sklárny, zpracování celulózy, dĜeva a mnohé další [16]. Toxické úþinky CO a dopad na zdraví þlovČka Protože oxid uhelnatý nemĤže procházet pokožkou jedinou cestou expozice je vdechováním. Oxid uhelnatý má schopnost zablokovat krevní barvivo za tvorby karboxyhemoglobinu, krev ztrácí schopnost transportovat kyslík, což má za následek vnitĜní udušení jedince. Prvními pĜíznaky otravy je bolest hlavy [4]. Oxid uhelnatý má schopnost snižovat transport kyslíku do tkání v : •
• •
krvi - spojením s hemoglobinem dojde ke vzniku karboxyhemoglobinu (HbCO), dojde k poklesu Hb (hemoglobinu), což má za následek snížení pĜenosu kyslíku z plic do tkání [17]. svalech - navázáním oxidu uhelnatého na myoglobin a cytochrom-oxidázu, dojde ke snížení schopnosti využívat kyslík [17]. citlivých orgánech - jako je napĜ. mozek, kde mĤže dojít ke snížení tkáĖové oxygenace a k jeho otoku [17].
Malé koncentrace oxidu uhelnatého, které se vyskytují bČžnČ v ovzduší ve mČstech, mohou zpĤsobovat vážné zdravotní potíže pacientĤm, kteĜí trpí kardiovaskulárními chorobami (angina pectoris). U zdravých lidí mĤže docházet ke snížení pracovní výkonnosti, manuální zruþnosti a zhoršení schopnosti studia [16].
22
PĜi vyšších koncentracích je oxid uhelnatý pĜímo jedovatý. Klinické pĜíznaky a symptomy úþinkĤ oxidu uhelnatého jsou uvedeny v tabulce 7 [18]. Tabulka 7: Klinické pĜíznaky a symptomy úþinkĤ oxidu uhelnatého pro rĤzné koncentrace COHb v krvi % COHb
Klinické pĜíznaky
0 - 10
žádné pĜíznaky
10 - 20
žádné pĜíznaky nebo mírné bolesti hlavy
20 -30
závratČ, mdloby, tČžká bolest hlavy, nevolnost, svalová slabost
30 -40
silná bolest hlavy, slabost, závraĢ, mdloby, nevolnost, zvracení, kolaps
40 -50
pĜíznaky viz. 30-40 + zvýšený puls a dýchání, synkopa1
50 -60
synkopa, zvýšené dýchání a puls, kóma, kĜeþe, Cheyne-Stokes dychání2
60 -70
koma, kĜeþe, snížení þinnosti srdce a dýchání, pĜípadnČ smrt
70 -80
slabý puls, zpomalené dýchání, respiraþní selhání a smrt
1
Synkopa je krátkodobá ztráta vČdomí, která je zpĤsobena nedostatkem okysliþené krve v mozku (hypoxie). 2
Cheyne-Stokes dychání je periodické dýchání, charakterizované sérií pravidelnČ se prohlubujících a zmČlþujících se dechĤ s apnoickými pauzami (srdeþní selhání, urémie, tČžká pneumonie)
V ýeské republice platí pro oxid uhelnatý následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PĜípustný expoziþní limit je 30 mg.m-3 (PEL - 30 mg.m-3) a nejvyšší pĜípustná koncentrace prachu je 150 mg.m-3 (NPK – P - 150 mg.m-3 ) [16]. Dopady na životní prostĜedí Oxid uhelnatý reaguje v atmosféĜe fotochemickými reakcemi s jinými látkami, zejména s hydroxylovými radikály, þímž dochází k jeho rozkladu a ke zvýšení koncentrace methanu a škodlivého pĜízemního ozónu v ovzduší (fotochemický - bílý smog). Koneþným produktem rozkladu oxidu uhelnatého je oxid uhliþitý, který je oznaþován jako skleníkový plyn [16]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Oxid uhelnatý nepatĜí mezi extrémnČ nebezpeþné toxické látky, avšak jeho zdravotní rizika jsou velmi závažná. Jeho schopnost pĜispívat ke vzniku nebezpeþného pĜízemního ozónu v ovzduší z nČj þiní látku, jejíchž emise je zapotĜebí v ovzduší redukovat a sledovat [16].
23
2.3.3.2.
Oxid uhliþitý /CO2/
Základní charakteristika Oxid uhliþitý je nevýbušný a netoxický plyn. Je bezbarvý a bez zápachu. PĜi vdechnutí vČtšího množství pĤsobí štiplavČ na sliznicích a vytváĜí kyselou chuĢ v ústech. Kyselá chuĢ je zpĤsobena jeho rozpuštČním na vlhkých sliznicích a ve slinách, kde dojde ke vzniku slabého roztoku kyseliny uhliþité. Oxid uhliþitý pĜechází pĜi -78 °C do tuhého skupenství a vzniká tzv. suchý led. Je koneþným produktem oxidace uhlíku (organických látek) za dostateþného pĜístupu kyslíku [19]. Oxid uhliþitý je emitován v procesech, kde dochází ke spalovacím procesĤm uhlíkatých fosilních paliv – zemního plynu, ropných produktĤ, koksu, uhlí. Mezi další zdroje emisí patĜí i spalování paliv biologického pĤvodu – biomasy, bionafty, bioplynu a dĜeva [19]. Toxické úþinky CO2 a dopad na zdraví þlovČka Oxid uhliþitý vykazuje toxické úþinky pĤsobení pouze pĜi vyšších koncentracích. BČhem krátkodobé expozice oxidu uhliþitého mĤže dojít s velmi krátkou þasovou prodlevou k bolesti hlavy, závratím, dýchacím problémĤm, tĜesu, zmatenosti a zvonČním v uších. Vyšší koncentrace mohou zpĤsobit kĜeþe, kóma a smrt. U vážnČjších otrav mĤže dojít k poškození mozku a zpĤsobit tak zmČnu osobnosti a poškození zraku [19]. V ýeské republice platí pro oxid uhliþitý následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PEL – 9 000 mg.m-3, NPK – P - 45 000 mg.m-3 [19]. Dopady na životní prostĜedí Mezi jeho nejdĤležitČjší vlastnost patĜí absorpce infraþerveného záĜení zemského povrchu, které by jinak uniklo do vesmírného prostoru. Díky této vlastnosti hraje hlavní roli ve vzniku tzv. skleníkovém efektu. Jeho koncentrace se v atmosféĜe neustále zvyšuje [19]. Zvýšená koncentrace oxidu uhliþitého má také za následek zvýšení rychlosti fotosyntézy u nČkterých rostlin a to ještČ jen za urþitých podmínek. NapĜíklad u pšenice dochází ke zvýšení fotosyntézy až o 50 % [20]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí PatĜí mezi hlavní plyn, který pĜispívá ke vzniku skleníkového efektu a následnČ ke globálnímu oteplování planety. Za pĜímo jedovatou látku se nepovažuje, avšak jeho dopady na globální klima, prostĜednictvím skleníkového efektu, jsou více než významné [19].
24
2.3.3.3.
Oxid siĜiþitý /SO2/
Základní charakteristika Oxid siĜiþitý je bezbarvý plyn s pronikavým dráždivým zápachem [21]. Je nehoĜlavý a rozpouští se ve vodČ za vzniku kyselého roztoku [22]. NejvýznamnČjším zdrojem emisí oxidu siĜiþitého je spalování paliv obsahující síru, dále jsou to úniky z prĤmyslu a zdroje neantropogenního charakteru [22]. Mezi antropogenní zdroje emisí patĜí: •
•
Výroba elektrické a tepelné energie, rafinérie ropy, dopravní prostĜedky nebo zpracování kovĤ. PĜi spalování tuhých paliv, které obsahují síru dochází k jejich pĜemČnČ na oxid siĜiþitý z 95 %, u kapalných paliv je tato konverze prakticky 100 %. Oxid siĜiþitý bývá ve spalinách pĜemČĖován na oxid sírový. Výroba kyseliny sírové [22].
Mezi pĜírodní zdroje zneþištČní se Ĝadí vulkanická þinnost a lesní požáry [22]. Toxické úþinky SO2 a dopad na zdraví þlovČka Oxid siĜiþitý vykazuje akutní i chronické úþinky na lidské zdraví a mĤže negativnČ ovlivnit rĤzné orgány. Do lidského organismu se dostává z 99 % pĜes dýchací ústrojí. Akutní otrava oxidem siĜiþitým se projevuje slzením, výtokem z nosu, kašlem, zvýšenou bronchiální sekrecí a v tČžkých pĜípadech mĤže dojít k edému plic a zástavČ dýchání. ZpĤsobuje také popálení pokožky [21]. Dále zpĤsobuje zhutnČní sliznice dýchacích cest, zápal plic, zánČt nosohltanu, únavu a zmČnu chuti. Poškozuje játra, mozek, plíce a srdce [23]. Byl u nČj prokázán i genotoxický úþinek po vdechnutí [24]. NejvýznamnČji ohroženou skupinou lidí jsou astmatici, kteĜí jsou na pĤsobení oxidu siĜiþitého velmi citliví [22]. V ýeské republice platí pro oxid siĜiþitý následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PEL – 5 mg.m-3, NPK – P – 10 mg.m-3 [22]. Dopady na životní prostĜedí Oxid siĜiþitý mĤže zpĤsobovat chronické i akutní poškození vegetace, zvíĜat a lidského organismu [25]. V ovzduší za urþitou dobu pĜechází fotochemickou pĜemČnou nebo katalytickou reakcí na oxid sírový, který je za pomoci vzdušné vlhkosti hydratován na aerosol kyseliny sírové. Rychlost oxidace je dána povČtrnostními podmínkami a teplotou prostĜedí, sluneþním svitem, pĜítomností katalyzujících þástic apod.. S alkalickými þásticemi prašného aerosolu reaguje kyseliny sírová za vzniku síranĤ. Vzniklé sírany se usazují na zemský povrch nebo mohou být z ovzduší vymývány mokrou atmosférickou depozicí. Pokud je v ovzduší nedostatek alkalických þástic, tak dochází k okyselení srážkových vod až na pH < 4 [22]. 25
Oxidy síry s oxidy dusíku tvoĜí takzvané kyselé deštČ, které mohou zpĤsobovat znaþná poškození lesních porostĤ i prĤmyslových plodin. Mají schopnost uvolĖovat z pĤdy kovové ionty, poškozovat mikroorganismy, znehodnocovat vody a zpĤsobit tak úhyn ryb. Oxidy síry jsou také jednou z hlavních látek, které se podílejí na vzniku tzv. smogu (londýnského typu). Kyselé deštČ mají schopnost poškozovat stavby a památky [22]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Jeho vliv je považován za významnČ negativní z hlediska jeho pĜítomnosti v kyselých deštích, které ovlivĖují rovnováhu v pĤdách, vodách a v mnohých ekosystémech [22]. 2.3.3.4.
Oxidy dusíku /NOX/
Základní charakteristika Dusík je bezbarvý plyn, bez chuti a bez zápachu [26]. Do této skupiny se zahrnuje celá škála oxidu dusíku. PatĜí zde oxid dusnatý (NO, bezbarvý plyn bez zápachu), oxid dusiþitý (NO2, þervenohnČdý plyn štiplavého zápachu), oxid dusitý (N2O3), tetraoxid dusíku (N2O4) a oxid dusiþitý (N2O5). Další oxidy dusíku se vyskytují ménČ þastČji v menších množstvích a nepĜedstavují významné riziko [27]. Ve vnČjším prostĜedí se nejþastČji vyskytuje oxid dusnatý, který se dále oxiduje na oxid dusiþitý [26]. Emise oxidĤ dusíku vznikají pĜi spalování paliv jakými jsou nafta, plyn a biomasa. Navíc dochází k jejich rychlému nárĤstu koncentrací v životním prostĜedí. Primárním zdrojem jsou motorová vozidla. PĜi spalovaní paliv dochází k hoĜení za vysoké teploty a k oxidaci vzdušného dusíku (N2) na takzvaný vysokoteplotní NOx. Mezi další možné zdroje úniku oxidĤ dusíku do atmosféry je možné zaĜadit veškeré chemické procesy, kde jsou tyto oxidy pĜítomny. Mezi pĜírodní zdroje emisí oxidĤ dusíku patĜí napĜíklad nČkteré biologické pochody v pĤdách, kde mikroorganismy v rámci svého metabolismu produkují oxid dusný a dusík [27]. Toxické úþinky NOx a dopad na zdraví þlovČka Oxidy dusíku negativnČ ovlivĖují zdraví þlovČka pĜedevším pĜi vyšších koncentracích, které se bČžnČ v ovzduší nevyskytují [27]. PĜi požárech nejþastČji vzniká oxid dusnatý a oxid dusiþitý, které se ve své toxicitČ ponČkud liší. Oxid dusnatý se v ovzduší vyskytuje jako volný radikál v rĤzných formách. PĜi nadýchání jeho nízkých koncentrací dochází k vazodilataci (tzv. rozšíĜení cév) a tím dochází ke zlepšení prokrvení plic, snížení krevního tlaku a hladina kyslíku se v krvi zvyšuje. V plynné formČ pĜechází do krevního ĜeþištČ, kde reaguje s hemoglobinem a vytváĜí methemoglobin, který nemá afinitu ke kyslíku, þímž dojde ke snížení koncentrace kyslíku v krvi (hypoxii) [28].
26
Oxid dusnatý má 5 x až 20 x vyšší afinitu k hemoglobinu než-li kyslík. Pokud je v krvi malá koncentrace kyslíku dojde ke vzniku nitrosohemoglobinu. BezvČdomí a smrt mĤže nastat až pĜi vysokých koncentracích methemoglobinu [28]. Oxid dusiþitý je nejvíce toxický z oxidĤ dusíku. Je to silný oxidant, který se vyskytuje v ovzduší ve formČ volných radikálĤ [26, 28]. Jeho chronické pĤsobení vyvolává tvorbu hlenu, dále pak dochází k nevolnosti a menšímu podráždČní horních cest dýchacích [26]. Vdechování oxidu dusiþitého vede k poškození plic (plícnímu edému). Závažnost poškození se odvíjí na dobČ expozice a jeho koncentraci [29]. V ýeské republice platí pro oxidy dusíku následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PEL – 10 mg.m-3, NPK – P – 20 mg.m-3 [27]. Dopady na životní prostĜedí Dusík je biogenní prvek, což znamená, že je v pĜimČĜeném množství nezbytný pro rĤst rostlin. V zemČdČlství je využíván jako souþást rĤzných hnojiv pro podporu rĤstu zemČdČlských rostlin. Oxidy dusíku jako jsou NO a NO2 ve vyšších koncentracích mohou na rostliny pĤsobit negativnČ a to tak, že zvyšují jejich citlivost na mráz þi plísnČ. Oxid dusiþitý i oxid dusný je souþástí kyselých dešĢĤ, které zpĤsobují okyselení pĤd a vodních ploch, dále negativnČ ovlivĖují vegetaci a stavby. Oxidy dusíku postupnČ v atmosféĜe pĜecházejí na kyselinu dusiþnou, která reaguje s prachovými þásticemi a napĜíklad s oxidy vápníku, hoĜþíku þi amoniakem za vzniku tuhých þástic, které jsou z atmosféry odstraĖovány jednak sedimentací a jednak suchou a mokrou atmosférickou depozicí. Atmosférickou depozicí se dostávají dusiþnanové ionty do pĤd a vod. Ve vodách jejich zvýšené koncentrace zpĤsobují eutrofizaci vod a úhyn ryb. Oxid dusiþitý pĜispívá ke vzniku tzv. fotochemickému smogu a pĜízemního ozónu. Vysoké koncentrace pĜízemního ozónu poškozují vegetaci [27]. Oxid dusnatý (NO) je jedním ze skleníkových plynĤ, má schopnost absorbovat infraþervené záĜení zemského povrchu, které by za normálních podmínek uniklo do vesmírného prostoru. Tímto pĜispívá ke vzniku tzv. skleníkového efektu a následnČ pak ke globálnímu oteplování planety [27]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Nejvíce ohroženou skupinou jsou rostliny. Oxidy dusíku s oxidy síry tvoĜí kyselé deštČ, které negativnČ ovlivĖují živé rostliny a pĤdu. Vyšší koncentrace oxidĤ dusíku mĤžou vážnČ ohrozit zdraví þlovČka. Jsou to látky, které pĤsobí negativnČ, jak na zdraví lidí, tak na globální ekosystém [27]. 2.3.3.5.
Amoniak /NH3/
Základní charakteristika Amoniak je bezbarvý plyn s typickým štiplavým zápachem. Je zásaditý, žíravý a dráždivý. Reaguje s kyselinami za vzniku amonných solí. Má korozivní úþiny vĤþi kovĤm [30].
27
NejvýznamnČjší podíl z celkových emisí amoniaku do atmosféry pĜedstavuje rozklad lidských i zvíĜecích biologických exkrementĤ. Antropogenní zdroje nejsou již tak významné. Mezi nejznámČjší antropogenní zdroje emisí amoniaku patĜí zejména výroba kyseliny dusiþné, používání dusíkatých hnojiv, výbušnin, splaškové odpadní vody, prĤmyslové chlazení apod. [29]. Amoniak se taktéž v menší míĜe vyskytuje v cigaretovém kouĜi [31]. Toxické úþinky NH3 a dopad na zdraví þlovČka Mezi negativní úþinky amoniaku na zdraví þlovČka patĜí podráždČní i popálení kĤže a oþí s rizikem trvalých následkĤ. BČhem krátkodobé expozice mĤže být podráždČná nosní sliznice, ústa, hltan a plíce. Dále pak amoniak mĤže zpĤsobit kašel, dušnost a dýchací potíže. PĜi vyšších koncentracích mĤže zpĤsobit plícní edém. Smrtelná koncentrace amoniaku je 0,5 % obj. (asi 3,5 g.m-3) pĜi krátkodobé expozici. V bČžném prostĜedí jsou jeho koncentrace natolik nízké, že nepĜedstavuje pro ekosystém žádné riziko [30]. V ýeské republice platí pro amoniak následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PEL – 14 mg.m-3, NPK – P – 36 mg.m-3 [30]. Dopady na životní prostĜedí Amoniak je toxický pro životní prostĜedí, zejména pak pro vodní organismy (ryby), kde jeho koncentrace bývají také nejvČtší. Je to dáno jeho dobrou rozpustností ve vodČ. Amoniak zvyšuje pH vody. Amoniak je vyluþován živoþichy a je produkován pĜi rozkladných procesech chlévské mrvy, kejdy a odpadech z velkochovu drĤbeže. V pĤdČ se amoniak vyskytuje ve formČ amonných iontĤ, které slouží jako klíþový zdroj dusíku pro rostliny. V pĤdách dochází k þásteþnému vytČkání amoniaku do ovzduší, kde tvoĜí stabilní soli se sírany a dusiþnany, které jsou dále vymývány atmosféricko depozicí zpČt na zemský povrch. Takto dochází k okyselení pĤd. Jsou také jedním z pĤvodcĤ fotochemického smogu. NejvČtší koncentrace amoniaku ve vodách jsou v oblastech s vysokým zalidnČním þi vysokým stupnČm zemČdČlské þinnosti [32]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Pro þlovČka amoniak vČtšinou nepĜedstavuje výrazné riziko, protože je díky svému štiplavému zápachu snadno vþas rozpoznatelný. Jedná se o látku velice toxickou pro životní prostĜedí, zejména pak pro vodní ekosystém. Podílí se na okyselování pĤd a podporuje eutrofizaci vod (nárĤst sinic a Ĝas) [30]. 2.3.3.6.
Kyanovodík /HCN/
Základní charakteristika Kyanovodík je bezbarvý plyn, charakteristického zápachu, na vzduchu hoĜí modrou barvou. Je mísitelný s vodou, alkoholem a je slabČ rozpustný v éteru. V pĜírodČ se vyskytuje v semenech nČkterých rostlin, pĜevážnČ v peckovinách (meruĖky, broskve, mandlonČ, švestky, tĜešnČ), které obsahují glykosid prunasin [33].
28
Významným zdrojem emisí kyanovodíku je metalurgický a chemický prĤmysl. Kyanovodík vzniká pĜi hoĜení materiálĤ, jakými jsou plasty, které obsahují dusík. Mezi tyto plasty patĜí polyamid (silon, nylon), polyuretan (molitan), moþovinoformaldehydové pryskyĜice (umakart, lepidla, laky), akrylátbutylstyren (palubní desky automobilĤ), peroxoacetylnitrát, vlna, peĜí, pĜírodní hedvábí apod.. Z tohoto dĤvodu se koncentrace HCN uvolĖují pĜi požárech obchodĤ s odČvy a koberci, pĜi požárech automobilĤ i letadel a také pĜi požárech bytĤ. Dále mohou vznikat pĜi spalování komunálního odpadu nebo na skládkách pĜemČnou kyanidových odpadĤ. Je obsažen i ve výfukových plynech automobilĤ a tabákovém kouĜi. Kyanovodík je velmi hoĜlavá látka, která pĜi koncentracích nad 5,5% obj. vybuchuje [34]. Toxické úþinky HCN a dopad na zdraví þlovČka Kyanovodík se do tČla bČhem požárĤ dostává nejþastČji inhalací kouĜe. Mezi další možné zpĤsoby akutní otravy kyanidem patĜí i jeho vstĜebávání pĜes kĤži a sliznici. NejþastČjšími pĜíznaky otravy kyanovodíkem jsou šok, bezvČdomí, kĜeþe a metabolická acidóza. Ve vČtších koncentracích zpĤsobuje otravu a smrt [35]. Kyanovodík již ve velmi malém množství vyvolává inhibici mnoha oxidativních enzymĤ tkání. Mezi nejdĤležitČjší patĜí inhibice cytochromoxidázy. Kyanidy se vážou na její skupinu (Fe3+) a poté dojde k blokádČ bunČþného dýchání. Následkem tohoto procesu je dušení. Kyanovodík má schopnost bránit využití kyslíku ve tkáních [35]. Smrtelná dávka kyanovodíku je asi 1 mg/kg (pro dospČlého þlovČka je to cca 50-60 mg) [34]. V ýeské republice platí pro kyanovodík následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PEL–3 mg.m-3, NPK–P–10 mg.m-3 [34]. Dopady na životní prostĜedí Ve vzduchu se kyanovodík vyskytuje volnČ, v menších pĜípadech je navázán na þástice aerosolu. Poloþas odstranČní z atmosféry je 1 – 3 roky. Pomocí atmosférické depozice se dostává do pĤdy a vody, kde se pĜemČĖuje na kyanid. Velká þást kyanidĤ z povrchových vod þasem odtéká ve formČ kyanovodíku. Kyanidy v pĤdČ mají schopnost zpČtnČ vytČkat do atmosféry nebo být vyplaveny vodou do hlubších vrstev. NČkdy se mikrobiální þinností pĜemČní na jinou formu. Ve vysokých koncentracích jsou kyanidy silnČ toxické pro pĤdní organismy. V rĤzné míĜe je kyanovodík toxický pro všechny organismy. ZvlášĢ silnČ toxický je pro vodní organismy [34]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Kyanovodík je jedním z nejnebezpeþnČjších plynĤ. Je to velmi toxický plyn. Již pĜi nízkých koncentracích mĤže zpĤsobit smrt a k otravČ dochází okamžitČ. Pro celkový stav životního prostĜedí sice nepĜedstavuje žádné významné riziko, avšak jeho toxikologické pĤsobení na živé organismy je velice závažné [34].
29
2.3.3.7.
Chlorovodík a bromovodík /HCl, HBr/
Základní charakteristika Plynný chlorovodík a bromovodík se vyznaþuje velmi štiplavým zápachem. Jsou to korozivní velmi agresivní plyny. Chlorovodík a bromovodík jsou plyny, které jsou produkovány bČhem pyrolýzy halogenovaných materiálĤ. Chlorovodík mĤže unikat do prostĜedí pĜi vulkanické þinnosti þi pĜi lesních požárech. Tyto zdroje emisí patĜí mezi pĜirozené zdroje, které jsou však v globálním mČĜítku zanedbatelné. Mezi nejvČtší zdroje emisí patĜí antropogenní zdroje. Jedná se zejména o úniky HCl z prĤmyslu, ze spalovacích procesĤ a jeho vznik bČhem spalování odpadĤ, které obsahují chlór (plasty) [36, 37]. Toxické úþinky HCl, HBr a dopad na zdraví þlovČka Jsou to velice nebezpeþné a agresivní plyny [36]. Chlorovodík je velice dráždivá látka, která je toxická již pĜi nízkých koncentracích [38]. Absorpþní schopnost chlorovodíku do plic je mnohem vČtší, než-li absorpþní schopnost bromovodíku [37]. Jejich výhodou je charakteristický silný zápach, který je þlovČku patrný již v malých koncentracích. U osob exponovaných chlorovodíkem a bromovodíkem se projevují tyto potíže: • • • •
podráždČní nosní sliznice, dýchacích cest, silné kašlání, krvácení z nosu a bolest na hrudi; podráždČní plic, dušnost, plícní edém i nebezpeþí udušení; popálení oþí a poleptání kĤže; opakované expozice zpĤsobí nenávratné poškození plic, zubĤ a mohou se objevit i vyrážky [36].
V ýeské republice platí pro chlorovodík následující limity koncentrací v ovzduší na pracovištích: PEL – 8 mg.m-3, NPK – P – 15 mg.m-3[36]. Dopad na životní prostĜedí Chlorovodík je korozivní látka, která má schopnost napadat mnohé z kovĤ a vápenec, což vede k narušení budov i kulturních památek. Plynný chlorovodík je dobĜe rozpustný ve vodČ (i ve vzdušné vlhkosti) za vzniku kyseliny chlorovodíkové, která je pro vodní organismy a rostliny velice toxická. Chlorovodík pĜispívá ke vzniku kyselých dešĢĤ [36]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Jsou to velice korozivní a reaktivní látky, které v životním prostĜedí zpĤsobují akutní ohrožení živých organismĤ a to zejména vodních. Další ohroženou skupinou jsou i rostliny. Díky jejich vysoké reaktivitČ nesetrvávají v životním prostĜedí po dlouhou dobu a proto je jejich dlouhodobý celosvČtový negativní dopad nevýznamný [36].
30
2.3.3.8.
Sulfan /H2S/
Základní charakteristika Sulfan je bezbarvý, hoĜlavý a dráždivý plyn s charakteristickým zápachem po shnilém vejci. Je rozpustný ve vodČ. Díky tomu, že je tČžší než vzduch má schopnost se hromadit v podzemních prostorách, jako jsou jímky, odpadní jámy, žumpy, stoky apod. [39]. Mezi pĜírodní zdroje emisí sulfanu patĜí sopeþná þinnost a požáry. Je také produkován pĤsobením bakterií pĜi rozkladu rostlinných a živoþišných bílkovin. Je také obsažen v zemním plynu. Sulfan vzniká jako vedlejší produkt pĜi výrobČ koksu, rafinaci ropy, výrobČ viskózového vlákna a výrobČ celulózy [40]. Dalším možným zdrojem emisí sulfanu jsou þistírny odpadních vod, žumpy a odpady ze zemČdČlství [41]. Toxické úþinky H2S a dopad na zdraví þlovČka Sulfan je dráždivý a dusivý plyn. PĜi vdechnutí dráždí horní i dolní cesty dýchací. Rychle se vstĜebává z plic do krve a zpĤsobuje tak zrychlené dýchání. PĜi koncentracích kolem 75 – 150 mg/m3 zpĤsobuje únavu, pĜi koncentracích od 150 – 1500 mg/m3 zpĤsobuje podráždČní oþí a pĜi koncentracích vyšších než 1500 mg/m3 zpĤsobuje edém plic až smrt [40]. Dále pak mĤže zpĤsobit nevolnost, zvracení, bolest hlavy, ztrátu chuti k jídlu a poruchy spánku [42]. Dopad na životní prostĜedí Je velice toxický pro aerobní organismy. Jeho nízkým koncentracím ve vodním prostĜedí jsou živoþichové pravidelnČ vystavováni. [43] PĜi testech na zvíĜatech bylo prokázáno, že primárním cílem sulfanu, pĜi vysokých koncentracích, je nervový systém. [40] Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Díky jeho charakteristickému zápachu je þasto vþas detekován. Pro þlovČka je nebezpeþný jen pĜi vyšších koncentracích, které se bČžnČ ve složkách životního prostĜedí nevyskytují. VýznamnČjší je jeho negativní dopad na organismy a rostliny v životním prostĜedí [40]. 2.3.4. Organické produkty hoĜení 2.3.4.1.
Polychlorované bifenyly /PCBs/
Základní charakteristika Polychlorované bifenyly jsou celosvČtovČ rozšíĜené látky zatČžující životní prostĜedí. PĜedstavují 209 kongenerĤ a jejich rĤzné slouþeniny [44].
31
Polychlorované bifenyly jsou pĜipravovány chlorací bifenylu. Jejich vlastnosti fyzikálnČchemické jsou dány stupnČm chlorace, který ovlivĖuje také toxické úþinky PCB. Nejvíce toxické jsou PCB obsahující 5 až 6 atomĤ chóru na molekule bifenylu. [45] Kongenery tvoĜí bezbarvé krystaly bez zápachu, ovšem komerþní smČsi PCB jsou obvykle kapaliny. Hustota se zvyšuje se stupnČm chlorace a s rĤstem obsahu chloru v molekule. [46] Jsou to látky vyrábČné þlovČkem. V životním prostĜedí se pĜirozenČ nevyskytují. Objeveny byly na pĜelomu 19. a 20. století a od 30. let 20. století se používají v prĤmyslu. V 70. letech bylo zjištČno, že jsou to látky vysoce perzistentní a hromadí se v potravních ĜetČzcích. Mají schopnost ohrožovat lidské zdraví a životní prostĜedí. Z tČchto dĤvodĤ se od jejich výroby upustilo. Následující tabulka 8obsahuje informace o ohlašujících prazích pro únik a prahové hodnoty pro pĜenosy PCBs [46]. Tabulka 8: Ohlašovací práh pro únik a prahové hodnoty pro pĜenosy PCBs ohlašovací práh pro úniky do ovzduší (kg/rok)
0,1
do vody (kg/rok)
0,1
do pĤdy (kg/rok)
0,1
prahová hodnota pro pĜenosy v odpadních vodách (kg/rok) v odpadech (kg/rok) rizikové složky životního prostĜedí
0,1 1 voda, pĤda, ovzduší
V souþasnosti je výroba PCB zakázána, emise pocházejí z používání výrobkĤ a z odpadĤ obsahující PCB. Jedním z dalších zdrojĤ jsou halogenované slouþeniny, kaly z odpadních vod, používání výrobkĤ z PCB, nelegální nakládání s odpady z tČchto výrobkĤ, spalovaní prĤmyslových i komunálních odpadĤ a úniky ze zaĜízení, které PCB obsahují. Mezi nejvýznamnČjší antropogenní zdroje patĜí nakládání s odpady (skládkování, spalování) a úniky ze zaĜízení, které PCB obsahují (transformátory a kondenzátory) [46]. Toxické úþinky PCB a dopad na zdraví þlovČka PCB mohou vstupovat do tČla inhalaþnČ (vzduch) a orálnČ ( kontaminovanou vodou, jídlem). Jelikož mají schopnost akumulace v potravních ĜetČzcích, jsou všudypĜítomné. Potraviny jsou tedy kontaminovány pĜíjmem PCB z prostĜedí organismy jakými jsou napĜ.: ryby, ptáci, hospodáĜská zvíĜata. NejvČtším zdrojem PCB v potravinách je rybí maso a mateĜské mléko. Nejvíce se koncentrují v játrech, tukových tkáních a mateĜském mléce [44]. 32
Díky jejich vysoké perzistenci, biokoncentraci a bioakumulaci jsou velmi nebezpeþné pro životní prostĜedí a lidské zdraví. Jsou to prokazatelné lidské karcinogeny. Jednotlivé PCB jsou klasifikovány jako promotory a iniciátory nádorového bujení. SmČsi PCB jsou klasifikovány jako nemutagenní [44]. Dopad na životní prostĜedí Zatížení životního prostĜedí polychlorovanými bifenyly je na ústupu z dĤvodĤ zakázání jejich použití a výroby. Z dĤvodu jejich vysoké perzistence jsou PCB pĜítomny ve všech složkách životního prostĜedí po celém svČtČ [47]. NejvČtší koncentrace PCB jsou zaznamenány v moĜských ekosystémech. Díky tČkavosti a degradovatelnosti dochází u nížechlorovaných kongenerĤ ke zmČnám ve složení smČsi PCB. Ve vzduchu se PCB vyskytují pĜevážnČ jako plyny, v menší míĜe mohou být navázány na prachové þástice. Sorpce je dána stupnČm chlorace. ýím vyšší stupeĖ chlorace, tím vČtší mají schopnost PCB sorpce na prachové þásteþky. Nížechlorované PCB se sorbují ménČ, než-li výšechlorované PCB. Do atmosféry se dostávají vytČkáním z pĤd nebo vod. Naopak z atmosféry jsou zpČtnČ odstraĖovány mokrou a suchou atmosférickou depozicí. Ve vodních ekosystémech jsou jejich koncentrace nejvyšší v sedimentech a v organické hmotČ, pĜiþemž koncentrace ve vodČ jsou vždy menší než v sedimentech. Vodní sedimenty slouží jako zásobníky PCB. Z tohoto dĤvodu jsou vodní ekosystémy ohroženy nejvíce [46]. Degradace PCB z jednotlivých složek životního prostĜedí je dána stupnČm chlorace. Perzistence se zvyšuje s rostoucím množstvím chloru v molekule. Ve vodním prostĜedí je jedinou možností degradace tzv. fotolýza. Rychlost degradace je také závislá na poloze chloru. PCB s atomy chloru v para pozici jsou biodegradovány snáze, než-li v poloze ortho a meta. Výšechlorované bifenyly jsou rozkládány pouze anaerobnČ [46]. Polychlorované bifenyly se snadno kumulují v tucích. Díky schopnosti hromadČní v potravních ĜetČzcích se nejvyšší koncentrace PCB vyskytují u vrcholových predátorĤ. NejohroženČjší skupinou jsou moĜští ptáci a savci, u kterých dochází k narušení reprodukþní schopnosti. PCB jsou toxické nejvíce pro ranná vývojová stádia [46]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí PCB mají schopnost se akumulovat v potravních ĜetČzcích organismĤ. NejohroženČjší je vodní ekosystém. Nebezpeþí PCB je dáno jejich karcinogenními úþinky [46]. 2.3.4.2.
Polycyklické aromatické uhlovodíky /PAU/
Základní charakteristika Polycyklické aromatické uhlovodíky pĜedstavují širokou skupinu rĤzných látek vyznaþujících se tím, že mají ve své molekule obsaženy kondenzovaná aromatická jádra a nenesou žádné heteroatomy ani substituenty. Do této skupiny náleží napĜ.: naftalene, fenanthren, pyren, flouranthen, anthracen, fluoren, benzo(a)pyren, chrysen a mnoho dalších [48].
33
Jsou to bílé þi nažloutlé pevné krystalické látky. Jejich rozpustnost ve vodČ je velmi nízká, ale snadno rozpustné jsou v tucích a olejích. Následující tabulka 9 obsahuje informace o ohlašujících prazích pro únik a prahové hodnoty pro pĜenosy PAU [48]. Tabulka 9: Ohlašovací práh pro úniky a prahové hodnoty pro pĜenosy PAU ohlašovací práh pro úniky do ovzduší (kg/rok)
50**
do vody (kg/rok)
5**
do pĤdy (kg/rok)
5**
prahová hodnota pro pĜenosy v odpadních vodách (kg/rok) (kg/rok)
5**
v odpadech (kg/rok)
50**
rizikové složky životního prostĜedí
voda, pĤda, ovzduší
Pozn.** PĜednostnČ se mČĜí jen benzo(a)pyren (50–32–8), benzo(b)fluoranthen (205–99–2), benzo(k)fluoranthen (207–08–9) a indeno(1,2,3-cd)pyren (193–39–5) (Odvozeno z naĜízení Evropského parlamentu a Rady (ES) þ. 850/2004 ze dne 29. dubna 2004 o perzistentních organických zneþišĢujících látkách). Jsou to všudypĜítomné zneþišĢující látky, které vznikají v dĤsledku nedokonalého spalování materiálĤ obsahujících uhlík a pĜi pĜírodních katastrofách (sopeþná erupce, lesní požáry). Jedná se tedy o spalování všech uhlíkatých paliv. Do ovzduší se dostávají zejména díky výfukovým plynĤm z automobilového prĤmyslu a pĜi rafinaci ropy [49]. Mezi antropogenní zdroje emisí PAU patĜí zejména spalovací procesy, koksárenství, rafinerie ropy, výroba hliníku a uvolĖování z materiálĤ, které PAU obsahují (asfalt, silnice, dehet) [48]. Nic nenasvČdþuje tomu, že by se mČly emise PAU v pĜíštích letech þi desetiletích výraznČ snížit [49]. Toxické úþinky PAU a dopad na zdraví þlovČka Polycyklické aromatické uhlovodíky se nacházejí v ovzduší, pĤdČ, vodČ, potravinách, v tabákovém kouĜi a výfukových plynech. Ve výfukových plynech je detekován zejména fenanthren a pyren [50]. Velice významným zdrojem benzo(a)pyrenu je tabákový kouĜ. Jedna cigareta obsahuje 25 ng této látky [48].
34
Toxicita tČchto látek závisí na jejich fyzikálnČ – chemických vlastnostech a na podmínkách expozice [49]. Benzo(a)pyren je prokázaný karcinogen a mutagen. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (International Agency for Research on Cancer – IARC) uvádí, že benzo(a)pyren patĜí mezi skupinu I.A. viz. tabulka 10[51]. Mohou vyvolat rakovinné bujení ve všech orgánech. Na základČ testĤ toxicity na potkanech, byly nejvyšší koncentrace PAU zjištČny v ledvinách a játrech. Jejich vylouþení ven z tČla je možná moþí a žluþí [50]. Tabulka 10: Kategorie karcinogenĤ dle IARC: Skupina 1
Úþinek prokázaný karcinogen pro þlovČka
2A
pravdČpodobnČ karcinogenní pro þlovČka
2B
podezĜelý karcinogen pro þlovČka
3
neklasifikovaný jako karcinogen pro þlovČka
4
pravdČpodobnČ není karcinogenní pro þlovČka
Expozice PAU mĤže vést k následujícím rizikĤm: • • • •
ohrožení vývoje plodu; onemocnČní rakovinou; podráždČní až popálení kĤže; opakovaná expozice vede ke ztenþení a popraskání pokožky [48].
Dopad na životní prostĜedí Díky jejich velmi nízké rozpustnosti mají tendenci se hromadit v jednotlivých složkách životního prostĜedí. Nejvíce ohroženými složkami jsou pĤda a voda. V pĤdách mohou být degradovány pomocí pĤdních mikroorganismĤ. Ve vodách mají schopnost se adsorbovat na sedimenty, kde jsou jejich koncentrace mnohokrát vyšší než ve vodČ samotné. PĜevážnČ jsou ve vodách pĜítomny vyšší koncentrace naftalenu, fluorenu a acetnaftalenu, díky jejich relativnČ dobré rozpustnosti. Mají schopnost se transportovat na velké vzdálenosti sorbované na zrnkách sazí a prachových þásticích [52]. Mohou zpĤsobovat rakovinu, poruchy rĤstu, poruchy reprodukce a mutace u zvíĜat [48].
35
Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Jsou to látky nebezpeþné pro životní prostĜedí a zdraví þlovČka. Jsou to velice stabilní látky, þímž se jejich nebezpeþnost umocĖuje. Mohou se šíĜit na velké vzdálenosti a ohrožovat tak i odlehlá území [48].
2.3.4.3.
Polyhalogenové dibenzo-p-dioxiny a /PCDD/ a dibenzofurany /PCDF/
Základní charakteristika Polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany jsou strukturálnČ a chemicky pĜíbuzné látky polyaromatických uhlovodíkĤ. Ve své molekule obsahují atomy uhlíku, vodíku, kyslíku a chloru. Dioxiny jsou odolné vĤþi kyselinám. Jedná se o skupinu perzistentních organických polutantĤ (POP), které se vyskytují vČtšinou jako smČsi rĤzných kongenerĤ. Mnohé z nich jsou vysoce toxické již pĜi nízkých koncentracích. NejnebezpeþnČjší látka z této skupiny a dokonce chemických látek vĤbec je 2,3,7,8-TCDD neboli 2,3,7,8-tetrachlordibenzo-p-dioxin. Je to bílá, krystalická látka rozpustná v organických rozpouštČdlech a Ĝadí se mezi organické tČkavé látky (VOC) [53]. Následující tabulka 11 obsahuje informace o ohlašujících prazích pro únik a prahové hodnoty pro pĜenosy dioxinĤ [54]. Tabulka 11: Ohlašovací práh pro úniky a prahové hodnoty pro pĜenosy dioxinĤ ohlašovací práh pro úniky do ovzduší (kg/rok)
0,0001
do vody (kg/rok)
0,0001
do pĤdy (kg/rok)
0,0001
prahová hodnota pro pĜenosy v odpadních vodách (kg/rok)
0,0001
v odpadech (kg/rok)
0,001
rizikové složky životního
voda, pĤda, ovzduší
Rozlišujeme dva typy zdrojĤ emisí a to na zdroje antropogenního pĤvodu a pĜírodního. Mezi pĜírodní zdroje emisí patĜí sopeþná þinnost, lesní a náhodné požáry. ObecnČ vznikají dioxiny nekontrolovatelným hoĜením rozliþných materiálĤ [54].
36
Jsou to látky, které nejsou vyrábČné cílenČ. Antropogenních zdrojĤ u kterých dochází k uvolĖování dioxinĤ do složek životního prostĜedí je celá Ĝada napĜ.: • • • • • •
nekontrolovatelné spalování rozliþných materiálĤ (domácí spalování uhlí a dĜeva); veškeré další prĤmyslová odvČtví, kde dochází ke spalovacím procesĤm, jakými jsou železárny, ocelárny, teplárny, elektrárny; spalování paliv v motorových vozidlech; spalování materiálĤ s obsahem chloru; pĜi výrobČ papíru a celulózy; v minulosti byly nejvýznamnČjším zdrojem dioxinĤ spalovny odpadĤ, dnes jsou již vybaveny moderním zaĜízením a kvalitním þištČním spalin, popĜípadČ pak i technologií dopalování a tak díky tomu dosahují limitu 0,1 ng dioxinĤ na m3 kouĜových plynĤ [53, 55].
Toxické úþinky PCDD, PCDF a dopad na zdraví þlovČka ýlovČk pĜijímá více než z 95 % PCDD a PCDF potravou. ObecnČ je známo, že se v lidském tČle hromadí pouze 2,3,7,8 – substituované kongenery. RozdČlení dioxinĤ v lidském tČle je nerovnomČrné. Nejvíce se hromadí v tucích (obzvlášĢ v jaterním tuku) a nižší koncentrace jsou v krvi, mateĜském mléce a mozku. V lidském tČle jsou nejvíc zadržovány výšechlorované kongenery, které jsou toxikologicky ménČ významné [56]. Mezi hlavní toxikologické vlastnosti PCDD/PCDF patĜí: • • • • • • • • •
vysoká perzistentce v lipidových složkách bunČk a orgánĤ; hepatotoxicita (vyvolávají jaterní porfyrii); karcinogenita (pouze pĜi akutnČ toxických dávkách); genotoxicita (pouze pĜi akutnČ toxických dávkách); teratogenita (pouze pĜi akutnČ toxických dávkách); vyvolání poškození kĤže (chlorakné); imunotoxicita; rĤzné neurologické úþinky; indukce enzymĤ skupiny cytochromu P450 [56].
NejþastČji toxikologicky studovaným kongenerem je 2,3,7,8-TCDD. Pro studium toxicity se využívají laboratorní zvíĜata. Pro vyjádĜení celkové toxicity urþité smČsi dioxinĤ se používá pĜepoþítávací koeficient tzv. faktor ekvivalentní toxicity (TEF toxicity equivalency factor). V souþasné dobČ je používán mezinárodní systém faktorĤ ekvivalentní toxicity (I – TEF). V tabulce 12 jsou uvedeny hodnoty toxicity PCDD/PCDF v systému I – TEF [56].
37
Tabulka 12: Hodnoty relativní toxicity PCDD/PCDF v systému I – TEF Kongenery PCDD
Hodnota toxicity
Kongenery PCDD
Hodnota toxicity
2,3,7,8 – TCDD
1
1,2,3,7,8 – PeCDF
0,05
1,2,3,7,8 – PeCCD
0,5
1,2,3,4,7,8 - HxCDF
0,1
1,2,3,4,7,8 – HxCDD
0,1
1,2,3,7,8,9 – HxCDF
0,1
1,2,3,7,8,9 – HxCDD
0,1
1,2,3,6,7,8 –HxCDF
0,1
1,2,3,6,7,8 - HxCDD
0,1
2,3,4,6,7,8 – HxCDF
0,1
1,2,3,4,6,7,8 - HpCDD
0,01
1,2,3,4,6,7,8 – HpCDF
0,01
OCDD
0,001
1,2,3,4,7,8,9 – HpCDF
0,01
2,3,7,8 – TCDF
0,1
OCDF
0,001
2,3,4,7,8 – PeCDF
0,5
Dopad na životní prostĜedí Dioxiny se vyskytují ve všech složkách životního prostĜedí (pĤda, vzduch, vody, sedimenty). PĜevážná vČtšina dioxinĤ vstupuje do atmosféry. Proto byla v ĜadČ zemí pĜijata limitní koncentrace imisí 0,02 pg/m3. Dioxiny jsou v ovzduší vázány na þástice, což umožĖuje jejich dálkový transport [56]. Do povrchových vod jsou dioxiny vnášeny pĜedevším mokrou a suchou atmosférickou depozicí, vodní erozí kontaminované pĤdy a lokálnČ s odpadními vodami z bČlení buniþiny chlorem. V povrchových vodách podléhají fotolytickému rozkladu. Sekundárním zdrojem dioxinĤ jsou sedimenty, kde jsou jejich koncentrace mnohem vyšší, než-li v samotném vodním sloupci. Sníží – li se vstup dioxinĤ do vody, kontaminované sedimenty zpČtnČ uvolní dioxiny do vodní fáze a stanou se tak opČt biologicky dostupnými. PĜechod dioxinĤ do tukové složky, závisí na kongeneru a druhu ryby. Biologická degradabilita klesá s rostoucím stupnČm chlorace kongenerĤ. Dioxiny se kumulují v ĜetČzci: plankton – bezobratlí – býložravé ryby – masožravé ryby – ptáci (živící se rybami). U ptákĤ se vyskytují þasto edémy, deformace dlouhých kostí, zhoršená reprodukce a úhyn [56]. Kontaminace pĤdy dioxiny je dána spády z ovzduší, pocházejících ze spalovacích procesĤ. Dioxiny se zachycují pĜevážnČ ve svrchní vrstvČ pĤdy do hloubky asi 15 cm. I zde probíhá fotolýza, ale pouze do hloubky nČkolika milimetrĤ [56].
38
V rostlinách se hromadí nČkolika cestami jakými jsou napĜ.: adsorpce na povrchu koĜenĤ a hlíz, pĜíjmem koĜeny a transportem do nadzemních þástí, adsorpcí odpaĜených z pĤdy v nadzemních þástech rostliny, kontaminací nadzemní þásti þásticemi pĤdy a zachycením spádu z ovzduší [56]. Celkové zhodnocení nebezpeþnosti z hlediska životního prostĜedí Látky, které se Ĝadí do této skupiny patĜí mezi vĤbec nejnebezpeþnČjší látky zneþišĢující životní prostĜedí. CelkovČ jsou jejich úþinky na zdraví þlovČka a stav životního prostĜedí velmi závažné [54]. 2.3.5. Ekotoxikologické hodnocení škodlivin z požárĤ Produkty hoĜení mohou negativnČ ovlivĖovat ekosystém. Oblasti tČchto rizik dČlíme na: • • • • •
Ohrožení života a zdraví lidí Ohrožení flóry a fauny Ohrožení pĤdy Ohrožení vzduchu Ohrožení vod
CelkovČ se dá Ĝíci, že produkty hoĜení jsou toxické pĜedevším pro vodní a pĤdní organismy. Testováním na vodních a terestrických zástupcích lze získat všeobecný pĜehled o ekotoxicitČ daných produktĤ hoĜení. Akutní, chronická a subchronická toxicita je stanovována pomocí tzv. biotestĤ na zástupcích vyšších rostlin pomocí fytotestĤ, fyto a zooplanktonu, ryb a savcĤ. Z anorganických polutantĤ jsou nejvíce škodlivé pĜedevším pro vodní organismy látky jakými jsou napĜ. kyanovodík, amoniak a sulfan. Akutní toxicita kyanovodíku byla stanovena pomocí biotestĤ na zástupcích ryb a to pĜedevším na pstruhu duhovém (Oncorhynchus mykiss) a stĜevleti potoþním (Phoxinus phoxinus), na 96hLC50 = 57 – 191 µg/l. Toto rozmezí je dáno vývojovým stádiem organismu. NejcitlivČji reagovala ranná vývojová stádia a ménČ citlivČ pak dospČlci. Hodnoty letálních koncentrací LC50 pro amoniak a sulfan jsou uvedeny v tabulce 13 a 14 [57, 58].
39
Tabulka 13: Hodnoty letální koncentrace 96hLC50 na jednotlivých organismech pro amoniak Organismus
LC50 (µg/l)
Hodnocení
Kroužkovci – þerv
180,23
není akutnČ toxická látka
Korýši – Rak Ĝíþní
3,15
mírnČ jedovatý
Kapr obecný
393,30
vysoce toxický
Tolstolobik
456,70
vysoce toxický
Pstruh duhový
548,00
vysoce toxický
StĜevle potoþní
5,03
mírnČ jedovatý
Jepice obecná
1,64
mírnČ jedovatý
Komár pisklavý
1,99
mírnČ jedovatý
Slávka jedlá
8,44
mírnČ jedovatý
Zástupci žab
13,00
mírnČ jedovatý
Tabulka 14: Hodnoty letální koncentrace 96hLC50 na jednotlivých organismech pro sulfan Organismus
LC50 (mg/l)
Jeleþek velkohlavý
0,007
Pstruh duhový
0,007
Sluneþnice obecná
0,009
Organické polutanty hoĜení jsou také velice toxické zejména pro vodní organismy. Letální koncentrace u organických polutantĤ jakými jsou napĜ. PCB a PAU jsou uvedeny v tabulkách 15 a 16 [59, 60].
40
Tabulka 15: Hodnoty letální koncentrace LC50 na jednotlivých organismech pro PCB Organismus
LC50 (µg/l) Doba expozice (h)
Jepice obecná
424-878
96
Rak Ĝíþní
30
168
Kreveta
3
168
Pstruh duhový
114-159
96
Hrotnatka velká
710
48
Tabulka 16: Hodnoty letální koncentrace LC50 na jednotlivých organismech pro PAU Organismus
EC50 (µg/l) Doba expozice
Vibrio fischeri
0,348
30 min
Daphnia magna
3,09
48 hod
Daphnia magna
0,834
168 hod
41
2.4.
Toxikologie
Toxikologie je obor interdisciplinární, protože pĜi objasnČní toxických úþinkĤ, mechanismĤ a její podstaty využívá výsledkĤ ostatních vČd, jakými jsou napĜ. biologie, fyziologie, farmakologie, genetiky, biochemie, chemie a dalších pĜírodovČdných oborĤ. Toxicita je schopnost chemické látky vyvolat nepĜíznivé úþinky na živý organismus. Chemická látka, která vykazuje nepĜíznivé úþinky na organismech se nazývá toxická látka [61].
2.5.
Ekotoxikologie
Ekotoxikologie je odvČtví toxikologie, která se zabývá studiem negativních vlivĤ škodlivin na jednotlivé složky životního prostĜedí. Zabývá se tedy studiem negativních vlivĤ toxické látky, popĜípadČ kontaminovaných matric na živé organismy, jejich populaci a spoleþenstva. Poprvé ji definoval Dr. Truhaut v roce 1969. Ekotoxicita patĜí mezi základní charakteristiky škodlivin. Ekotoxikologie také studuje pohyb toxických látek v ekosystému, jejich produkci a možnosti jejich odstranČní. Nástrojem který umožĖuje hodnotit vliv škodlivin na ekosystém jsou biotesty, testy ekotoxicity [62].
2.6.
Biotesty
Biotesty jsou využívané pro hodnocení ekotoxikologických vlastností látek. BČhem biologického testu je testovaný soubor vystaven rĤzným koncentracím testované látky v pĜesnČ definovaných podmínkách a jsou u nČj sledovány patologické zmČny. Rozdíl mezi chemickými analýzami a biotesty je ten, že nejsou schopny identifikovat xenobiotikum v ekosystému, ale za to jsou schopny charakterizovat negativní pĤsobení škodliviny na testovaném souboru z hlediska celkového souhrnu jejích úþinkĤ. Pomocí biologických testĤ, lze rychle a snadno zjistit úþinky škodlivin, popĜípadČ jejich kontaminovaných matric na biocenózu akvatických i terestrických systémĤ. Testy toxicity slouží k hodnocení a klasifikaci novČ vyvinutých, do praxe zavedených chemických látek, pĜípravkĤ a odpadĤ urþených ke skládkování. Snahou ekotoxikologĤ je zhodnocení potenciálního nebezpeþí škodlivin pro ekosystém jako celek. VýbČr testovaných organismĤ u testĤ toxicity je provádČn tak, aby byly zastoupeny všechny trofické úrovnČ studovaného ekosystému [63, 64].
2.7.
RozdČlení testĤ ekotoxicity
Testy ekotoxicity se mohou dČlit z nČkolika hledisek, z nichž nejvýznamnČjší je doba expozice a pokroþilost metod stanovení. Na základČ expoziþní doby rozlišujeme tĜi základní testy, a to akutní, chronické a subchronické [63, 64].
42
2.7.1. Testy akutní toxicity Jedná se o testy, které jsou zamČĜené na toxické úþinky škodliviny, které se projeví již po krátké dobČ expozice po jednorázové aplikaci látky. ÚþinkĤm škodliviny jsou organismy vystaveny pĜímo. U tČchto testĤ se nejþastČji stanovuje úmrtnost organismĤ mČĜená jako: • • • •
LD50 – letální dávka, pĜi které dojde k úhynu 50 % organismĤ z testovaného souboru; LC50 – letální koncentrace, pĜi které dojde k úhynu 50 % organismĤ z testovaného souboru; EC50 – efektivní koncentrace, která zpĤsobí úmrtí nebo imobilizaci 50 % organismĤ z testovaného souboru; IC50 – inhibiþní koncentrace testovaného vzorku, která zpĤsobí 50 % inhibici rĤstu organismu ve srovnání s kontrolou.
Doba trvání testĤ akutní toxicity se pohybuje v rozmezí 24 až 168 hodin [63, 64]. 2.7.2. Testy subchronické (subakutní) toxicity Organismy jsou vystaveny úþinkĤm testované látky opakovanČ, zpravidla jednou dennČ po dobu 28 – 90 dnĤ. Dávka testované koncentrace látky je nižší, než – li dávka použitá v pĜípadČ akutní toxicity. Testy slouží k urþení biologického úþinku škodliviny, k zjištČní kumulativních úþinkĤ škodliviny a možných patologických zmČn u organismĤ, které vedou k jeho oslabení þi k úmrtí. Výsledky testĤ slouží k získání hodnot: • •
NOAEL ( No Observed Adverse Effect Level) – dávka, pĜi které ještČ nebyl zpozorován škodlivý úþinek; LOAEL ( Lowest Observed Adverse Effect Level) – nejnižší dávka, pĜi které již byl zpozorován škodlivý úþinek [63, 64].
2.7.3. Testy chronické toxicity Testy chronické toxicity slouží pro stanovení prahových koncentrací látek v pitné vodČ, nejvyšších pĜípustných koncentrací z hlediska dlouhodobČjšího zatížení krajiny a chovu ryb. Jedná se o testy, které jsou zamČĜené na toxické úþinky škodliviny, které se projeví až po dlouhodobém vystavení škodliviny na testovaném organismu. ÚþinkĤm škodliviny jsou organismy vystaveny po dobu zpravidla déle než – li 90 dní. Na základČ výsledkĤ z testĤ subchronické toxicity jsou nasazeny testy chronické toxicity. Negativní vlivy toxické látky jsou sledovány pĜedevším na poþáteþních stádiích organismĤ, kde je þastý výskyt dČdiþných vad, které ovlivní reprodukci testovaného souboru. Výsledky testĤ slouží ke stanovení hodnot NOAEL a LOAEL [63, 64].
43
2.7.4. Standardní testy toxicity RozdČlení testĤ podle pokroþilosti metod stanovení na standardní a alternativní patĜí mezi tradiþní. Standardní testy ekotoxicity jsou také nazývány testy první generace. Je známa celá Ĝada ekotoxikologických testĤ, které jsou standardizovány dle postupĤ celé Ĝady organizací, mezi nejznámČjší patĜí ISO (International Organization for Standardization – Mezinárodní organizace pro standardizaci), OECD (Organization for Economic Cooperation and Development – Organizace pro hospodáĜskou spolupráci a rozvoj) a US-EPA (United States Environmental Protection Agency – Agentura pro ochranu životního prostĜedí Spojených státĤ). V ýR se standardnČ, v souladu s požadavky legislativy, provádí testy ekotoxicity vod, odpadních vod a vodných výluhĤ na následujících organismech: •
•
•
•
Semena hoĜþice bílé – jedná se o zkoušku inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé (sinapis alba), dle Metodického pokynu Ministerstva životního prostĜedí ZP 11/2007 ke stanovení ekotoxicity odpadu. ěasy – podle ýSN EN 28692 Jakost vod. Zkouška inhibice rĤstu sladkovodních Ĝas Desmodesmus subspicatus a Pseudokirchneriella subcapitata ISO 8692;1989). Ryby – podle ýSN EN ISO 7346-2 Jakost vod. Stanovení akutní letální toxicity pro sladkovodní ryby (Brachydanio rerio Hamilton-Buchanan)- þást 2: Obnovovací metoda. Hrotnatka velká – podle ýSN EN ISO 6341 Jakost vod. Zkouška inhibice pohyblivosti Daphnia magna Straus – Zkouška akutní toxicity [65].
2.7.5. Alternativní testy toxicity Alternativní testy toxicity jsou alternativou k testĤm standardním. Vychází ze stejných postupĤ a principĤ jako testy standardní. Na rozdíl od nich však využívají klidová stádia organismĤ, což umožĖuje rychlé testování širokých sérií vzorkĤ a to pĜedevším nových látek. Tyto testy jsou velice rychlé. Velkou výhodou je jejich miniaturizace a krátká doba inkubace testovacích organismĤ, které jsou takto k dispozici bez potĜeby udržování chovĤ a kultivace testovacích organismĤ. Významným typem alternativních testĤ jsou mikrobiotesty, u kterých testování probíhá v kyvetách, zkumavkách nebo testovacích destiþkách. Doba testování je zkrácena na 24 – 48 hodin. Výsledky testĤ jsou zjištČny na základČ mortality, popĜ. imobilizace organismĤ, zmČny absorbance, luminiscence þi fluorescence. Nejvíce používaným typem mikrobiotestĤ jsou tzv. toxkity, které uchovávají organismy v klidových stádiích. Toxkity obsahují v balení kultivaþní nádobky k oživení testovacích organismĤ, destiþky, pipety, živné médium, testovací organismy v klidovém stádiu, protokol o provedení zkoušky a návod k testu [66].
44
Mezi nejznámČjší toxkity patĜí: • • • • •
2.8.
ThamnotoxkitFTM – v tomto testu je využíván organismus Thamnocephalus platyurus, slouží ke zjištČní hodnoty 24LC50. DaphtoxkitFTM – v tomto testu je využíván sladkovodní organismus Daphnia magna Straus, slouží ke zjištČní hodnoty 48hEC50 a 48hLC50. RotoxkitFTM – v testu je využíván sladkovodní organismus Brachionus calyciflorus, výsledkem je zjištČní hodnoty 24hLC50 a 48hLC50. AlgaltoxkitFTM – v testu je využíván sladkovodní Ĝasa Selenastrum capricornutum, výsledkem testu je hodnota 72hIC50. RapidtoxkitFTM – jedná se o hodinový test toxicity na organismu Thamnocephalus platyurus [66].
Princip testování odpadĤ
Ekotoxicita vodného výluhu odpadu se stanovuje na základČ testĤ akutní toxicity. Testy se provádí na zástupcích ryb, fytoplanktonu, zooplanktonu a vyšších rostlin, tak jak je to uvedeno v pĜíloze þ.1 vyhlášky þ. 376/2001 Sb. v definici nebezpeþné vlastnosti H 14 Ekotoxicita. Zástupci testovaných organismĤ reprezentují dĤležité þlánky ekosystémĤ, které mají rĤznou citlivost k rĤzným látkám obsažených v odpadu nebo uvolnČných do vodného výluhu. Ekotoxicita se hodnotí podle nejcitlivČji reagujícího organismu. a také podle toho, pokud platí, že hodnota: LC(EC, IC)50 10 ml/l. Testy akutní toxicity se provádí podle platných ýSN Jakost vod, které jsou uvedené v bodČ 7 pĜílohy þ. 3 k vyhlášce 376/2001 Sb./2/. Pro hoĜþici bílou (Sinapis alba) tento pokyn uvádí stanovení ekotoxicity v pĜíloze þ. 1 zvláštní postup [67].
2.9.
PĜíprava vodného výluhu
Testy ekotoxicity se provádí na vodném výluhu odpadu, který je pĜipraven dle Metodického pokynu Ministerstva životního prostĜedí ZP 28/2008 k hodnocení vyluhovatelnosti odpadĤ nebo dle normy ýSN EN 12457-4 (2003): Charakterizace odpadĤ - Vyluhování - OvČĜovací zkouška zrnitých odpadĤ kalĤ – ýást 4: jednostupĖová vsádková zkouška pĜi pomČru kapalné fáze a pevné fáze 10 l/kg pro materiál jehož zrnitost je menší než 10 mm [67]. Dle metodického pokynu Ministerstva životního prostĜedí ZP 28/2008, bod 2.3 je vodný výluh definován jako výluh, který byl získán ze vzorku odpadu podle stanoveného postupu vyluhování odpadĤ ve vodČ tzv. získaný pĜi zkoušce vyluhovatelnosti vodou. Pro pĜípravu vodného výluhu se používá výhradnČ destilovaná nebo demineralizovaná voda. NejdĤležitČjším kritériem pro stanovení ekotoxicity vodného výluhu je dosáhnutí úplné rovnováhy mezi rozpuštČnou látkou ve vodČ a pevnou fází jednotlivých rozpustných složek obsažených v odpadu. Vyluhování odpadu se provádí pĜi laboratorní teplotČ 18 – 25 °C plynulým otáþením plastových vzorkovnic se vzorkem a vodou v tĜepaþce ‘‘hlava – pata,, po dobu 24 ±0,5 hod pĜiþemž rychlost otáþek je 5 – 10 ot./min. Po ukonþení tĜepání se vzorky vždy nechají sedimentovat po dobu 15 ± 5 min.
45
Pevná fáze tj. nerozpuštČné složky, se následnČ odstraní filtrací (pomocí filtraþního papíru o velikosti pórĤ 5 µm) a se získaným filtrátem se dále zachází jako se vzorkem vody (podle normy ýSN EN ISO 5667-3) a sledované ukazatele se stanovují pomocí metod uvedenými v pĜíloze þ. 5 vyhlášky þ. 383/2001 Sb. PĜíprava a filtrace vodného výluhu jsou znázornČny na obrázku 2.
Obr. þ. 2: PĜíprava vodného výluhu
U vzorku odpadu tzv. analytického vzorku, pĜedchází pĜed samotným loužením, stanovení podílu sušiny DR. Analytické vzorky se vysuší v sušárnČ pĜi teplotČ (105 ± 5) °C do konstantní teploty podle postupu, který je dán normou ISO 11465. Podíl sušiny se vypoþítá podle následujícího vztahu (1): (1)
DR = 100.
MD MW
kde DR je podíl sušiny v analytickém vzorku v [%]; MD je hmotnost vysušeného analytického vzorku v [kg]; MW je hmotnost nevysušeného analytického vzorku v [kg].
46
Pro pĜípravu 1 l vodného výluhu je potĜeba vypoþítat množství potĜebného vzorku podle vztahu (2): (2)
M = 100.
MT DR
kde M je hmotnost analytického vzorku odpadu pro pĜípravu vodného výluhu v [kg]; MT je teoretická navážka sušiny analytického vzorku v [kg], (pro 1 l vody je MT = 0,1 kg); DR je podíl sušiny v analytickém vzorku v [%]. Takto vypoþtené množství analytického vzorku o hmotnosti M je pĜevedeno do vzorkovnice a pĜidá se k nČmu vypoþtené množství vody podle vztahu (3): (3)
LA = M T .
(1l − 100 ) / DR
ρH O 2
kde LA je množství pĜidané destilované nebo demineralizované vody v [l]; MT je teoretická navážka sušiny analytického vzorku v [kg], (pro 1 l vody je MT = 0,1 kg); DR je podíl sušiny v analytickém vzorku v [%]; ȡH2O je hustota vody v [kg/l] (pro úþely stanovení je rovna 1 kg/l). U každého získaného vodného výluhu se zmČĜí pH, konduktivita[mS/cm], celkový objem [VE]a teplota [°C]. Na vodný výluh je pĜi dalších analýzách pohlíženo jako na vzorek odpadní vody. Dle metodického pokynu Ministerstva životního prostĜedí ZP 11/2007 se vodný výluh podrobuje ekotoxikologickým testĤm ke stanovení ekotoxicity odpadĤ [67]. Ekotoxikologické testy se zahajují úvodním testem, což je test , který se provádí na organismech u neĜedČného vodného výluhu þi roztoku chemické látky. Tento test slouží pro odhad ekotoxicity. Pokud není prokázán toxický úþinek (úþinek menší než 50 %), provede se tzv. ovČĜovací test. OvČĜovací test se provádí na trojnásobnČ vČtším množství testovacího organismu než u základního testu. Cílem tČchto testĤ je potvrzení, že testovaný vzorek není toxický.
47
Pokud se projeví bČhem úvodního testu toxicita na testovacích organismech vČtší než 50 %, provádí se tzv. pĜedbČžný test. PĜedbČžný test je test s využitím vČtší škály koncentrací vodného výluhu 0 – 100 %. Na základČ pĜedbČžného testu se naplánuje tzv. základní test, který slouží ke stanovení hodnot LC(EC,IC)50. U každého testu se nasazuje kontrola s pĜedem daným poþtem organismĤ, která slouží pro ovČĜení podmínek, pĜi kterých je tento test nasazen. K nasazení kontroly se využívá tzv. Ĝedící voda, popĜ. živné médium, která je bez pĜídavku vodného výluhu odpadu a probíhá za stejných podmínek jako dané testy [67].
2.10. Vybrané testy ekotoxicity Ekotoxikologické hodnocení vzorkĤ bylo provedeno prostĜednictvím vybraných akvatických a terestrických organismĤ: • • • • • •
semena hoĜþice bílé (Sinapis alba); cibule bílá (Allium cepa); okĜehek menší (Lemna minor); žábronožka slanisková (Artemia salina); hrotnatka velká (Daphnia magna Straus); Thamnocephalus platyurus;
Všechny testy vodného výluhu odpadu byly provádČny dle platných norem. Testy na organismu Thamnocephalus platyurus (ThamnotoxkitFTM) a Daphnia magna (DaphtoxkitFTM) byly provádČny podle Standardních operaþních manuálĤ pro jednotlivé organismy, které jsou souþástí každého toxkitu. SouþasnČ se všemi testy byly nasazeny i referenþní testy s daným standardem, kterým byl dichroman draselný K2Cr2O7 a pouze u okĜehku menšího je standardní látkou chlorid draselný KCl. Výsledky této kontroly byly vyhovující a proto nejsou uvedeny v této diplomové práci. 2.10.1. Testy fytotoxicity Testy fytotoxicity se využívají pro environmentální monitoring a hodnocení rizik toxických úþinkĤ nových chemických látek a pĜípravkĤ, nebezpeþných odpadĤ, vodných výluhĤ a sedimentĤ. Velkou výhodou tČchto testĤ je jejich ekonomická a materiálová nenároþnost. U testĤ fytotoxicity se toxické úþinky hodnotí podle klíþivosti semen, elongace (prodloužení) koĜene a rĤstu klíþních rostlin. K testování se využívají semena hoĜþice bílé (Sinapis alba), salátu hlávkového (Lactuca sativa), ĜeĜichy seté (Lapidium sativum), kukuĜice (Zea mays), Ĝedkve seté (Raphanus sativus), pšenice (Tritium sativum), jeþmene (Hordeum sativum) a celá Ĝada dalších. Také sem patĜí test inhibice rĤstu koĜene cibule bílé (Allium cepa). Pro hodnocení zejména pĜírodních, odpadních a povrchových vod se využívá jednodČložná rostlina akvatických ekosystémĤ okĜehek menší Lemna minor a terestrická rostlina cibule bílá Allium cepa L.
48
2.10.1.1.
Test inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé (Sinapis alba)
Testuje se vliv testované látky na rĤst koĜene a klíþení semen hoĜþice bílé (Sinapis alba). Semena jsou kultivovány v testované látce po dobu 72 hodin. Po této dobČ je zaznamenán poþet vyklíþených semen, délka jejich koĜene jak v jednotlivých koncentracích, tak v kontrole. Z namČĜených délek koĜene se pro každou koncentraci vypoþte prĤmČrná délka koĜene podle rovnice (4) a poté se urþí koncentrace, která oproti kontrole zpĤsobila 50 % inhibici tzv. 72hIC50 [68]. Vztah pro výpoþet prĤmČrné délky koĜene v dané koncentraci (4): (4)
L=
¦ Li n
kde L je prĤmČrná délka koĜene v dané koncentraci v [mm]; Li je délka i-tého koĜene ve zvolené koncentraci v [mm]; n je poþet semen ve zvolené koncentraci.
Podle stejného vztahu se vypoþítá také prĤmČrná délka koĜene Lc v kontrole. Inhibice rĤstu koĜene v testované koncentraci se vypoþítá podle vztahu (5): (5)
Ii =
LC − LV .100 LC
kde Ʈi je inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bíle v dané koncentraci v [%], je-li Ʈi < 0 jedná se o stimulaci rĤstu koĜene; Lc je prĤmČrná délka koĜene hoĜþice bílé v kontrole v [mm]; LV je prĤmČrná délka koĜene hoĜþice bílé v dané koncentraci v [mm].
Koncentrace, u kterých je zaznamenána inhibice rĤstu koĜene, je vyjádĜena v logaritmických hodnotách a vynesena na osu x. Na osu y se vynáší hodnoty inhibice v [%]. Jednotlivé body se proloží pĜímkou a v prĤseþíku této pĜímky s hodnotou inhibice 50 %, je sestrojena kolmice a zjištČna koncentrace v logaritmických hodnotách, která zpĤsobí 50 % inhibici. Odlogaritmováním této koncentrace se urþí hledaná koncentrace IC50. Pokud u testované látky je prokázána stimulace tzv. prodloužení koĜene, tak se výpoþet hodnoty 72hIC50 neprovádí.
49
PĜíprava Ĝedící vody: • • • •
Zásobní roztok þ.1: 11,76 g CaCl2.7H2O (p.a.) se rozpustí a doplní do 1 l destilovanou vodou Zásobní roztok þ.2: 4,93 g MgSO4.2H2O (p.a.) se rozpustí a doplní do 1 l destilovanou vodou Zásobní roztok þ.3: 2,59 g NaHCO3 (p.a.) se rozpustí a doplní do 1 l destilovanou vodou Zásobní roztok þ.4: 0,23 g KCl (p.a.) se rozpustí a doplní do 1 l destilovanou vodou
ěedící voda se pĜipraví pĜevedením 25 ml z každého zásobní roztoku do 1 l odmČrné baĖky a doplní se destilovanou vodou po rysku. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: Pro úvodní test jsou použity neĜedČné vodné výluhy obohacené solemi ve stejném pomČru jako pĜi pĜípravČ Ĝedící vody. PĜíprava Petriho misek pro nasazení semen: Na dno Petriho misky se vloží filtraþní papír, na který se posléze nadávkuje 5 ml testovaného roztoku. Nasazení semen do testu: Do každé Petriho misky se nasadí 30 semen a poté se zakryjí víþkem a uloží do termostatu. Vyhodnocení testu: Výsledky testĤ se vyhodnotí graficky. Pro hodnocení inhibice je základním kritériem hodnota prĤmČrné délky koĜene hoĜþice bílé v testovaných roztocích a v kontrole. U nevyklíþených semen je délka koĜene nulová. Hodnota IC50 se pro každé paralelní stanovení poþítá zvlášĢ, výsledná hodnota se získá zprĤmČrováním uvedených výsledkĤ. Hodnoty IC50 by se mezi paralelními stanoveními nemČly lišit o 30 %. 2.10.1.2.
Test inhibice rĤstu koĜene cibule bílé (Allium cepa)
Testuje se vliv testované látky na rĤst koĜene cibule bílé (Allium cepa). Výsledkem testu je hodnota 72hIC50. Cibulky jsou kultivovány v jednotlivých koncentracích a kontrole po dobu 72 hodin. Poté se zmČĜí délka koĜínkĤ a vypoþte se jak prĤmČrná délka v jednotlivých koncentracích, tak i v kontrole podle vztahu (6). Vztah pro výpoþet prĤmČrné délky koĜene v dané koncentraci: (6)
L=
¦ Li n
kde L je prĤmČrná délka koĜene v dané koncentraci v [mm]; Li je délka i-tého koĜene ve zvolené koncentraci v [mm]; n je poþet semen ve zvolené koncentraci.
50
Podle stejného vztahu se vypoþítá také prĤmČrná délka koĜene Lc v kontrole. Inhibice rĤstu koĜene v testované koncentraci se vypoþítá podle vztahu (7): (7)
Ii =
LC − LV .100 LC
kde Ʈi je inhibice rĤstu koĜene cibule bíle v dané koncentraci v [%], je-li Ʈi < 0 jedná se o stimulaci rĤstu koĜene; Lc je prĤmČrná délka koĜene cibule bílé v kontrole v [mm]; LV je prĤmČrná délka koĜene cibule bílé v dané koncentraci v [mm]. Koncentrace, u kterých je zaznamenána inhibice rĤstu koĜene, je vyjádĜena v logaritmických hodnotách a vynesena na osu x. Na osu y se vynáší hodnoty inhibice v [%]. Jednotlivé body se proloží pĜímkou a v prĤseþíku této pĜímky s hodnotou inhibice 50 %, je sestrojena kolmice a zjištČna koncentrace v logaritmických hodnotách, která zpĤsobí 50 % inhibici. Odlogaritmováním hodnoty koncentrace se urþí hledaná koncentrace IC50. Pokud u testované látky je prokázána stimulace tzv. prodloužení koĜene, tak se výpoþet hodnoty 72hIC50 neprovádí. PĜíprava Ĝedící vody: Jako Ĝedící voda se používá pitná voda z vodovodního kohoutku. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: Pro úvodní test se používají neĜedČné vodné výluhy. Na základČ výsledkĤ úvodního testu je nasazen test pĜedbČžný a posléze test základní s širší škálou koncentrací. Nasazení cibulek do testu: NejdĜíve se cibulky oloupou a poté se ponechají 24 hod kultivovat ve vodovodní vodČ. Po 24 hod jsou po 6 ks nasazeny na hrdlo zkumavek tak, aby byla v testovaném roztoku ponoĜena pouze báze cibulek. Pro každou koncentraci se nasadí 6 ks cibulek. Vyhodnocení testu: Po 72 hodinách je u všech koncentraþních Ĝad i v kontrole zaznamenána délka koĜene, ze které se poté vypoþítá prĤmČrná délka a urþí koncentrace, která zpĤsobí 50 % inhibici rĤstu koĜene v porovnání s kontrolou tj. 72hIC50. Koncentrace v logaritmických hodnotách se vynáší na osu x a na osu y hodnota inhibice v [%]. Poté je body proložena pĜímka a prĤseþík této pĜímky s pĜímkou inhibice 50 % urþí logaritmus koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regrese se získá hodnota hledané koncentrace, která zpĤsobí 50 % inhibici tzv. IC50 [69].
51
2.10.1.3.
Test inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor)
Jde o vodní rostliny, které se vyskytují volnČ plovoucí na hladinČ. Jsou to jednoleté, jednodČložné rostliny s jednopohlavnými kvČty. Lodyha má „stélkovitý tvar“, „stélka“ je drobná, široce vejþitá, podlouhlá, nČkdy vypouklá. Na každou „stélku“ pĜipadá jen 1 koĜen. Tato rostlinka je známá pod lidovým názvem žabinec.
Obr. þ. 3: OkĜehek menší (Lemna minor) Testy na okĜehku menším jsou využívány k hodnocení toxicity suspenzí a roztokĤ, také k testování odpadních a povrchových vod. Tyto testy jsou standardizovány dle normy ýSN EN ISO 20079 Jakost od – stanovení toxických úþinkĤ složek vody a odpadní vody na okĜehek (Lemna minor) – Zkouška inhibice rĤstu koĜene okĜehku a dle organizace OECD jako Guidelines for The Testing of Chemicals, No. 221. Lemna sp. Growth Inhibition Test. Rostliny okĜehku menšího jsou inkubovány po dobu 7 dní pĜi laboratorní teplotČ (24 ± 2°C) v rĤzných koncentracích testované látky, která je rozpuštČná ve standardnČ pĜipraveném živném roztoku oznaþovaném jako Steinbergovo médium (SM), pĜi osvČtlení 6 500 až 10 000 lux. Do každé koncentrace i kontroly se nasadí 9 - 12 lístkĤ, pĜiþemž poþet lístkĤ musí být pro každou testovanou koncentraci stejný. Po 7 dnech se zaznamená poþet lístkĤ a urþí se biomasa. Cílem testu je zjištČní hodnoty 168hIC50. Úþinek testované látky se vyhodnotí na základČ hodnot z rychlosti rĤstu a hmotnosti koneþné biomasy. Pokud testovaná látka nevykazuje inhibici, tak se hodnota IC50 nestanovuje [64]. Test je považován za platný pokud dojde k osminásobnému vzrĤstu poþtu lístkĤ a pH v kontrolním vzorku se nezmČní více než o 1,5.
52
Vztah pro výpoþet rĤstové rychlosti (8): (8)
µ=
ln N n − ln N o tn
kde
µ je rĤstová rychlost okĜehku menšího; Nn je poþet lístkĤ na zaþátku testu; N0 je poþet lístkĤ na konci testu; tn doba trvání testu v [hod]. Z vypoþítaných hodnot rĤstové rychlosti pro každou jednotlivou koncentraci zvlášĢ i kontrolu se vypoþítá inhibice, popĜ. stimulace Iµ v [%] podle rovnice (9): (9)
Iµ =
µc − µi .100 µc
kde
Iµ je inhibice okĜehku menšího pro danou koncentraci, je-li Iµ <0, jedná se o stimulaci; µc je rĤstová rychlost v kontrole; µi je rĤstová rychlost v dané koncentraci. Množství biomasy jak v kontrole, tak v jednotlivých koncentracích se urþuje vážením a dosazením do vztahu (10) se získá hodnota inhibice rĤstu: (10)
IB =
Bc − Bi .100 Bc
kde
IB je procento redukce biomasy okĜehku menšího; µc je koneþná biomasa v kontrole; µi je koneþná biomasa v testované koncentraci. PĜíprava Ĝedící vody: Zásobní roztoky z makro a mikro složek se pĜipraví rozpuštČním jednotlivých solí v destilované vodČ. Navážky makro a mikroložek potĜebné pro pĜípravu zásobních roztokĤ jsou uvedeny v tabulce 17.
53
Tabulka 17: Zásobní roztoky makro a mikroložek pro pĜípravu SM Roztok
Makrosložky (g.l-1)
Roztok
Mikrosložky (mg.l-1)
I.
KNO3
17,5
IV.
H3BO3
120
I.
KH2PO4
4,5
V.
ZnSO4.7H2O
180
I.
K2HPO4
0,63
VI.
Na2MoO4.2H2O
44
II.
MgSO4.6H2O
5,0
VII.
MnCl2.4H2O
180
III.
Ca(NO3).6H2O 14,75
VIII.
FeCl3.6H2O
760
VIII.
EDTA
1500
Navážky solí se kvantitativnČ pĜevedou do 1 l odmČrných banČk a doplní po rysku destilovanou vodou. Na pĜípravu SM se z roztokĤ þ.1, 2, 3 odpipetuje 20 ml do 1 l odmČrné baĖky a 1 ml z roztokĤ þ. 4, 5, 6, 7 a 8, poté se odmČrná baĖka doplní destilovanou vodou po rysku. Dále musí být zkontrolováno pH Steinbergova média, které má být 6,5±0,2. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: Pro úvodní test jsou použity neĜedČné vodné výluhy obohacené výše uvedenými solemi ve stejném pomČru jako pĜi pĜípravČ SM. Na základČ úvodního testu je nasazen test pĜedbČžný a poté test základní s širší škálou koncentrací. Nasazení lístkĤ do testu: Do kelímkĤ o objemu 250 ml se odmČĜí 150 ml testovaného roztoku. Pro každou koncentraci testovaného vzorku je ve dvou paralelních stanoveních nasazeno 9 – 12 ks lístkĤ okĜehku menšího. Tyto kelímky jsou umístČny po dobu 168 hodin do akvária. Test probíhá za kontinuálního osvČtlení o intenzitČ min. 6000 lux. Vyhodnocení testu: BČhem doby testování jsou lístky okĜehku menšího sledovány a je zaznamenáván stav jejich lístkĤ. Na základČ rĤstové rychlosti a množství biomasy se provede vyhodnocení testu a výpoþet hodnot 168hIC50. K získání této hodnoty je potĜeba nejménČ 5 koncentrací, u kterých došlo k inhibici rĤstu, které jsou následnČ vyjádĜeny v logaritmických hodnotách a vyneseny na osu x. Hodnoty Iµ a IB jsou vyneseny na osu y a tČmito body se proloží pĜímka. V prĤseþíku této pĜímky s pĜímkou inhibice 50 % se spustí kolmice, a z osy x se odeþte logaritmus koncentrace testované látky. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regrese se vypoþítá hledaná koncentrace 168hIC50 [64].
54
2.10.2. Test akutní toxicity na žábronožce slaniskové (Artemia salina) Mimo klasické testy ekotoxicity se využívají i testy na jiných organismech. Jedním z takových organismĤ je i žábronožka slanisková (Artemia salina). PatĜí do podtĜídy lupenonožcĤ, Phyllopoda. Jejich tČlo je vždy bez schránky, protáhlé a mČkké, složené z více þlánkĤ. DorĤstají do velikosti kolem 12 – 18 mm. Vajíþka žábronožky jsou sbírána ve Velkém solném jezeĜe v Utahu. Jsou transportovány a uchovávány v konzervách. Slouží jako potrava pro akvarijní ryby. Jedná se sice o organismy žijící ve slaných vodách, ale žijí pouze v jezerech (ve stojatých vodách), nikoliv v moĜích. Výhodou tohoto testu je jejich nenároþnost líhnutí a testy jsou nasazeny bezprostĜednČ po jejich vylíhnutí. Líhnutí se provádí pĜevedením vajíþek z konzervy do slané vody, jejíž salinita je kolem 3 %. Tato voda je po celou dobu líhnutí aerována pĜi teplotČ 25 – 29 °C. K vylíhnutí dochází již po 18 hodinách. Pro testování jsou využíváni þerstvČ vylíhnutí jedinci tzv. nauplia viz. obrázek 4, která se pĜevedou do Petriho misek s testovanými koncentracemi. Po dobu testování se již neprovzdušĖuje a žábronožky se nekrmí. Takto pĜipravená koncentraþní Ĝada s testovacími jedinci je umístČna do inkubátoru a po 24 a 48 hodinách se stanoví hodnoty 24hLC50 a 48hLC50. Spolu s testem je nasazena i kontrola s živným médiem [70].
Obr. þ. 4: Vylíhlé nauplium Artemie a její vajíþka PĜíprava Ĝedící vody: Navážením níže uvedených chemických látek se pĜipraví Ĝedící voda, která slouží k ĜedČní vodných výluhĤ. •
krystalické soli:
•
zásobní roztok þ.1:
•
zásobní roztok þ.2:
NaCl MgSO4·7H2O MgCl2·6H2O NaBr KCl CaCl2 NaHCO3 SrCl2·6H2O H3BO3 NaF
23,9600 g 10,3460 g 6,5000 g 1,0290 g 0,5960 g 0,2998 g 0,2010 g 0,0027 g 0,0006 g 0,0042 g
Tyto chemikálie jsou pĜevedeny kvantitativnČ do 1 l odmČrné baĖky a doplnČny destilovanou vodou po rysku.
55
PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: V úvodním testu jsou testovány neĜedČné vodné výluhy obohacené solemi. Na základČ výsledkĤ z úvodního testu je nasazen test pĜedbČžný a poté test základní s širší koncentraþní Ĝadou testovaného vzorku. Inkubace Artemia salina: Líhnutí žábronožek probíhá ve slané vodČ (3 %) pĜi laboratorní teplotČ 21 °C za kontinuálního provzdušĖování v Ĝedící vodČ po dobu 72 hodin. Nasazení testu: Do každé Ĝady šachet testovací desky se napipetuje 2 ml testovaného roztoku podle vzrĤstající koncentrace. SouþasnČ se nasadí i kontrola. Poté je 50 jedincĤ mikropipetou pĜeneseno do rozplavovací šachty, odkud jsou po 10 jedincích pĜenášeny do jednotlivých šachet. Provádí se 4 paralelní stanovení v jedné koncentraþní ĜadČ. NaplnČné testovací destiþky se zakryjí parafilmovou fólií, poté víþkem a umístí se po dobu 24 a 48 hodin do inkubátoru s konstantním osvČtlením pĜi teplotČ 22 až 25 °C. Vyhodnocení testu: Po 24 a 48 hodinách se zaznamená množství uhynulých organismĤ v jednotlivých šachtách a vypoþítá se hodnota procentuální mortality. Na osu x se vynese logaritmus koncentrace a na osy y procento mortality. Body se proloží pĜímkou a v prĤseþíku hodnoty 50 % mortality se spustí kolmice a urþí se logaritmus koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regrese se vypoþte hodnota 24hLC50 a 48hLC50 [70]. 2.10.3. Akutní imobilizaþní test na perlooþkách (Daphnia magna) Perlooþka jsou vystavena po dobu 48 hodin úþinkĤm rĤzných koncentrací testovaného roztoku, souþasnČ je nasazena i kontrola. V intervalu 24 hodin se zaznamená stav uhynulých organismĤ v testovaných vzorcích a kontrole. Ze získaných hodnot se zjistí hodnota efektivní koncentrace EC50 v þasovém úseku 24 a 48 hodin (24hEC50 a 48hEC50). PĜíprava Ĝedící vody: Podle Standardního operaþního postupu pro Daphtoxkit FTM se pĜipraví Ĝedící voda. Do 2 l odmČrné baĖky se pĜidá obsah 4 lahviþek, které obsahují roztoky solí – NaHCO3, CaCl2, MgSO4 a KCl a poté je odmČrná baĖka doplnČna po rysku destilovanou vodou. Takto pĜipravená Ĝedící voda se uchovává v ledniþce a pĜed použitím se 15 minut provzdušĖuje. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: V úvodním testu jsou testované neĜedČné vodné výluhy obohacené solemi, které jsou uvedeny výše. Na základČ výsledkĤ úvodního testu je nasazen test pĜedbČžný a poté test základní s širší koncentraþní Ĝadou testovaného roztoku. Inkubace Daphnia magna: Líhnutí hrotnatek velkých probíhá pĜi laboratorní teplotČ 21 °C za osvČtlení 6000 lux v 15 ml Ĝedící vody po dobu 72 hodin. Po vylíhnutí jsou nauplia nakrmena Ĝasou Spirulina microalgae cca 2 hodiny pĜed nasazením testu. Nasazení testu: Do každé šachty se napipetuje 10 ml testovaného roztoku podle vzrĤstající koncentrace. SouþasnČ se nasadí i kontrola.
56
Poté je 25 jedincĤ mikropipetou pĜeneseno do rozplavovací šachty, odkud jsou po 5 jedincích pĜenášeni do jednotlivých šachet. Pro jednu koncentraþní Ĝadu se provedou 4 paralelní stanovení. NaplnČné testovací destiþky se zakryjí parafilmovou fólií, poté víþkem a umístí se po dobu 48 hodin do temného inkubátoru pĜi teplotČ 22 °C.
Obr. þ. 5: Daphnia magna Vyhodnocení testu: Po 24 a 48 hodinách je spoþítáno množství uhynulých a imobilizovaných organismĤ v jednotlivých šachtách a z tČchto hodnot se vypoþítá procentuální mortalita. Na osu x se vynese logaritmus koncentrace a na osy y procento mortality. Body se proloží pĜímkou a v prĤseþíku hodnoty 50 % mortality se spustí kolmice a urþí se hodnota logaritmu koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regrese se vypoþte hodnota 24hEC50 a 48hEC50 [71]. 2.10.4. ThamnotoxkitFTM Je to 24 hodinový test založený na mortalitČ zkušebních organismĤ. Z výsledkĤ mortality se vypoþítá hodnota 24hLC50. Tento test se provádí na testovacích destiþkách ze sady Thamnotoxkit FTM. K testování se využívá sladkovodní korýš Thamnocephalus platyurus. PĜíprava Ĝedící vody: Podle Standardního operaþního postupu pro Thamnotoxkit FTM se pĜipraví Ĝedící voda. Do 1 l odmČrné baĖky je pĜidán obsah 4 lahviþek, které obsahují roztoky solí – NaHCO3, CaSO4, MgSO4 a KCl. Nakonec je odmČrná baĖka doplnČna po rysku destilovanou vodou. Takto pĜipravená Ĝedící voda se uchovává v ledniþce a pĜed samotným testováním je po dobu 15 minut provzdušĖována.
57
PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: V úvodním testu jsou testované neĜedČné vodné výluhy obohacené solemi, které jsou uvedeny výše. Na základČ výsledkĤ úvodního testu je nasazen test pĜedbČžný a poté test základní s širší škálou koncentrací testovaného roztoku. Inkubace cyst Thamnocephalus platyurus: Líhnutí cyst Thamnocephalus platyurus probíhá pĜi laboratorní teplotČ 21 °C za osvČtlení 3000 až 4000 lux v 10 ml zĜedČné Ĝedící vody v pomČru 1:8 (Ĝedící voda: destilovaná voda) po dobu 24 hodin. PĜed inkubací je 1 ml takto zĜedČné Ĝedící vody napipetován do zkumavky s cystami, která je následnČ protĜepávána po dobu 30 minut. Poté je obsah zkumavky pĜeveden do plastových Petriho misek, doplnČn zĜedČnou Ĝedící vodou na objem 20 ml a ponechán ve svČtlém inkubátoru. Nasazení testu: Do každé šachty je napipetováno 1 ml testovaného roztoku podle vzrĤstající koncentrace. SouþasnČ se nasadí i kontrola. Poté je 50 jedincĤ mikropipetou pĜeneseno do rozplavovací šachty, odkud jsou po 10 jedincích pĜenášeni do jednotlivých šachet. Vždy se provedou 4 paralelní stanovení v jedné koncentraþní ĜadČ. NaplnČné testovací destiþky se zakryjí parafilmovou fólií, poté víþkem a dále jsou umístČny po dobu 24 hodin do inkubátoru v temnu pĜi teplotČ 25 °C.
Obr. þ. 6: Thamnocephalus platyurus Vyhodnocení testu: Po 24 hodinách se spoþítá množství uhynulých organismĤ v jednotlivých šachtách a vypoþítá se mortalita v %. Na osu x se vynese logaritmus koncentrace a na osy y procento mortality. Body se proloží pĜímkou a v prĤseþíku hodnoty 50 % mortality se spustí kolmice a urþí se hodnota logaritmu koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regrese se vypoþítá hodnota 24hLC50 [72].
58
3. EXPERIMENTÁLNÍ ýÁST V této práci bylo hodnoceno 6 vzorkĤ, které pocházely z rĤzných míst mČsta Brna, z nichž dva byly odebrány ze stejného požáru. Jejich bližší charakteristika je uvedena v tabulce 18. Jelikož je možné pohlížet na zbytky materiálĤ z požáĜišĢ jako na odpad, byly pĜípadné negativní dopady na životní prostĜedí testovány zpĤsobem, který je v souladu s legislativou ýR, a to na vodných výluzích tČchto vzorkĤ. Vzorky pĤd byly odebrány osobami hasiþského záchranného sboru. Tabulka 18: PĜehled vzorkĤ, místo požáru a jejich charakteristika OZNAýENÍ VZORKU MÍSTO POŽÁRU
3.1.
CHARAKTERISTIKA POŽÁRU
I
ul. Nad Pisárkami, Brno
požár nepovolené skládky odpadu
II
ul. Havránkova, Brno
požár dĜevČné zahradní budovy
III
ul. Žižkova, Brno
požár budovy
IV
ul. Olomoucká
vietnamská tržnice, Brno, silnice
V
ul. Olomoucká
vietnamská tržnice, Brno, pĤda
VI
ul. Vinohrady – Staré Brno požár zahradní chaty
Použité zaĜízení a pĜístroje
K pĜípravČ vodných výluhĤ bylo použito: • • • • • • • •
3.2.
laboratorní sklo; váhy SCALTER SPB 31; sušárna znaþky Binder; tĜepaþka znaþky Heildolph REAX 20; pH metr typu Stirrer type OP – 951; konduktometr WTW series inoLab, cond 720; laboratorní teplomČr; inkubátor znaþky NUVE Cooled Incubator ES 110 – inkubace bez osvČtlení.
OdbČr vzorkĤ
OdbČr vzorkĤ z jednotlivých požáĜišĢ byly odebrány ĜádnČ proškolenými pracovníky hasiþského záchranného sboru v souladu s platnými normami a legislativou. Odebírána byla kontaminovaná pĤda a pouze v jednom pĜípadČ, u vzorku þ. 4, byl vzorek odebrán z asfaltové silnice. Proto také tento vzorek obsahoval znaþný podíl hasebního prostĜedku. Vzorky pĤd byly odebrány do mikrotenových sáþkĤ, pevnČ svázány a následnČ byly uskladnČny v lednici.
59
3.2.1. Test na hoĜþici bílé (Sinapis alba) Metodika postupu stanovení inhibice rĤstu koĜene na Sinapis alba je podrobnČ popsán v kapitole 2.10.1.1. této diplomové práce. Do každé koncentrace bylo nasazeno 30 semen hoĜþice bílé. Velikost semen se pohybovala kolem 1,5 až 2 mm. Do testu byly vybírány pouze žluté, stejnČ velké semena [68]. PĜíprava Ĝedící vody: Nejprve byly pĜipraveny 4 zásobní roztoky, které slouží k pĜípravČ Ĝedící vody, tak jak je to popsáno v kapitole 2.10.1.1. této diplomové práce. Ve stejném pomČru jako pĜi pĜípravČ Ĝedící vody byl obohacen samotný vodný výluh, aby došlo k vylouþení inhibice rĤstu, díky nedostatku živin. Odpipetováním 25 ml z každého zásobního roztoku, byl pĜipraven 1l Ĝedící vody. ěedící voda slouží k ĜedČní vodného výluhu [64]. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: Pro úvodní test byly použity neĜedČné vodné výluhy, které byly obohaceny solemi ve stejném pomČru jako u pĜípravy Ĝedící vody. U pĜedbČžného testu byla nasazena koncentraþní Ĝada vodných výluhĤ 250, 500 a 1000 ml/l. Na základČ výsledkĤ z pĜedbČžného testu byla nasazena koncentraþní Ĝada základního testu s širší koncentraþní Ĝadou. Nasazení semen do testu: NejdĜíve byl na dno Petriho misky vložen filtraþní papír o prĤmČru 140 mm a na nČj bylo odpipetováno 5 ml testovaného roztoku. Do takto pĜipravené Petriho misky byly nasazeno po 5 Ĝadách a 6 sloupcích, 30 semen, pĜibližnČ stejnČ velkých a sytČ žlutých. Misky byly zakryty víþkem a umístČny do temného inkubátoru s teplotou (20 ± 5) po dobu 72 hodin. SouþasnČ byla nasazena i kontrola.
Obr.þ. 7: Nasazená semena hoĜþice bílé Sinapis alba Vyhodnocení testu: Po 72 hodinách byla u všech koncentraþních Ĝad i v kontrole zaznamenána délka koĜene, ze které se poté vypoþítala prĤmČrná délka a urþila se koncentrace, která zpĤsobila 50 % inhibici rĤstu koĜene v porovnání s kontrolou tj. 72hIC50. Koncentrace v logaritmických hodnotách byly vyneseny na osu x a na osu y byla vynesena hodnota inhibice v [%].
60
Body byla proložena pĜímka a prĤseþík této pĜímky s pĜímkou inhibice 50 %, urþil hodnotu logaritmu koncentrace. Odlogaritmováním této koncentrace a z výpoþtu rovnice regrese byla získána hodnota hledané koncentrace, která zpĤsobí 50 % inhibici tzv. IC50 [64]. 3.2.2. Test na cibuli bílé (Allium cepa) Podrobná metodika testu inhibice rĤstu koĜene Allium cepa je popsána v kapitole 2.10.1.2. této diplomové práce. PĜíprava Ĝedící vody: Jako Ĝedící voda byla použita pitná voda z vodovodního kohoutku. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: Pro úvodní test byly použity neĜedČné vodné výluhy.U pĜedbČžného testu byla nasazena koncentraþní Ĝada vodných výluhĤ 100, 200, 400, 600, 800 a 1000 ml/l. Na základČ výsledkĤ z pĜedbČžného testu byla nasazena koncentraþní Ĝada základního testu. Nasazení cibulek do testu: Cibulky, které byly nasazeny do testu, byly nejdĜíve oloupány, poté byly kultivovány po dobu 24 hodin ve vodovodní vodČ. Pro každou testovanou koncentraci bylo nasazeno 6 cibulek do testovacích zkumavek. Zkumavky byly umístČny na svČtlo v laboratoĜi a byly inkubovány po dobu 72 hodin pĜi laboratorní teplotČ 22°C. SouþasnČ byla nasazena i kontrola.
Obr. þ. 8: Allium cepa – sada nasazených zkumavek Vyhodnocení testu: Po 72 hodinách byla u všech koncentraþních Ĝad i v kontrole zaznamenána délka koĜene, ze které se poté vypoþítala prĤmČrná délka a urþila se koncentrace, která zpĤsobila 50 % inhibici rĤstu koĜene v porovnání s kontrolou tj. 72hIC50. Koncentrace v logaritmických hodnotách byly vyneseny na osu x a na osu y byla vynesena hodnota inhibice v [%].
61
Body byla proložena pĜímka a prĤseþík této pĜímky s pĜímkou inhibice 50 %, urþil hodnotu logaritmické koncentrace. Odlogaritmováním této koncentrace a z rovnice regrese byla vypoþtena hodnota hledané koncentrace, která zpĤsobí 50 % inhibici tzv. IC50 [69]. 3.2.3. Test na okĜehku menším (Lemna minor) Podrobná metodika testu inhibice rĤstu Lemna minor je popsána v kapitole 2.10.1.3. této diplomové práce. PĜíprava Ĝedící vody: Nejprve byly pĜipraveny zásobní roztoky makro a mikroložek, které sloužily pro pĜípravu modifikovaného Steinbergova média. Makrosložky jsou zastoupeny v zásobních roztocích þ. 1, 2 a 3, mikroložky v roztocích þ. 4 až 8 viz. tabulka 17. Jednotlivé látky byly kvantitativnČ pĜevedeny do 1 l odmČrných banČk a doplnČny po rysku destilovanou vodou. Na pĜípravu SM bylo z roztokĤ þ.1, 2, 3 odpipetováno 20 ml do 1 l odmČrné baĖky a 1 ml z roztokĤ þ.4, 5, 6, 7 a 8, poté byla odmČrná baĖka doplnČna destilovanou vodou po rysku. Dále bylo zkontrolováno pH SM, které bylo 6,5 ± 0,2. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: Pro úvodní test byly použity neĜedČné vodné výluhy obohacené SM. U pĜedbČžného testu byla nasazena koncentraþní Ĝada vodných výluhĤ 250, 500 a 1000 ml/l. Na základČ výsledkĤ z pĜedbČžného testu byla nasazena koncentraþní Ĝada základního testu. Nasazení lístkĤ okĜehku menšího do testu: Do plastových kelímkĤ bylo pro každou koncentraci nasazeno 9 lístkĤ okĜehku menšího. Kelímky byly po dobu 7 dní umístČny pod záĜivku s kontinuálním osvČtlením 6 000 lux pĜi teplotČ 24 °C. SouþasnČ byla nasazena i kontrola. Vyhodnocení testu: BČhem doby testování byly lístky okĜehku menšího sledovány a byl zaznamenán stav lístkĤ. Podle rĤstové rychlosti a množství biomasy bylo provedeno vyhodnocení 168hIC50. K získání této hodnoty bylo potĜeba nejménČ 5 koncentrací, u kterých došlo k inhibici rĤstu, které byly následnČ vyjádĜeny v logaritmických hodnotách a byly vyneseny na osu x. Hodnoty Iµ a IB byly vyneseny na osu y a tČmito body byla proložena pĜímka. V prĤseþíku této pĜímky s pĜímkou inhibice 50 % se spustila kolmice, a z osy x byla odeþtena logaritmická hodnota koncentrace testované látky. Odlogaritmováním této hodnoty byla vypoþtena hledaná koncentrace 168hIC50 [64]. 3.2.4. Test na žábronožce slaniskové (Artemia salina) Podrobná metodika testu akutní toxicity na Artemia salina je popsána v kapitole 2.10.2. této diplomové práce. Tento test byl proveden na testovacích destiþkách ze sady Thamnoxkit FTM. PĜíprava Ĝedící vody: NejdĜíve byla pĜipravena Ĝedící voda dle metodiky popsané v kapitole 2.10.2. této diplomové práce. Roztoky solí byly pĜevedeny kvantitativnČ do 1 l odmČrné baĖky a doplnČny destilovanou vodou po rysku.
62
PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: V úvodním testu byly testované neĜedČné vodné výluhy obohacené solemi. K pĜedbČžnému testu byla vytvoĜena koncentraþní Ĝada: 250, 500 a 1000 ml/l. Koncentraþní Ĝada vodného výluhu základního testu byla zvolena na základČ výsledku z pĜedbČžného testu. Inkubace Artemia salina: Líhnutí žábronožek probíhalo pĜi laboratorní teplotČ 21 °C za kontinuálního provzdušĖování v Ĝedící vodČ po dobu 72 hodin viz. obrázek 9.
Obr. þ. 9: Aerace Artemia salina Nasazení testu: Nejprve bylo do každé šachty napipetováno 2 ml testovaného roztoku podle vzrĤstající koncentrace. Poté bylo 50 jedincĤ mikropipetou pĜeneseno do rozplavovací šachty dané koncentraþní Ĝady, odkud byli po 10 jedincích pĜenášeni do jednotlivých šachet. Koncentraþní Ĝada testovaného výluhu byla nasazena ve þtyĜech paralelních stanoveních. NaplnČné testovací destiþky byly zakryty nejprve parafilmovou fólií, pak víþkem a poté byly umístČny po dobu 24 hodin do inkubátoru s konstantním osvČtlením pĜi teplotČ 22 až 25 °C. Vyhodnocení testu: Po 24 a 48 hodinách bylo spoþítáno množství uhynulých organismĤ v jednotlivých šachtách a byla vypoþítaná mortalita. Na osu x byla vynesena hodnota logaritmu koncentrace a na osy y procento mortality. Body byly proloženy pĜímkou a v prĤseþíku hodnoty 50 % mortality byla spuštČna kolmice a byla urþena hodnota logaritmu koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a za pomocí rovnice regrese byla vypoþtena hodnota 24hLC50 a 48hLC50 [69].
63
3.2.5. Test na hrotnatce velké (Daphnia magna) Podrobná metodika testu akutní imobilizaþní test na Daphnia magna je popsána v kapitole 2.10.3. této diplomové práce. Tento test byl proveden na testovacích destiþkách ze sady Daphtoxkit FTM. PĜíprava Ĝedící vody: Podle Standardního operaþního postupu pro Daphtoxkit FTM byla pĜipravena Ĝedící voda. OdmČrná baĖka o objemu 2 l byla naplnČna 1 l destilované vody a poté byl k obsahu odmČrné baĖky pĜidán obsah 4 lahviþek, které obsahovaly roztoky solí – NaHCO3, CaCl2, MgSO4 a KCl. Nakonec byla odmČrná baĖka doplnČna po rysku destilovanou vodou. Takto pĜipravená Ĝedící voda byla uchovávaná v ledniþce a pĜed použitím byla provzdušnČna po dobu 15 minut. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: V úvodním testu byly testované neĜedČné vodné výluhy obohacené výše uvedenými solemi. V pĜedbČžném testu byla vytvoĜena koncentraþní Ĝada: 250, 500 a 1000 ml/l. Koncentraþní Ĝada vodného výluhu byla zvolena na základČ výsledku z pĜedbČžného testu. Inkubace Daphnia magna: Líhnutí hrotnatek velkých probíhalo pĜi laboratorní teplotČ 21 °C za osvČtlení 6000 lux v 15 ml Ĝedící vody po dobu 72 hodin. Po vylíhnutí byla nauplia nakrmena Ĝasou Spirulina microalgae cca 2 hodiny pĜed nasazením testu. Nasazení testu: Nejprve bylo do každé šachty napipetováno 10 ml testovaného roztoku podle vzrĤstající koncentrace. SouþasnČ byla nasazena i kontrola s Ĝedící vodou. Poté bylo 25 jedincĤ mikropipetou pĜeneseno do rozplavovací šachty, odkud byli po 5 jedincích pĜenášeni do jednotlivých šachet. Koncentraþní Ĝada testovaného vodného výluhu byla nasazena ve þtyĜech paralelních stanoveních. NaplnČné testovací destiþky byly nejprve zakryty parafilmovou fólií, poté víþkem a byly umístČny po dobu 48 hodin v temnu do inkubátoru pĜi teplotČ 22 °C. Vyhodnocení testu: Po 24 a 48 hodinách bylo spoþítáno množství uhynulých a imobilizovaných organismĤ v jednotlivých šachtách a byla vypoþtena hodnota mortality v %. Na osu x byl vynesen logaritmus koncentrace a na osy y procento mortality. Body byly proloženy pĜímkou a v prĤseþíku hodnoty 50 % mortality, byla spuštČna kolmice a zjištČna hodnota logaritmu koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regresní pĜímky, byla vypoþtena hodnota 24hEC50 a 48hEC50 [71]. 3.2.6. Test na Thamnocephalus platyurus Podrobná metodika testu je popsána v kapitole ThamnotoxkitFTM 2.10.4. této diplomové práce. Tento test byl proveden na testovacích destiþkách ze sady Thamnotoxkit FTM. PĜíprava Ĝedící vody: Podle Standardního operaþního postupu pro Thamnotoxkit FTM byla pĜipravena Ĝedící voda. Do odmČrné baĖky o objemu 1 l byl pĜidán obsah 4 lahviþek, které obsahovaly roztoky solí – NaHCO3, CaSO4, MgSO4 a KCl. Nakonec byla odmČrná baĖka doplnČna po rysku destilovanou vodou.
64
Takto pĜipravená Ĝedící voda byla uchovávána v ledniþce a pĜed testováním byla provzdušnČna po dobu 15 minut. PĜíprava roztokĤ vodných výluhĤ: V úvodním testu byly testované neĜedČné vodné výluhy obohacené solemi, které jsou uvedeny výše. K pĜedbČžnému testu byla vytvoĜena koncentraþní Ĝada: 250, 500 a 1000 ml/l. Koncentraþní Ĝada vodného výluhu základního testu byla zvolena na základČ výsledku z pĜedbČžného testu. Inkubace cyst Thamnocephalus platyurus: Líhnutí cyst Thamnocephalus platyurus probíhalo pĜi laboratorní teplotČ 21 °C za osvČtlení 3000 až 4000 lux v 10 ml zĜedČné Ĝedící vody v pomČru 1:8 (Ĝedící voda: destilovaná voda) po dobu 24 hodin. PĜed inkubací byl 1ml takto zĜedČné Ĝedící vody napipetován do zkumavky s cystami a poté byla zkumavka protĜepávána po dobu 30 minut. Nasazení testu: Nejprve bylo do každé šachty napipetováno 1 ml testovaného roztoku podle vzrĤstající koncentrace. SouþasnČ byla nasazena i kontrola. Poté bylo 50 jedincĤ mikropipetou pĜeneseno do rozplavovací šachty, odkud byli po 10 jedincích pĜenášeni do jednotlivých šachet. Vždy se provedly 4 paralelní stanovení v jedné koncentraþní ĜadČ. NaplnČné testovací destiþky byly zakryty parafilmovou fólií, poté víþkem a byly umístČny po dobu 24 hodin do inkubátoru v temnu pĜi teplotČ 25 °C. Vyhodnocení testu: Po 24 hodinách bylo spoþítáno množství uhynulých organismĤ v jednotlivých šachtách a byla vypoþtena hodnota mortality v %. Na osu x byl vynesen logaritmus koncentrace a na osy y procento mortality. Body byly proloženy pĜímkou a v prĤseþíku hodnoty 50 % mortality, byla spuštČna kolmice a zjištČna hodnota logaritmu koncentrace. Odlogaritmováním koncentrace a z rovnice regresní pĜímky byla vypoþtena hodnota 24hLC50 [72].
65
4. VÝSLEDKY Výsledky testĤ na organismech byly shrnuty do pĜehledných tabulek a grafĤ.
4.1.
Charakteristika vodných výluhĤ
V tabulce 19 jsou uvedeny vypoþtené hodnoty základních veliþin pro pĜípravu vodného výluhu, podíl sušiny DR, hmotnost analytického vzorku M a množství destilované vody LM, které bylo potĜeba pro pĜípravu 1 litru vodného výluhu. Tabulka 19: Základní veliþiny nutné pro pĜípravu 1 l vodného výluhu Oznaþení vzorku
Podíl sušiny
Hmotnost analytického vzorku obsahujícího 0,100 kg sušiny
Množství potĜebné vody
DR
M
LA
%
g
ml
I
99,05
100,96
999
II
88,64
112,82
987
III
89,22
112,08
988
IV
95,37
104,85
995
V
96,66
103,46
996
VI
78,00
128,21
971
U každého vodného výluhu byly zmČĜeny tzv. základní charakteristiky, ke kterým patĜí: Celkový objem, konduktivita, pH a teplota výluhu. Tyto hodnoty jsou uvedeny v tabulce 20.
66
Tabulka 20: Základní charakteristiky vodného výluhu Oznaþení vzorku
Celkový objem VE [ml]
Konduktivita
pH
Teplota
Charakteristika
[µS/cm]
-
[°C]
-
326
6,45
24,2
nahnČdlý, zápach zeminy
I
ml 960
II
999
255
6,41
24,6
nahnČdlý, zápach zeminy
III
930
135
7,26
23,4
nahnČdlý, zápach zeminy
IV
999
27000
6,52
25,0
žlutý, bez zápachu
V
987
1120
6,39
24,5
bezbarvý, bez zápachu
VI
988
200
6,40
24,6
nahnČdlý, zápach zeminy
67
4.2.
Souhrn výsledkĤ testĤ inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé (Sinapis alba)
Tento test byl proveden podle postupu uvedeného v kapitole 2.10.1.1. a 3.2.1. této diplomové práce. •
Úvodní test – Tento test byl proveden s neĜedČnými vodnými výluhy obohacenými solemi a s Ĝedící vodou, která byla použita jako kontrola. Byla vždy nasazena dvČ paralelní stanovení. Výsledky úvodního testu jsou uvedeny v tabulce 21.
Tabulka 21: Souhrn výsledkĤ úvodního testu na Sinapis alba Koncentrace Oznaþení vzorku
Délka koĜene
Inhibice Zhodnocení
L1
L2
LØ
I
ml/l
mm
mm
mm
%
kontrola
0
54,60
52,62
53,61
-
-
I
1000
44,23
49,50
45,99
14,22
inhibice
kontrola
0
12,5
13,52
13,01
-
-
II
1000
15,43
14,06
14,75
- 13,37
stimulace
kontrola
0
36,86
41,83
39,35
-
-
III
1000
43,90
35,03
39,47
- 0,30
stimulace
kontrola
0
11,60
13,60
12,60
-
-
IV
1000
0
0
0
100
inhibice
kontrola
0
25,65
27,65
26,65
-
-
V
1000
22,50
20,50
21,50
19,32
inhibice
kontrola
0
34,27
32,20
33,23
-
-
VI
1000
51,40
46,00
48,70
- 46,55
stimulace
Z výsledkĤ úvodního testu je zĜejmé, že vzorek þ. II, III a VI vykazoval stimulaci a u vzorku þ. I, IV a V došlo k inhibici.
68
•
OvČĜovací test – Na základČ úvodního testu byl nasazen ovČĜovací test na vzorcích þ. II, III a IV. Tento test byl proveden ve dvou paralelních stanoveních. Testován byl pouze obohacený vodný výluh a kontrola (samotná Ĝedící voda). Výsledky ovČĜovacího testu jsou uvedeny v tabulce 22.
Tabulka 22: Souhrn výsledkĤ ovČĜovacího testu na Sinapis alba Koncentrace Oznaþení vzorku
Délka koĜene
Inhibice Zhodnocení
L1
L2
LØ
I
ml/l
mm
mm
mm
%
kontrola
0
36,86
41,83
39,35
-
-
II
1000
40,86
44,40
42,63
- 8,34
stimulace
kontrola
0
36,86
41,83
39,35
-
-
III
1000
37,88
42,66
40,27
- 2,34
stimulace
kontrola
0
34,27
32,20
33,23
-
-
VI
1000
45,77
44,97
45,37
- 36,53
stimulace
OvČĜovací test opČt potvrdil, že u tČchto vzorkĤ dochází ke stimulaci. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. nevykazují dané vzorky nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
•
PĜedbČžný test – Na základČ úvodního testu byl proveden test pĜedbČžný na vzorcích þ. I, IV a V s vodnými výluhy o koncentraci 250, 500 a 1000 ml/l, jehož výsledky jsou uvedeny v tabulce 23. Vždy byla provedena dvČ paralelní stanovení.
69
Tabulka 23: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Sinapis alba Oznaþení vzorku
Koncentrace
Délka koĜene
Inhibice
Zhodnocení
L1
L2
LØ
ml/l
mm
mm
mm
%
kontrola
0
36,86
41,83
39,35
-
-
I
250
34,47
34,13
34,30
12,84
inhibice
500
32,43
33,20
32,82
16,60
inhibice
1000
30,43
28,53
29,48
25,00
inhibice
kontrola
0
17,03
17,03
17,03
-
-
IV
250
1,60
0,96
1,28
92,49
inhibice
500
0,80
0,53
0,67
96,07
inhibice
1000
0
0,03
0,03
99,80
inhibice
kontrola
0
25,63
25,30
25,47
-
-
V
250
23,70
25,06
24,38
4,26
inhibice
500
25,06
19,83
22,45
11,86
inhibice
1000
21,70
18,60
20,15
20,87
inhibice
Z výsledku pĜedbČžného testu je zĜejmé, že inhibice nedosáhla u vzorku þ. I ani 50 %. U tohoto vzorku byla pro úþely vzájemného porovnání ekotoxického pĤsobení jednotlivých vzorkovaných matric na testovací organismy vypoþtena alespoĖ hodnota 72hIC15, tj. koncentrace, která zpĤsobuje 15 % inhibici rĤstu koĜene hoĜþice bílé. Pro pĜesnČjší urþení hodnot 72IC15 byl dále proveden i test základní s užším rozsahem koncentrací vodného výluhu tohoto vzorku. U vzorku þ. IV byla inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé kolem 90 %. Proto byl vodný výluh dále podroben základnímu testu za úþelem stanovení hodnoty 72hIC50. U vzorku þ. V je inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé kolem 20 %. K vyšší inhibici než-li 20 % nedošlo a proto byl vodný výluh dále podroben základnímu testu pro pĜesnČjší urþení hodnoty 72hIC15.
70
•
Základní test – Koncentraþní Ĝada vodného výluhu testovaných matric þ. I, IV a V pro základní test byla zvolena na základČ výsledkĤ pĜedbČžného testu v užším rozpČtí koncentrací viz. tabulka 24, 25 a 26. Vždy byla provedena dvČ paralelní stanovení pro každou testovanou koncentraci. Stejným zpĤsobem byla nasazena i kontrola.
Tabulka 24: Souhrn výsledkĤ základního testu na Sinapis alba pro vzorek I Oznaþení vzorku
Kocentrace
Délka koĜene
Inhibice
Zhodnocení
L1
L2
LØ
ml/l
mm
mm
mm
%
kontrola
0
42,50
39,86
41,18
-
-
I
100
37,10
38,80
37,95
7,84
inhibice
200
36,13
32,80
34,46
16,32
inhibice
400
36,10
31,56
33,83
17,85
inhibice
600
33,30
33,20
33,25
19,26
inhibice
800
33,56
31,90
32,73
20,52
inhibice
1000
33,30
31,90
32,6
20,84
inhibice
Inhibice u vodného výluhu vzorku þ. I nepĜekroþila ani v základním testu 50 %. Z tČchto dĤvodĤ nemohla být hodnota 72hIC50 vypoþtena. Z výsledkĤ základního testu byla proto vypoþtena hodnota 72hIC15 tj. koncentrace, která zpĤsobuje 15 % inhibici rĤstu koĜene hoĜþice bílé. Tato hodnota pro vzorek þ. I je následující: 72hIC15 = 263,2 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. nevykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
71
Tabulka 25: Souhrn výsledkĤ základního testu na Sinapis alba pro vzorek IV Oznaþení vzorku
Kocentrace
Délka koĜene
Inhibice
Zhodnocení
L1
L2
LØ
ml/l
mm
mm
mm
%
kontrola
0
33,20
36,60
34,90
-
-
IV
20
29,73
34,80
32,26
7,56
inhibice
40
21,13
29,03
25,08
28,13
inhibice
60
18,60
16,40
17,50
49,86
inhibice
120
12,40
11,90
12,20
65,04
inhibice
150
11,56
10,66
11,10
68,19
inhibice
200
9,10
11,2
10,13
70,97
inhibice
V tabulce 25 jsou zpĜehlednČny výsledky základního testu pro vzorek þ. IV. Na základČ výsledkĤ získaných ze základního testu byla urþena 50 % inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé a vypoþtena hodnota inhibiþní koncentrace: 72hIC50 = 79,24 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita. Tabulka 26: Souhrn výsledkĤ základního testu na Sinapis alba pro vzorek V Oznaþení vzorku
72
Kocentrace
Délka koĜene
Inhibice
Zhodnocení
L1
L2
LØ
ml/l
mm
mm
mm
%
kontrola
0
53,42
54,00
53,61
-
-
V
500
50,16
47,53
48,84
8,90
inhibice
600
50,17
41,20
45,69
14,77
inhibice
700
50,02
41,00
45,51
15,11
inhibice
800
48,77
40,07
44,42
17,14
inhibice
900
46,33
39,99
43,16
19,49
inhibice
1000
46,40
36,73
41,57
22,47
inhibice
Výsledky základního testu pro vzorek þ. V shrnuje tabulka 26. Hodnota inhibice ani v základním testu nepĜekroþila 50 %. Z tČchto dĤvodĤ nemohla být hodnota 72hIC50 vypoþtena. Z výsledkĤ základního testu byla proto vypoþtena hodnota 72hIC15 inhibice rĤstu koĜene hoĜþice bílé pro vzorek þ. V: 72hIC15 = 676,89 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. nevykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
4.3.
Souhrn výsledkĤ testĤ inhibice rĤstu koĜene cibule (Allium cepa)
Tento test byl proveden podle postupu uvedeného v kapitole 2.10.1.2. a 3.2.2. této diplomové práce. •
Úvodní test - Tento test byl proveden s neĜedČnými vodnými výluhy a s vodovodní vodou, která byla použita jako Ĝedící voda v kontrole. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 6 cibulek. Výsledky úvodního testu jsou uvedeny v tabulce 27.
Tabulka 27: Souhrn výsledkĤ úvodního testu na Allium cepa Koncentrace
Délka koĜene
Inhibice
LØ
I
ml/l
mm
%
kontrola
0
25,33
-
-
I
1000
33,83
- 33,56
stimulace
kontrola
0
36,17
-
-
II
1000
30,16
16,62
inhibice
kontrola
0
32,83
-
-
III
1000
38,30
- 16,66
stimulace
kontrola
0
27,83
-
-
IV
1000
0
100
inhibice
kontrola
0
18,30
-
-
V
1000
22,50
- 22,95
stimulace
kontrola
0
25,00
-
-
VI
1000
27,77
- 11,08
stimulace
Oznaþení vzorku
Zhodnocení
73
Z výsledku úvodního testu je zĜejmé, že u vzorkĤ þ. I, III, V a VI nedochází k inhibici, ale ke stimulaci. Pro ovČĜení této skuteþnosti byl nasazen test ovČĜovací. Naopak u vzorkĤ þ. II a IV dochází k inhibici rĤstu koĜene Allium cepa. •
OvČĜovací test – OvČĜovací test byl proveden pouze u vzorkĤ þ. I, III, V a VI na vodném výluhu a kontrole (vodovodní voda). Vždy bylo nasazeno 6 cibulek. Výsledky ovČĜovacího testu jsou uvedeny v tabulce 28.
Tabulka 28: Souhrn výsledkĤ ovČĜovacího testu na Allium cepa Koncentrace
Délka koĜene
Inhibice
LØ
I
ml/l
mm
%
kontrola
0
23,00
-
-
I
1000
30,00
- 30,43
stimulace
kontrola
0
25,00
-
-
III
1000
31,66
- 26,64
stimulace
kontrola
0
19,80
-
-
V
1000
24,30
- 22,73
stimulace
kontrola
0
27,00
-
-
VI
1000
29,37
- 8,78
stimulace
Oznaþení vzorku
Zhodnocení
OvČĜovací test opČt potvrdil, že u tČchto vzorkĤ dochází ke stimulaci. Proto tyto vzorky nebyly dále testovány na prĤkaznost nebezpeþné vlastnosti H14 Ekotoxicita. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. nevykazují dané vzorky nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita. •
74
PĜedbČžný test – Na základČ úvodního testu byl proveden test pĜedbČžný na vzorcích þ. II a IV s vodnými výluhy o koncentraci 200, 400, 600, 800 a 1000 ml/l, jehož výsledky jsou uvedeny v tabulce 29. Pro každou koncentraci bylo vždy nasazeno 6 ks cibulek.
Tabulka 29: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Allium cepa Oznaþení vzorku
Koncentrace
Délka koĜene
Inhibice
Zhodnocení
LØ ml/l
mm
%
kontrola
0
36,17
-
-
II
200
33,60
7,11
inhibice
400
32,60
9,87
inhibice
600
30,16
16,62
inhibice
800
29,83
17,53
inhibice
1000
28,82
20,32
inhibice
kontrola
0
27,83
-
-
IV
10
21,67
22,13
inhibice
20
21,50
22,75
inhibice
40
16,83
39,53
inhibice
60
13,50
51,49
inhibice
120
5,83
79,05
inhibice
Na základČ výsledkĤ z pĜedbČžného testu bylo zjištČno, že u vzorku þ. II inhibice rĤstu koĜene Allium cepa kolem 20 %. K vyšší inhibici než-li 50 % nedošlo a proto byl vodný výluh dále podroben základnímu testu pro pĜesnČjší urþení hodnoty 72hIC15. U vzorku þ. IV bylo zjištČno, že je inhibice rĤstu koĜene Allium cepa vyšší než-li 50 %. Hodnota 50 % inhibice rĤstu koĜene byla stanovena na: 72hIC50 = 48,23 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje vzorek þ. IV nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
•
Základní test – Základní test byl stanoven na základČ pĜedbČžného testu pouze u vzorku þ. II s užší Ĝadou koncentrací viz. tabulka 30. Vzhledem k nedostatku množství vzorku þ. IV se tento test již neprovádČl.
75
Tabulka 30: Souhrn výsledkĤ základního testu na Allium cepa pro vzorek II Oznaþení vzorku
Koncentrace
Délka koĜene
Inhibice
Zhodnocení
LØ ml/l
mm
%
kontrola
0
23,00
-
-
II
100
20,70
10,00
inhibice
200
19,89
13,52
inhibice
400
19,50
15,22
inhibice
600
18,79
18,30
inhibice
800
18,23
20,74
inhibice
1000
17,98
21,83
inhibice
Na základČ výsledkĤ ze základního testu bylo zjištČno, že je inhibice rĤstu koĜene u vzorku þ. II Allium cepa opČt kolem 20 %. K vyšší inhibici než-li 50 % nedošlo a proto není možné stanovit hodnotu 72hIC50. Z tohoto dĤvodu byla vypoþítaná hodnota 15 % inhibice rĤstu koĜene: 72hIC15 = 303, 65 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. nevykazuje vzorek þ. II nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
4.4.
Souhrn výsledkĤ testĤ inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor)
Tento test byl proveden podle postupu uvedeného v kapitole 2.10.1.3. a 3.2.3. této diplomové práce. •
76
Úvodní test - Tento test byl proveden s neĜedČnými vodnými výluhy a s Ĝedící vodou, která byla použita jako kontrola. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 9 lístkĤ. Výsledky úvodního testu jsou uvedeny v tabulce 31.
Tabulka 31: Souhrn výsledkĤ úvodního testu na Lemna minor Koncentrace
Hmotnost
Inhibice
B
IB
ml/l
g
%
kontrola
0
0,0105
-
-
I
1000
0,0128
- 21,90
stimulace
II
1000
0,0114
- 8,57
stimulace
III
1000
0,0112
- 6,67
stimulace
IV
1000
0,0001
99,05
inhibice
V
1000
0,0129
- 22,86
stimulace
VI
1000
0,0136
- 29,52
stimulace
Oznaþení vzorku
Zhodnocení
Z výsledku úvodního testu je zĜejmé, že u vzorkĤ þ. I, II, III, V a VI nedochází k inhibici, ale ke stimulaci. Pro ovČĜení této skuteþnosti byl nasazen test ovČĜovací. Naopak u vzorku þ. IV dochází k inhibici rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor). •
OvČĜovací test – OvČĜovací test byl proveden u vzorkĤ þ. I, II, III, V a VI na obohaceném vodném výluhu a kontrole (Ĝedící voda). Pro každou koncentraci bylo nasazeno 9 lístkĤ. Výsledky ovČĜovacího testu jsou uvedeny v tabulce 32.
77
Tabulka 32: Souhrn výsledkĤ ovČĜovacího testu na Lemna minor Koncentrace
Hmotnost
Inhibice
B
IB
ml/l
g
%
kontrola
0
0,0075
-
-
I
1000
0,0087
- 16,00
stimulace
II
1000
0,0091
- 21,33
stimulace
III
1000
0,0081
- 8,00
stimulace
V
1000
0,0095
- 26,67
stimulace
VI
1000
0,0102
- 36,00
stimulace
Oznaþení vzorku
Zhodnocení
OvČĜovací test opČt potvrdil, že u tČchto vzorkĤ dochází ke stimulaci. Tyto vzorky nebyly dále testovány na prĤkaznost nebezpeþné vlastnosti H14 Ekotoxicita. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. nevykazují dané vzorky nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita. •
PĜedbČžný test – Na základČ úvodního testu byl proveden test pĜedbČžný u vzorku þ. IV vodného výluhu s koncentraþní Ĝadou 250, 500 a 1000 ml/l, jehož výsledky jsou uvedeny v tabulce 33. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 9 lístkĤ okĜehku menšího(Lemna minor).
Tabulka 33: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Lemna minor pro vzorek IV Oznaþení vzorku
Koncentrace
Hmotnost B
Inhibice IB
Zhodnocení
ml/l
g
%
kontrola
0
0,0112
-
-
IV
250
0,0055
50,89
inhibice
500
0,0045
59,82
inhibice
1000
0,0010
91,07
inhibice
U vzorku þ. IV bylo zjištČno, že je inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor) vyšší nežli 50 %. Na základČ výsledkĤ tohoto dĤvodu byl nasazen základní test s užší škálou koncentrací. 78
•
Základní test – Na základČ pĜedbČžného testu byl nasazen test základní u vzorku þ. IV s užší Ĝadou koncentrací viz. tabulka 34.
Tabulka 34: Souhrn výsledkĤ základního testu na Lemna minor pro vzorek IV Oznaþení Koncentrace vzorku
Délka koĜene B
Inhibice IB
Zhodnocení
ml/l
g
%
kontrola
0
0,0098
-
-
IV
100
0,0086
12,24
inhibice
200
0,0074
24,49
inhibice
400
0,0059
39,80
inhibice
600
0,0046
53,06
inhibice
800
0,0037
62,24
inhibice
1000
0,0009
90,82
inhibice
Z výsledkĤ základního testu u vzorku þ. IV byla stanovena hodnota 50 % inhibice rĤstu okĜehku menšího (Lemna minor) na: 168hIC50 = 435,60 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje vzorek þ. IV nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
4.5. Souhrn výsledkĤ testĤ akutní toxicity na žábronožce slaniskové (Artemia salina) Tento test byl proveden podle postupu uvedeného v kapitole 2.10.2. a 3.2.4. této diplomové práce. •
Úvodní test – Úvodní test byl proveden s neĜedČnými vodnými výluhy testovaných vzorkĤ ve þtyĜech paralelních stanoveních. SouþasnČ byla nasazena i kontrola. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 10 ks organismĤ. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 35.
79
Tabulka 35: Souhrn výsledkĤ úvodního testu na Artemia salina Oznaþení vzorku
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ks
ks
%
ks
%
kontrola
40
0
0
0
0
I
40
0
0
0
0
II
40
0
0
0
0
III
40
0
0
0
0
IV
40
40
100
40
100
V
40
0
0
0
0
VI
40
0
0
0
0
Z výsledkĤ úvodního testu je zĜejmé, že vzorky þ. I, II, III, V a VI vykazují nulovou mortalitu, proto u nich byl proveden ovČĜovací test. Oproti tomu vzorek þ. IV vykazoval 100 % mortalitu, z tohoto dĤvodu byl pro tento vzorek proveden pĜedbČžný test s širší škálou koncentrací. •
80
OvČĜovací test – Byl proveden u vzorku þ. I, II, III, V a VI a to se þtyĜmi paralelními stanoveními. SouþasnČ byla nasazena i kontrola. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 10 ks organismĤ. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 36.
Tabulka 36: Souhrn výsledkĤ ovČĜovacího testu na Artemia salina Oznaþení vzorku
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ks
ks
%
ks
%
kontrola
40
0
0
0
0
I
40
0
0
0
0
II
40
0
0
0
0
III
40
0
0
0
0
V
40
0
0
0
0
VI
40
0
0
0
0
Výsledky ovČĜovacího testu potvrdily nulovou mortalitu žábronožky slaniskové (Artemia salina) u vzorku þ. I, II, III, V a VI. Z tohoto dĤvodu nebyly dále tyto vzorky testovány a nemohly být stanoveny hodnoty 24hLC50 a 48hLC50. PĜedbČžný test – Na základČ úvodního testu byl pĜedbČžný test proveden pouze u vzorku þ. IV s širší škálou koncentrací 0,1, 1 a 10 ml/l viz. tabulka 37. Test byl proveden ve þtyĜech paralelních stanoveních. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 10 ks organismĤ.
•
Tabulka 37: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Artemia salina pro vzorek IV Koncentrace Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ml/l
ks
ks
%
ks
%
0
40
0
0
0
0
0,1
40
0
0
0
0
1
40
13
32,5
14
45,0
10
40
40
100
40
100
Na základČ pĜedbČžného testu byl pro vzorek þ. IV proveden základní test s širší koncentraþní Ĝadou.
81
•
Základní test – Na základČ pĜedbČžného testu byl u vzorku þ. IV proveden základní test ve þtyĜech paralelních stanoveních viz. tabulka 38. ZároveĖ byla nasazena i kontrola.
Tabulka 38: Souhrn výsledkĤ základního testu na Artemia salina pro vzorek IV Koncentrace
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ml/l
ks
ks
%
ks
%
0
40
0
0
0
0
0,5
40
18
45,0
19
47,5
1
40
19
47,5
20
50,0
2
40
21
52,5
22
55,0
4
40
23
57,5
25
62,5
6
40
25
62,5
28
70,0
8
40
28
70,0
30
75,0
Na základČ základního testu byly zjištČny hodnoty 24hLC50 = 1,19 ml/l a 48hLC50 = 0,88 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje daný vzorek þ. IV nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
4.6.
Souhrn výsledkĤ testĤ na hrotnatce velké (Daphnia magna)
Tento test byl proveden podle postupu uvedeného v kapitole 2.10.3. a 3.2.5. této diplomové práce. •
82
Úvodní test – Úvodní test byl proveden pouze ve dvou paralelních stanoveních, z dĤvodu nedostatku testovacích organismĤ a souþasnČ byla nasazena i kontrola. Do každé testované koncentrace vzorku bylo nasazeno 5 ks organismĤ. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 39.
Tabulka 39: Souhrn výsledkĤ úvodního testu na Daphnia magna
Oznaþení vzorku
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ks
ks
%
ks
%
kontrola
10
0
0
0
0
I
10
0
0
0
0
II
10
0
0
0
0
III
10
0
0
0
0
IV
10
10
100
10
100
V
10
9
90
10
100
VI
10
0
0
0
0
Z výsledkĤ úvodního testu je zĜejmé, že vzorky þ. I, II, III a VI vykazují nulovou mortalitu, proto u nich byl proveden ovČĜovací test. Naopak vzorky þ. IV a V vykazovaly mortalitu vyšší než 50 %, z tohoto dĤvodu se nasadil pro tyto vzorky pĜedbČžný test s širší škálou koncentrací. •
OvČĜovací test – Byl proveden u vzorku þ. I, II, III a VI a to se dvČmi paralelními stanoveními. SouþasnČ byla nasazena i kontrola. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 5 ks organismĤ. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 40.
83
Tabulka 40: Souhrn výsledkĤ ovČĜovacího testu na Daphnia magna
Oznaþení vzorku
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 Mortalita po 48 hod hod
ks
ks
%
ks
%
kontrola
10
0
0
0
0
I
10
0
0
0
0
II
10
0
0
0
0
III
10
0
0
0
0
VI
10
0
0
0
0
Výsledky z ovČĜovacího testu potvrdily nulovou mortalitu hrotnatky velké (Daphnia magna) u vzorku þ. I, II, III a VI. Z tohoto dĤvodu nebyly dále tyto vzorky testovány a nemohly být stanoveny hodnoty 24hLC50 a 48hLC50. PĜedbČžný test – Na základČ úvodního testu byl pĜedbČžný test proveden u vzorku þ. IV a V s širší škálou koncentrací 10, 100 a 500 ml/l viz. tabulka 41 a 42. Test byl proveden ve dvou paralelních stanoveních. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 5 ks organismĤ.
•
Tabulka 41: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Daphnia magna pro vzorek IV Koncentrace Poþet nasazených organismĤ
84
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ml/l
ks
ks
%
ks
%
0
10
0
0
0
0
10
10
10
100
10
100
100
10
10
100
10
100
500
10
10
100
10
100
Tabulka 42: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Daphnia magna pro vzorek V Mortalita po 24 hod
Koncentrace Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 48 hod
ml/l
ks
ks
%
ks
%
0
10
0
0
0
0
10
10
0
0
0
0
100
10
0
0
0
0
500
10
1
10
2
20
Na základČ pĜedbČžného testu byly pro vzorky þ. IV a V provedeny základní testy s širší koncentraþní Ĝadou. •
Základní test – Na základČ pĜedbČžného testu byly u vzorku þ. IV a V provedeny základní testy ve dvou paralelních stanoveních viz. tabulka 43 a 44. ZároveĖ byla nasazena i kontrola.
Tabulka 43: Souhrn výsledkĤ základního testu na Daphnia magna pro vzorek IV Koncentrace
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ml/l
ks
ks
%
ks
%
0
10
0
0
0
0
1
10
2
20
3
30
2
10
3
30
5
50
4
10
4
40
7
70
6
10
5
50
8
80
8
10
6
60
10
100
10
10
9
90
10
100
85
Na základČ základního testu byly pro vzorek þ. IV vypoþteny hodnoty: 24hEC50 = 4,08 ml/l a 48hEC50 = 1,88 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita. Tabulka 44: Souhrn výsledkĤ základního testu na Daphnia magna pro vzorek V Koncentrace
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
Mortalita po 48 hod
ml/l
ks
ks
%
ks
%
0
10
0
0
0
0
500
10
1
10
2
20
600
10
3
30
4
40
700
10
5
50
6
60
800
10
6
60
7
70
900
10
8
80
9
90
1000
10
9
90
10
100
Na základČ základního testu byly pro vzorek þ. V vypoþteny hodnoty: 24hEC50 = 712,22 ml/l a 48hEC50 = 636,96 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
4.7.
Souhrn výsledkĤ testĤ Thamnotoxkit FTM
Tento test byl proveden podle postupu uvedeného v kapitole 2.10.4. a 3.2.6. této diplomové práce. •
86
Úvodní test – Úvodní test byl proveden se þtyĜmi neĜedČnými vodnými výluhy a souþasnČ byla nasazena i kontrola. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 10 ks organismĤ. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 45.
Tabulka 45: Souhrn výsledkĤ úvodního testu na Thamnocephalus platyurus
Oznaþení vzorku
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
ks
ks
%
kontrola
40
0
0
I
40
0
0
II
40
0
0
III
40
0
0
IV
40
40
100
V
40
40
100
VI
40
0
0
Z výsledkĤ úvodního testu je zĜejmé, že vzorky þ. I, II, III a VI vykazují nulovou mortalitu, proto u nich byl proveden ovČĜovací test. Oproti tomu vzorky þ. IV a V vykazovali 100 % mortalitu, z tohoto dĤvodu se nasadil pro tyto vzorky pĜedbČžný test s širší škálou koncentrací. •
OvČĜovací test – Byl proveden u vzorku þ. I, II, III a VI a to se þtyĜmi paralelními stanoveními. SouþasnČ byla nasazena i kontrola. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 10 ks organismĤ. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 46.
Tabulka 46: Souhrn výsledkĤ ovČĜovacího testu na Thamnocephalus platyurus
Oznaþení vzorku
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
ks
ks
%
kontrola
10
0
0
I
10
0
0
II
10
0
0
III
10
0
0
VI
10
0
0 87
Výsledky z ovČĜovacího testu potvrdily nulovou mortalitu organismu Thamnocephalus platyurus u vzorku þ. I, II, III a VI. Z tohoto dĤvodu nebyly dále tyto vzorky testovány a nemohly být stanoveny hodnoty 24hLC50. •
PĜedbČžný test – Na základČ úvodního testu byl pĜedbČžný test proveden u vzorku þ. IV a V s širší škálou koncentrací 10, 100 a 500 ml/l viz. tabulka 47 a 48. Test byl proveden ve þtyĜech paralelních stanoveních. Pro každou koncentraci bylo nasazeno 10 ks organismĤ.
Tabulka 47: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Thamnocephalus platyurus pro vzorek IV Koncentrace Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
ml/l
ks
ks
%
0
40
0
0
10
40
40
100
100
40
40
100
500
40
40
100
Tabulka 48: Souhrn výsledkĤ pĜedbČžného testu na Thamnocephalus platyurus pro vzorek V Koncentrace Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
ml/l
ks
ks
%
0
40
0
0
10
40
0
0
100
40
0
0
500
40
17
42,5
Na základČ výsledkĤ pĜedbČžného testu byly pro vzorky þ. IV a V provedeny základní testy s širší koncentraþní Ĝadou.
88
•
Základní test – Na základČ pĜedbČžného testu byly u vzorku þ. IV a V provedeny základní testy ve dvou paralelních stanoveních viz. tabulka 49 a 50. ZároveĖ byla nasazena i kontrola.
Tabulka 49: Souhrn výsledkĤ základního testu na Thamnocephalus platyurus pro vzorek IV Koncentrace
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
ml/l
ks
ks
%
0
40
0
0
0,6
40
4
10
0,8
40
12
30
1
40
13
32,5
1,2
40
20
50
1,4
40
30
75
1,6
40
40
100
Na základČ základního testu byla pro vzorek þ. IV vypoþtena hodnota 50 % inhibice: 24hLC50 = 0,97 ml/l . Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
89
Tabulka 50: Souhrn výsledkĤ základního testu na Thamnocephalus platyurus pro vzorek V Koncentrace
Poþet nasazených organismĤ
Mortalita po 24 hod
ml/l
ks
ks
%
0
40
0
0
400
40
8
20
500
40
10
25
600
40
21
52,5
700
40
28
70
800
40
30
75
900
40
34
85
Na základČ základního testu byla pro vzorek þ.V vypoþtena hodnota 50 % inhibice 24hLC50 = 594,23 ml/l. Podle vyhlášky 376/2001 Sb. vykazuje daný vzorek nebezpeþnou vlastnost H14 Ekotoxicita.
90
5. DISKUZE VÝSLEDKģ Ekotoxikologické hodnocení vzorkĤ pevných matric z požáĜišĢ bylo provedeno na jejich vodných výluzích. Vzorky byly testovány pomocí alternativních testĤ, standardních testĤ ekotoxicity, které zahrnovaly testy na vodních bezobratlých organismech; žábronožka slanisková (Artemia salina), hrotnatka velká (Daphnia magna) a Thamnocephalus platyurus , tak testy fytotoxicity na semenech hoĜþice bílé (Sinapis alba), na cibulkách cibule bílé (Allium cepa) a na okĜehku menším (Lemna minor). Pro lepší pĜehlednost jsou výsledky pro každý vzorek zaznamenány zvlášĢ v grafech 1 až 10. Vzorek I byl testován prostĜednictvím tĜí testĤ fytotoxicity a tĜí testĤ na bezobratlých organismech. Výsledky testování vzorku jsou znázornČny v grafu 1. U cibule bílé (Allium cepa) a okĜehku menšího (Lemna minor) byla prokázána stimulace rĤstu, pouze u hoĜþice bílé (Sinapis alba) byla prokázána 15 % inhibice rĤstu koĜene. Hodnota inhibiþní koncentrace u Sinapis alba byla stanovena na 72hIC15 = 263,2 ml/l. U tohoto vzorku nebylo možné stanovit hodnoty 48hLC50, 48hEC50 a 24hLC50, protože v úvodním i ovČĜovacím testu, vykazoval vzorek nulovou mortalitu a imobilizaci u všech testovacích vodních bezobratlých organismĤ; žábronožka slanisková (Artemia salina), hrotnatka velká (Daphnia magna) a Thamnocephalus platyurus. Vzorek I - Fytotesty 263,2 300 250 200 ml/l
150 100 50 0 -30,43
-50
-16
I 72hIC15 Sinapis alba
72hIC15 Allium cepa"
168hIC15 Lemna minor
Graf 1: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek I Vzorek II byl testován prostĜednictvím tĜí testĤ fytotoxicity a tĜí testĤ na vodních bezobratlých organismech. Výsledky testování vzorku jsou znázornČny v grafu 2. U hoĜþice bílé (Sinapis alba) a okĜehku menšího (Lemna minor) byla prokázána stimulace rĤstu, pouze u cibule bílé (Allium cepa) byla prokázána 15 % inhibice rĤstu koĜene. Hodnota inhibiþní koncentrace u Allium cepa byla vypoþtena na 72hIC15 = 303,65 ml/l. U organismu žábronožka slanisková (Artemia salina) nebylo možné stanovit hodnotu 48hLC50, protože v úvodním i ovČĜovacím testu, vykazoval vzorek nulovou mortalitu.
91
PodobnČ tomu bylo i u organismu hrotnatka velká (Daphnia magna), kde nebylo možné stanovit hodnotu 48hEC50, protože v úvodním i ovČĜovacím testu, vykazoval vzorek nulovou mortalitu a imobilizaci testovaného organismu. StejnČ tak tomu bylo i u organismu Thamnocephalus platyurus, který vykazoval nulovou mortalitu. Vzorek II - Fytotesty 303,65
350 300 250 200 ml/l 150 100 50 0 -50
-21,33
-8,34 II 72hIC15 Sinapis alba
72hIC15 Allium cepa
168hIC15 Lemna minor
Graf 2: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek II Vzorek III byl testován prostĜednictvím tĜí testĤ na rostlinných zástupcích a tĜí testĤ na zástupcích bezobratlých organismĤ. Výsledky testování vzorku jsou shrnuty v grafu 3. Ani u jednoho testu fytotoxicity nebylo možné stanovit inhibiþní koncentrace, neboĢ u všech testovacích rostlin docházelo ke stimulaci rĤstu. U organismu žábronožka slanisková (Artemia salina) nebylo možné stanovit hodnotu 48hLC50, protože v úvodním i ovČĜovacím testu, vykazoval vzorek nulovou mortalitu. StejnČ tomu tak bylo i u organismu hrotnatka velká (Daphnia magna), kde nebylo možné stanovit hodnotu 48hEC50 a u organismu Thamnocephalus platyurus, také nebylo možné stanovit hodnotu 24hLC50, protože vzorek vykazoval nulovou mortalitu.
92
Vzorek III - Fytotesty
0 -5
-2,34 -8
-10 ml/l -15 -20 -25 -26,64
-30 III 72hIC15 Sinapis alba
72hIC15 Allium cepa
168hIC15 Lemna minor
Graf 3: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek III Vzorek IV Výsledky testování vzorku jsou znázornČny a shrnuty v grafech 4 a 5. U fytotestĤ byla inhibice vČtší než – li 50 %. U hoĜþice bílé (Sinapis alba) byla stanovena hodnota inhibiþní koncentrace na 72hIC50 = 79,24 ml/l a u cibule bílé (Allium cepa) na 72hIC50 = 48,23 ml/l. U okĜehku menšího (Lemna minor) byla stanovena hodnota inhibiþní koncentrace na 168hIC50 = 435,6 ml/l. NejcitlivČji na vodný výluh reagovala cibule bílá (Allium cepa), naopak nejménČ citlivČ reagoval okĜehek menší (Lemna minor). U organismu žábronožka slanisková (Artemia salina) byla stanovena hodnota letální koncentrace 48hLC50 = 0,88 ml/l a u organismu hrotnatka velká (Daphnia magna), byla stanovena hodnota efektivní koncentrace na 48hEC50 = 1,88 ml/l. A u organismu Thamnocephalus platyurus pĜi použití testovací sady ThamnotoxkitFTM byla stanovena hodnota letální koncentrace na 24hLC50 = 0,97 ml/l. Z grafu 5 je patrné, že nejcitlivČji reagoval na testovaný vzorek organismus žábronožka slanisková (Artemia salina), naopak nejménČ citlivČ reagoval organismus hrotnatka velká (Daphnia magna). CelkovČ lze Ĝíci, že daný vzorek vyvolával 50 % mortalitu a imobilizaci organismĤ v pĜibližnČ stejných koncentracích.
93
Vzorek IV - Fytotesty 435,6
500 400 300 ml/l 200 79,24
48,23
100 0 IV 72hIC50 Sinapis alba
72hIC50 Allium cepa
168hIC50 Lemna minor
Graf 4: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek IV
Vzorek IV - Testy na organismech 1,88 2
ml/l
0,97
0,88
1,5 1 0,5 0
IV 48LC50 Artemia salina
48hEC50 Daphnia magna
24hLC50 Thamnocephalus platyurus
Graf 5: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek IV Vzorek V Výsledky testování tohoto vzorku jsou znázornČny v grafech 6 a 7. U cibule bílé (Allium cepa) a okĜehku menšího (Lemna minor) vykazoval vzorek stimulaci, pouze u hoĜþice bílé (Sinapis alba) byla prokázána 15 % inhibice rĤstu koĜene. Hodnota inhibiþní koncentrace byla vypoþtena na 72hIC15 = 676,89 ml/l. U organismu žábronožka slanisková (Artemia salina), nebylo možné stanovit hodnotu 48hLC50, protože v úvodním i ovČĜovacím testu, vykazoval vzorek nulovou mortalitu. U organismu hrotnatka velká (Daphnia magna), byla stanovena hodnota efektivní koncentrace na 48hEC50 = 636,96 ml/l. A u organismu Thamnocephalus platyurus pĜi použití testovací sady ThamnotoxkitFTM, byla hodnota letální koncentrace vypoþtena na 24hLC50 = 594,23 ml/l. 94
Z grafu 7 je patrné, že nejcitlivČji reagoval na testovaný vzorek organismus Thamnocephalus platyurus a naopak nejménČ citlivČ reagoval organismus žábronožka slanisková (Artemia salina).
Vzorek V - Fytotesty 676,89 700 600 500 400 ml/l 300 200 100 0
-22,73
-100
-26,67
V 72hIC15 Sinapis alba
72hIC15 Allium cepa
168hIC15 Lemna minor
Graf 6: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek V
Vzorek V - Testy na organismech 636,96
594,23
800 600 ml/l 400 0
200 0
V 48hLC50 Artemia salina
48hEC50 Daphnia magna
24hLC50 Thamnocephalus platyurus
Graf 7: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek V
95
Vzorek VI Výsledky testování tohoto vzorku jsou znázornČny v grafu 8. Ani u jednoho testu fytotoxicity nebylo možné stanovit hodnotu inhibiþní koncentrace, protože u všech testovacích rostlin docházelo ke stimulaci rĤstu. U organismu žábronožka slanisková (Artemia salina), hrotnatka velká (Daphnia magna) a Thamnocephalus platyurus, nebylo možné stanovit hodnoty 48hLC50, 48EC50 a 24LC50, protože v úvodním i ovČĜovacím testu, vykazoval vzorek nulovou mortalitu a imobilizaci organismu. Vzorek VI - Fytotesty
0 -5 -10 -15 ml/l -20 -25 -30 -35
-8,78
-36,53
-36
-40 VI 72hIC15 Sinapis alba
72hIC15 Allium cepa
168hIC15 Lemna minor
Graf 8: Souhrn výsledkĤ testĤ pro vzorek VI Veškeré výsledky testĤ byly pro lepší porovnání a zhodnocení znázornČny do grafĤ 9 a 10. V grafu 9 jsou znázornČny všechny výsledky testĤ fytotoxicity a v grafu 10 jsou znázornČny všechny výsledky na vodních bezobratlých organismech. Souhrn výsledkĤ testĤ na vyšších rostlinách 700 600 500 400 ml/l 300 200 100 0 -100 I
II
72hIC15 Sinapis alba
III
IV
72hIC15 Allium cepa
V 168hIC15 Lemna minor
Graf 9: Souhrn výsledkĤ testĤ na vyšších rostlinách
96
VI
Souhrn výsledkĤ testĤ na organismech 636,96 594,23
700 600 500 400 ml/l 300 200 100
0 0 0
0 0 0
0 0 0 0,88 1,88 0,97 0
0 0 0
0 I
II
48hLC50 Artemia salina
III
48hEC50 Daphnia magna
IV
V
VI
24hLC50 Thamnocephalus platyurus
Graf 10: Souhrn výsledkĤ testĤ na organismech Z výsledkĤ testĤ znázornČných v grafech 9 a 10 lze konstatovat, že: -
u vzorkĤ þ. III a VI došlo ve všech testech fytotoxicity a testech na vodních bezobratlých organismech ke stimulaci rĤstu a k nulové mortalitČ. Z tohoto dĤvodu nemohla být stanovena hodnota 72hIC50, 168hIC50, 24hEC50, 48hEC50, 24hLC50 a 48hLC50. Podle vyhlášky þ. 376/2001 Sb. o hodnocení nebezpeþných vlastností odpadĤ, nevykazují tyto vzorky nebezpeþnou vlastnost H 14 Ekotoxicita.
-
pouze vzorek þ. IV vykazuje podle vyhlášky þ. 376/2001 Sb. nebezpeþnou vlastnost H 14 Ekotoxicita. Na vodný výluh þ. IV citlivČji reagovaly vodní organismy, než – li vyšší rostliny. Letální koncentrace LC50 u vodních organismĤ se pohybovaly do 2 ml/l. U vyšších rostlin se inhibiþní koncentrace IC15 pohybovala kolem 10 – 140 ml/l a inhibiþní koncentrace IC50 kolem 40 – 500 ml/l.
-
z výsledkĤ testĤ lze usoudit, že vzorek þ. IV vykazoval nejvyšší inhibici a mortalitu, naopak nejnižší inhibici a mortalitu vykazovaly vzorky þ. III a VI.
-
vzorky þ. I, II, III, V a VI nevykazovaly vetší inhibici než – li 50 %, z tohoto dĤvodu nebyly stanoveny hodnoty IC50, ale IC15, což je 15 % inhibiþní koncentrace. Pouze vzorek þ. IV vykazoval inhibici vyšší než 50 %.
97
Na základČ výsledkĤ ekotoxikologických testĤ fytotoxicity , viz. graf 9, lze jednotlivé vzorky seĜadit podle prokázaných toxických úþinkĤ od nejvíce toxického po nejménČ toxický následovnČ: 1. vzorek þ. IV – vykazoval 50 % inhibici IC50. 2. Vzorky þ. I, II, V – byla prokázána 15 % inhibice IC15, alespoĖ vždy u jednoho z testovacích organismĤ. 3. Vzorky þ. III a VI – vykazovaly stimulaci rĤstu u všech organismĤ, které byly použity k testování vodného výluhu. Z výsledkĤ testĤ, viz. graf 10, na vodních bezobratlých organismech lze sestavit Ĝadu od nejtoxiþtČjšího vzorku po nejménČ toxický vzorek. PĜihlédnuto bylo k výsledkĤm testování na organismu hrotnatka velká (Daphnia magna) pĜi použití sady DaphnotoxkitFTM vzhledem k tomu, že daný organismus reagoval vĤþi vodným výluhĤm nejcitlivČji. PoĜadí vzorkĤ sestavené na základČ výsledkĤ testĤ je následující: 1. Vzorek þ. IV 2. Vzorek þ. V 3. Vzorky þ. I, II, III, VI nevykazovaly žádný toxický úþinek. CelkovČ lze Ĝíci, že nejtoxiþtČjší byl vzorek þ. IV. Tento vzorek již pĜi pĜípravČ vodných výluhĤ vykazoval pČnČní, což mohlo naznaþit pĜítomnost tenzidĤ, které se používají v hasebních látkách napĜ. pČnidlech. PČnidla dČlíme na: • • • •
Proteinová: bílkovinný odpad: Tutogen, afrodon Syntetická: saponáty, snižují povrchové napČtí: finiflam, expirol Fluoroproteinová: tutogen FP TvoĜící vodní film: lehká voda: Pyrocool
PČnidla mohou zpĤsobit problémy z hlediska toxicity aĢ už samotných látek þi jejich rozkladných produktĤ na ekosystém. Na druhou stranu, pĜi použití tČchto pČnidel dochází k vþasnému zhašení požárĤ a tím i k menší produkci zplodin jako látek, které zatČžují životní prostĜedí. Pokud porovnáme toxicitu pČnidel s chemickými látkami zjistíme, že toxicita pČnidel je mnohem menší. NapĜ. ekotoxicita pro hasební prostĜedek PYROCOOL – FEF FOAM je stanovena na LC50 = 50 mg/l pro vodní organismy. Toxicita vybraných pČnidel je uvedena v tabulce 51 [73].
98
.Tabulka 51: Hodnoty LC50 pro rĤzné typy pČnidel Letální koncentrace LC50 (mg/l) Testovaný organismus
Typ pČnidla Syntetické (saponáty)
Fluorosyntetické tvoĜící vodní film
Fluoroproteinové tvoĜící vodní film
Pstruh, losos (96hLC50)
7 – 78
4200
1300 – 4200
Perlooþka (Daphnia magna)
7 – 11
12300
1300 – 38000
Proteinová pČnidla jsou sice pĜírodního pĤvodu, ale ve velkých koncentracích mohou jejich rozkladné produkty, jakým je napĜíklad amoniak, pĤsobit toxicky na vodní organismy. Také mohou obsahovat zinek, který je velice toxický pro vodní ekosystém. PČnidla, která vytváĜí vodní film, obsahují pĜes 20 % perfluorovaných tenzidĤ. Tyto látky jsou v pĜírodČ tČžce biologicky odbouratelné. Dále pak mají schopnost snižovat povrchové napČtí vody, které je nutné pro život vodních organismĤ. Je zjištČno, že snížením povrchového napČtí na hodnotu 50 mN.m-1 vyvolá smrt u celé vodní fauny. Z ekologického hlediska jsou produkty rozkladu fluorovaných tenzidĤ velice toxické. PČna podléhá biologickému rozkladu z více než 95 %, ale produkty rozkladu tenzidĤ pĜetrvávají v životním prostĜedí nČkolik desítek let [73]. Toxicita vybraných hasebních látek (PYROCOM a DuPonTTM FE-36TM) je uvedena v tabulce 52 a 53. Tabulka 52: Hodnoty efektivní koncentrace pro hasící pČnu PYROCOM Testovaný organismus
Akutní toxicita pro vodní organismy (mg/l)
(48hEC50) Daphnia magna
13700
(48hEC100) Daphnia magna
15000
(72hEC50) Ĝasy
700 000
99
Tabulka 53: Hodnoty LC, EC50 pro hasící pČnu DuPonTTM FE-36TM Testované organismy 96hLC50 (mg/l) 96hEC50 (mg/l) 48hEC50 (mg/l) Danio pruhované
292
-
-
ěasy
-
186
-
Hrotnatka velká
-
-
299
Z tabulek 51, 52 a 53 lze usoudit, že ekotoxicita jednotlivých hasebních prostĜedkĤ je velice rĤznorodá. Nejvíce toxickými jsou tedy hasební prostĜedky syntetické, které obsahují saponáty. Vzhledem k tomu, že vzorek þ. IV vykazoval pČnČní, je dost možné, že byla jeho toxicita zvýšena tenzidy obsaženými v hasebním prostĜedku.
100
6. ZÁVċR Cílem této diplomové práce bylo posoudit vliv matric z požáĜišĢ na životní prostĜedí, prostĜednictvím ekotoxikologických testĤ na vybraných zástupcích akvatického i terestrického ekosystému. Na matrice z požáĜišĢ je dále pohlíženo jako na odpad. Pro tyto úþely bylo provedeno testování v souladu s platnou legislativou z oblasti odpadového hospodáĜství, tj. vyhláškou þ. 376/2001 Sb. o hodnocení nebezpeþných vlastností odpadĤ, a to na vodných výluzích testovaných matric. Pro hodnocení vzorkĤ byly vybrány standardní testy ekotoxicity a to na semenech hoĜþice bílé (Sinapis alba), cibulkách cibule bílé (Allium cepa) a na okĜehku menším(Lemna minor). Tyto testy byly dále doplnČny alternativními testy na vodních organismech; Thamnocephalus platyurus a hrotnatka velká (Daphnia magna). Dále byly provedeny testy akutní toxicity na organismu žábronožka slanisková (Artemia salina). Srovnáme – li citlivost fytotestĤ, dojdeme k závČru, že nejcitlivČji na vodné výluhy materiálĤ z požáĜišĢ reagovala hoĜþice bílá (Sinapis alba), aĢ už vykazovala stimulaci nebo inhibici. Inhibiþní koncentrace 72hIC50 a 168hIC50 bylo možné stanovit pouze u vzorku þ. IV, kde nejcitlivČji reagovala cibule bílá (Allium cepa), inhibiþní koncentrace 72hIC50 byla vypoþtena na 48,23 ml/l. U hoĜþice bílé (Sinapis alba) a okĜehku menšího (Lemna minor) byla hodnota inhibiþní koncentrace IC50 vypoþtena na 72hIC50 = 79,24 ml/l a 168hIC50 = 435,6 ml/l. Vzorky þ. I, II a V vykazovaly pouze 15 % inhibici IC15. A vzorky þ. III a VI vykazovaly stimulaci rĤstu u všech testĤ fytotoxicity. Pokud srovnáme citlivost jednotlivých testovacích vodních bezobratlých organismĤ, dojdeme k závČru, že nejcitlivČji reagoval u vzorkĤ þ. I, II, III, V a VI na vodné výluhy materiálĤ z požáĜišĢ bezobratlý organismus Thamnocephalus platyurus a naopak nejménČ citlivým organismem u tČchto vzorkĤ byla žábronožka slanisková (Artemia salina). Pouze u vzorku þ. IV byl nejcitlivČji reagujícím organismem žábronožka slanisková (Artemia salina) a nejménČ citlivým organismem byla hrotnatka velká (Daphnia magna). Letální koncentrace 24hLC50 a 48h(LC,EC)50 bylo možné stanovit pouze u vzorkĤ IV a V, a to z toho dĤvodu, že ostatní vzorky vykazovaly nulovou mortalitu a imobilizaci jedincĤ v úvodním a ovČĜovacím testu. Vzorek þ. IV vykazoval nejvyšší toxicitu, neboĢ hodnoty jeho letální a efektivní koncentrace byly do 2 ml/l, oproti tomu vzorek þ. V vykazoval hodnoty letální a efektivní koncentrace prostĜednictvím testĤ na živoþišných vodních organismech kolem 500 - 700 ml/l. V rámci celého testování lze Ĝíci, že nejtoxiþtČjší byl vzorek þ. IV, který vykazoval nejvČtší inhibici a mortalitu na všech testovaných rostlinných a živoþišných organismech. BČhem pĜípravy jeho vodného výluhu vykazoval pČnČní, což mĤže znamenat, že obsahoval zbytky neznámého hasebního prostĜedku, díky kterému byla jeho toxicita, oproti ostatním vzorkĤm z požáĜišĢ, zvýšena. Je tedy do budoucna vhodné zabývat se i otázkou hodnocení ekotoxicity hasebních prostĜedkĤ, pro které je sice þasto deklarována hodnota biodegradability, ale informace o jejich ekotoxicitČ þasto chybí a nebo jsou nedostateþné. Výsledky testování mĤžeme pokládat za pomČrnČ pĜíznivé, neboĢ nebezpeþná vlastnost H 14 Ekotoxicita, dle vyhlášky 376/2001 Sb. o hodnocení nebezpeþných vlastností odpadĤ, se projevila pouze u vzorku þ. IV a V. 101
Dále lze konstatovat, že vzorky þ. I, II, III a VI z požáĜišĢ nevykazovaly prostĜednictvím standardních testĤ fytotoxicity, alternativních testĤ na vodních bezobratlých organismech a testu akutní toxicity na žábronožce slaniskové (Artemia salina), negativní vliv na životní prostĜedí. Velmi vhodné by bylo testovat tyto matrice z požáĜišĢ pomocí kontaktních testĤ, které jsou pĜesnČjší a mají vysokou vypovídací schopnost.
102
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ [1] DċMIDOV, P.G. HoĜení a vlastnosti hoĜlavých látek..Vydání 1. Praha : ýeskoslovenský svaz požární ochrany, 1966. 268 s. 06-003-66. [2] ORLÍKOVÁ, K.; DANIHELKA, P.; KOZUBEK, E. Chemie hoĜlavin a produktĤ hoĜení..Vydání 1. VŠB v OstravČ : Ediþní stĜedisko VŠB, 1991. 102 s. ISBN 80-7078-036-3. [3] OŽANA, P. Chemie a požární nebezpeþí..Vydání 1. Praha : Nakladatelství technické literatury ve stĜedisku interních publikací, 1977. 112 s. 301-05-119. [4] ŠENOVSKÝ, M. , et al. Nebezpeþné látky II.. Vydání 1. Ostrava : Sdružení požárního a bezpeþnostního inženýrství, 2004. 190 s. ISBN 80-86634-47-7. [5] ROUBÍýKOVÁ, P. Ministerstvo životního prostĜedí [online]. 2009 [cit. 2011-04-07]. ýeské ovzduší se dvacet let od revoluce výraznČ zlepšilo, problémy však stále trvají. Dostupné z WWW:
. [6] VOLF, O. ěeditelství hasiþského záchranného sboru ýR odborná pĜíprava jednotek požární ochrany : Proces hoĜení [online]. 2001 [cit. 2010-10-11]. Požární taktika. Dostupné z WWW: <www.hzscr.cz>. [7] ŠENOVSKÝ, M. Základy požárního inženýrství. 1. Ostrava : Sdružení požárního a bezpeþnostního inženýrství v OstravČ, 2004. 178 s. ISBN 80-86634-50-7. [8] BALOG, K.; KVARýÁK, M. Dynamika požáru. 1. Ostrava : Sdružení požárního a bezpeþnostního inženýrství v OstravČ, 1999. 96 s. ISBN 80-86111-44-X. [9] HARTZELL, Gordon. Overview of combustion toxicology. Toxicology [online]. 1996, 115, [cit. 2010-10-12]. Dostupný z WWW: . [10] TEWARSON, A. Ventilation effects on combustion products. Toxicology [online]. 1996, 115, [cit. 2010-10-25]. Dostupný z WWW: . [11] BRUMLOVSKÁ, I. Speciální chemie pro požární ochranu. Praha : Uniapress Praha, 1995. 75 s. [12] SMYSLOVÁ, P. Elektrochemická aktivita bromovaných zpomalovaþĤ hoĜení [online]. Olomouc : PĜírodovČdecká fakulta, Katedra analytické chemie, 2010. 46 s. BakaláĜská práce. Univerzita Palackého v Olomouci, PĜírodovČdecká fakulta. Dostupné z WWW: . [13] ORLÍKOVÁ, K.; ŠTORCH, P. Chemie procesu hoĜení. Ostrava : Sdružení požárního a bezpeþnostního inženýrství v OstravČ, 1999. 85 s. ISBN 80-86111-39-3. [14] SCHNEPP, R. Cyanide: Sources, Perceptions, and Risks. JOURNAL OF EMERGENCY NURSING [online]. 2006, 32:4S, [cit. 2010-10-25]. Dostupný z WWW: .
103
[15] FERRARI, L., et al. Hydrogen cyanide and carbon monoxidenext term in previous termblood of convicted deadnext term in previous terma polyurethane combustion: a proposition term for the data analysis. Forensic Science International [online]. 2001, 121, [cit. 2010-10-25]. Dostupný z WWW: . [16] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-02-15]. Látka:Oxid uhelnatý. Dostupné z WWW: . [17] BATEMAN, D.N. Carbon monoxide. MEDICINE [online]. 2007, 35:11, [cit. 2011-0215]. Dostupný z WWW: . [18] CONTOSTAVLOS, D. L.; LICHTENWALNER, M. A simple field test to detect elevated concentrations of carboxyhemoglobin in autopsy blood. Journal of clinical forensic medicine [online]. 2003, 10, [cit. 2011-03-25]. Dostupný z WWW: . [19] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-02-21]. Látka:Oxid uhliþitý. Dostupné z WWW: . [20] BAKER, J.T.; ALLEN, L.H. Assessment of the impact of rising carbon dioxide and other potential climate changes on vegetation. Environmental Pollution [online]. 1994, 83, [cit. 2011-03-25]. Dostupný z WWW: . [21] VALE, A.. Sulphur dioxide. Poisonous substances [online]. 2007, 15, [cit. 2011-02-21]. Dostupný z WWW: . [22] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-02-21]. Látka: Oxidy síry. Dostupné z WWW: . [23] ZIQIANG, M.; BO, Z. Oxidative damage of sulfur dioxide inhalation on brains and livers of mice. Environmental Toxicology and Pharmacology [online]. 2003, 13, [cit. 201102-21]. Dostupný z WWW: . [24] ZIEMANN, Ch., et al. Genotoxicity testing of sulfur dioxide (SO2) in a mouse bone marrow micronucleus test complemented with hematological endpoints. Mutation research [online]. 2010, 697, [cit. 2011-02-21]. Dostupný z WWW: . [25] CAPE, J. N.; FOWLER, D.; DAVISON, A.. Ecological effects of sulfur dioxide, fluorides, and minor air pollutants: recent trends and research needs. Environmental international [online]. 2003, 29, [cit. 2011-02-21]. Dostupný z WWW: . [26] MEULENBELT, J. Nitrogen and nitrogen oxides. Poisonous substances [online]. 2003, 64, [cit. 2011-02-23]. Dostupný z WWW: . [27] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-02-23]. Látka: Oxidy dusíku (NOx/NO2). Dostupné z WWW: .
104
[28] PAUL, K.T., et al. Fire smoke toxicity: The effect of nitrogen oxides. Fire safety journal [online]. 2008, 43, [cit. 2011-02-23]. Dostupný z WWW: . [29] ELSAYED, N. M. Toxicity of nitrogen dioxide: an introduction. Toxicology [online]. 1994, 89, [cit. 2011-02-23]. Dostupný z WWW: . [30] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-02-23]. Látka: Amoniak. Dostupné z WWW: . [31] CALLICUTT, Ch. H., et al. The role of ammonia in the transfer of nicotine from tobacco to mainstream smoke. Regulatory toxicology and Pharmacology [online]. 2006, 46, [cit. 2011-02-23]. Dostupný z WWW: . [32] RANDALL, D.J.; TSUI, T.K.N. Amonnia toxicity in fish. Marine pollution bulletin [online]. 2002, 45, [cit. 2011-02-23]. Dostupný z WWW: . [33] Kyanovod%C3%ADk. In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 26. 9. 2009, last modified on 21. 9. 2010 [cit. 2010-10-25]. Dostupné z WWW: [34] Integrovaný registr zneþišĢování [online].CENIA, þeská informaþní agentura životního prostĜedí, 2005-2008 [cit. 2010-11-01]. Látka: Kyanovodík. Dostupné z WWW: . [35] LAM, K.K.; LAU, F.L. An incident of hydrogen cyanide poisoning. The American Journal of Emergency Medicine [online]. March 2000, 18, [cit. 2010-10-25]. Dostupný z WWW: . [36] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-02-28]. Látka: Chlor a anorganické slouþeniny (jako HCl). Dostupné z WWW: . [37] STAVERT, D.M., et al. Relative acute toxicities of hydrogen fluoride, hydrogen chloride, and hydrogen bromide in nose- and pseudo-mouth-breathing rats. Fundamental and applied toxicology [online]. 1991, 16, [cit. 2011-02-28]. Dostupný z WWW: . [38] SULLY, A., et al. Numerical simulations of hydrogen and hydrogen chloride releases in a nuclear hydrogen production facility. International journal of hydrogen energy [online]. 2011, 36, [cit. 2011-02-28]. Dostupný z WWW: . [39] MEEYOO, V., et al. Hydrogen sulphide emission control by combined adsorption and catalytic combustion. Catalysis today [online]. 1998, 44, [cit. 2011-03-10]. Dostupný z WWW: . [40] Hydrogen sulfide. ENVIRONMENTAL HEALTH CRITERIA [online]. 1981, 19, [cit. 2011-03-10]. Dostupný z WWW: . ISSN 9241540796. 105
[41] LAMBERT, T. W., et al. Hydrogen sulfide (H2S) and sour gas effects on the eye. A historical perspective. Science of the total environment [online]. 2006, 367, [cit. 2011-03-10]. Dostupný z WWW: . [42] KOURTIDIS, K.; KELESIS, A.; PETRAKAKIS, M. Hydrogen sulfide (H2S) in urban ambient air. Atmospheric environment [online]. 2008, 42, [cit. 2011-03-10]. Dostupný z WWW: . [43] VISMANN, B. Sulfide species and total sulfide toxicity in the shrimp Crangon crangon. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology [online]. 1996, 204, [cit. 2011-03-10]. Dostupný z WWW: . [44] RUIZ, P., et al. Prediction of the health effects of polychlorinated biphenyls (PCBs) and their metabolites using quantitative structure-activity relationship (QSAR). Toxicology letters [online]. 2008, 181, [cit. 2011-03-01]. Dostupný z WWW: . [45] SAFE, S. Polychlorinated biphenyls (PCBs):mutagenicity and carcinogenicity. Mutation research [online]. 1989, 220, [cit. 2011-03-01]. Dostupný z WWW: . [46] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-03-01]. Látka: Polychlorované bifenyly (PCB). Dostupné z WWW: . [47] LUOTAMO, M. Congener specific assessment of human exposure to polychlorinated biphenyls. Chemosphere [online]. 1991, 23, [cit. 2011-03-01]. Dostupný z WWW: . [48] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-03-08]. Látka: Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU). Dostupné z WWW: . [49] DJOMO, J.E., et al. Toxic effects of some major polyaromatic hydrocarbons found in crude oil and aquatic sediments on Scenedesmus subspicatus. Water research [online]. 2004, 38, [cit. 2011-03-08]. Dostupný z WWW: . [50] YOSHIKAWA, T., et al. Toxicity of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons : I. Effect of Phenanthrene, Pyrene, and Their Ozonized Products on Blood Chemistry in Rats. Toxicology and applied pharmacology [online]. 1985, 79, [cit. 2011-03-08]. Dostupný z WWW: . [51] THOMAS, A. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to human [online]. 2010 [cit. 2011-04-05]. Agents Classified by the IARC Monographs, Volumes 1– 100. Dostupné z WWW: . [52] BISPO, A.; JOURDAIN, M.J.; JAUZEIN, M. Toxicity and genotoxicity of industrial soils polluted by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Organic Geochemistry [online]. 1999, 30, [cit. 2011-03-08]. Dostupný z WWW: .
106
[53] KULKARNI, P. S.; CRESPO, Joao G.; AFONSO, Carlos A.M. Dioxins sources and current remediation technologies — A review. Environmental international [online]. 2008, 34, [cit. 2011-03-22]. Dostupný z WWW: . [54] Integrovaný registr zneþišĢování [online]. 2011 [cit. 2011-03-22]. Látka: PCDD+PCDF (dioxiny+furany) (jako TEQ). Dostupné z WWW: . [55] EDULJEE, G.H.; DYKE, P. An updated inventory of potential PCDD and PCDF emission sources in the UK. The science of the total environment [online]. 1996, 177, [cit. 2011-03-22]. Dostupný z WWW: . [56] KALAý,CSC., P. Polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany v životním prostĜedí. Praha : ýeský ekologický ústav a odbor ekologických rizik a monitoringu MŽP ýR, 1995. 56 s. ISBN 80-85087-36-7. [57] ORME, S., et al. PAN Pesticides Database - Chemicals [online]. 2010 [cit. 2011-05-08]. Ammonia. Dostupné z WWW: . [58] ORME, S., et al. PAN Pesticides Database - Chemicals [online]. 2010 [cit. 2011-05-08]. Hydrogen sulfide. Dostupné z WWW: . [59] NAGPAL, N.K. WATER QUALITY CRITERIA FOR POLYCHLORINATED BIPHENYLS (PCBs) [online]. 1992 [cit. 2011-05-08]. AQUATIC LIFE. Dostupné z WWW: . [60] EOM, I.C., et al. Ecotoxicity of a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-contaminated soil. Ecotoxicology and Environmental Safety [online]. 2007, 67, [cit. 2011-05-08]. Dostupný z WWW: . [61] PROKEŠ, J. Úvod do toxikologie [online]. Praha : Praha, 2005. 69 s. Studijní materiál. FCH. Dostupné z WWW: <www.primat.cz/vutbr...toxikologie.../prokes-uvod-do-toxikologiem29030/>. [62] HOFFMANN, D.J., et al. Handbook of ecotoxicology : 2nd ed.. U.K. : Lewis Publisher, 2003. 1290 s. ISBN 1-56670-546-0. [63] MÁCHOVÁ, J. Testy toxicity na vodních organismech [online]. ýeské BudČjovice : ýeské BudČjovice, 2007. 13 s. Studijní materiál. Jihoþeská univerzita v ýeských BudČjovicích. Dostupné z WWW: . [64] SVOBODOVÁ, Z., et al. Ekotoxikologie : praktická cviþení þást I.. Brno : Brno, 2000. 70 s.
107
[65] Metodický pokyn Ministerstva životního prostĜedí ZP 11/2007 ke stanovení ekotoxicity odpadĤ. [66] Microbiotests [online]. 2008, 19/02/2008 [cit. 2011-04-26]. Toxkit microbiotests. Dostupné z WWW: . [67] Metodický pokyn Ministerstva životního prostĜedí ZP 28/2008 k hodnocení vyluhovatelnosti odpadĤ. [68] KOýÍ, V.; RAKOVNICKÝ, T.; ŠVAGR, A. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze [online]. 2001 [cit. 2011-04-26]. Test semichronické toxicity se semeny Sinapis alba. Dostupné z WWW: . [69] TECHNICAL METHODS SECTION [online]. 2008 [cit. 2011-04-26]. Test 1: A 2-3 Day Plant Test for Toxicity Assessment by Measuring the Mean Root Growth of Onions(Aflium cepa L.) . Dostupné z WWW: [70] KOýÍ, V.; RAKOVNICKÝ, T.; ŠVAGR, A. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze [online]. 2001 [cit. 2011-04-26]. Test akutní toxicity na žábronožkách Artemia salina. Dostupné z WWW: . [71] Daphtoxkit FTM Magna – Crustacean Toxicity Screening Test for Freshwater. Standard Operational Procedure. 2009. 27 p. [72] Thamnotoxkit FTM – Crustacean Toxicity Screening Test for Freshwater. Standard Operational Procedure. 2009. 28 p. [73] BALOG, K. Hasiace látky a jejich technológie. 1. Ostrava : Sdružení požárního a bezpeþnostního inženýrství v OstravČ, 2004. 171 s. ISBN 80-86634-49-3.
108
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLģ ýSN
ýeská státní norma
ýSN EN
Harmonizovaná evropská norma
ISO International Organization for Standardization – Mezinárodní organizace pro standardizaci LD50
letální dávka, pĜi které uhyne 50 % testovacích organismĤ
LC50
letální koncentrace, pĜi které uhyne 50 % testovacích organismĤ
EC50 organismĤ
efektivní koncentrace, která vyvolá 50 % úhyn nebo imobilizaci testovacích
IC50 inhibiþní koncentrace, která zpĤsobí 50 % snížení rĤstu nebo rĤstové rychlosti v porovnání s kontrolním vzorkem NOAEL No Observed Adverse Effect level - dávka, pĜi které ještČ nebyl pozorován škodlivý úþinek LOAEL Lowest Observed Averse Effect level - nejnižší dávka, pĜi které byl pozorován škodlivý úþinek OECD Organization for Economic Cooperation and Development - Organizace pro hospodáĜskou spolupráci a rozvoj US-EPA United States Environmental Protection Agency - Agentura pro ochranu životního prostĜedí Spojených státĤ EC50 efektivní koncentrace testovaného výluhu, která zpĤsobí úhyn nebo imobilizaci 50 % testovacích organismĤ LC50 organismĤ
letální koncentrace testovaného výluhu, která zpĤsobí úhyn 50 % testovacích
IC50
inhibiþní koncentrace testovaného výluhu, která zpĤsobí inhibici rĤstu koĜene
109
