INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
1.
Forma zkoušky kombinovaná
Informace a podklady http://portal.zcu.cz
Doporučená literatura k předmětu Kudláček, I. - Ekologie průmyslu, Praha, ČVUT 2002 Bartoníček, R. - Koroze a protikorozní ochrana kovů, Praha, Academia 1966 Doležel, B. - Odolnost plastů a pryží, Praha, Nakladatelství technické literatury 1981 Bartáková, B.; Vařák, J. - Elektrická zařízení v chemických a jiných agresivních prostředích, Praha, SNTL 1975
Vědeckotechnický rozvoj a problémy životního prostředí z
od technického pokroku se očekává: z z z z z
snížení emisí zamezení vnikání těžkých kovů do toků a půdy úplná likvidace toxických odpadů racionální nakládání s odpady náhrada příliš chemicky stabilních pesticidů a hnojiv
Vědeckotechnický rozvoj a problémy životního prostředí z
od technického pokroku se očekává: z
z z z
snížení hlučnosti technologických a dopravních zařízení snížení nároků na zábory zemědělské půdy zajištění zcela nových zdrojů energie a výživy rekultivace rozsáhlých pouštních a stepních oblastí
Vědeckotechnický rozvoj a problémy životního prostředí z
jako nadějný se jeví rozvoj: z z z z z z
uzavřených rekultivačních systémů výrobních technologií využívání biologických procesů, máloodpadových a bezodpadových technologií vývoj nových způsobů získávání energie a její uplatnění monitorování škodlivin prognostických modelů ekologického mapování apod.
Problémová odvětví z z z z z z z
palivově–energetický komplex metalurgie chemie zemědělství doprava průmysl stavebních hmot … a další
Hlavní rušivé vlivy průmyslu z
emise škodlivých látek až toxických plynů
z
úlety pevných látek, zejména těžkých kovů
z
škodlivé látky v odpadních vodách (fenoly, kyanidové sloučeniny)
z
splachy pesticidů a hnojiv z polí
z
hluk a odpadní teplo
Průmyslová výroba z
z
rostoucí nároky na spotřebu přírodních zdrojů (surovinových i energetických) devastace prostředí z z z
těžební činností přepravou velkých objemů materiálů nárůstem objemu odpadů z výroby (do ovzduší, vod, na úkor půdy)
Základní ekologické pojmy biosféra z oživený obal Země z pro nás jediné místo, kde existuje život z je ve stálém koloběhu z důkaz všeobecných a vzájemných souvislostí
Základní ekologické pojmy biosféra z malá slupka z vše, co do ní vložíme, se nám vrátí – koloběh z odpady z z z
přeměňují se a zapojují do koloběhu odsouvají se jinam k dalšímu procesu urychlení nebo zpoždění zapojení do koloběhu
Základní ekologické pojmy ekologický systém – ekosystém z soběstačná soustava organismů navzájem závislých spolu s jejich prostředím z všechny složky ekosystému jsou na sobě závislé z ekosystém, který není schopen uvést svůj odpad do koloběhu látek v přírodě, je vystřídán jiným z větší rozmanitost zpravidla přispívá ke stabilitě systému
Důsledky porušení rovnováhy v přírodě vzájemná souvislost všech věcí
„bumerangový efekt“
ekologické katastrofy
Důsledky porušení rovnováhy v přírodě z
předvídatelné katastrofy – opakovanou (soustavnou) činností 1618
Švýcarsko – Pleur
těžba kamene
2 430 mrtvých
1881
Švýcarsko – Elm
těžba břidlice
115 mrtvých
1960
Itálie - Vailont
stavba přehrady
2 117 mrtvých
1965
Švýcarsko - Zermatt
stavba přehrady
60 mrtvých
ostrov Anjouan (Komorské ostrovy) Arménie – jezero Sevan
likvidace korálového útesu, následně mořské fauny zemědělství a elektrárny
likvidace jezera
Důsledky porušení rovnováhy v přírodě z
nepředvídatelné katastrofy – zemětřesení 1958 - 61
Zimbabwe – Kariba
1962
Čína – Hsingeng-kiang
1967
Indie – Koyna
1971
Egypt - Asuán
RV1
Důsledky porušení rovnováhy v přírodě z
důsledky havárií a produkce škodlivin z průmyslu
USA (Detroit)
spalovna nebezpečných odpadů
USA (Niagara City)
skládka nebezpečných odpadů – národní katastrofa
USA (Times Beach)
postřik toxickými látkami a odpadní ropou
Holandsko
Dordrecht, Gouderak, Lekkerkerk
havárie ropných tankerů
Exxon Valdez
Indie (Bhópál)
největší průmyslová katastrofa v historii
Snímek 15 RV1
lepší jednotlivé slidy s obrázky
Robert; 28.8.2008
Důsledky porušení rovnováhy v přírodě Indie (Bhópál) největší průmyslová havárie v historii chemická továrna společnosti Union Carbide únik cca 40 t methylisokyanátu, kyanovodíku a dalších toxických látek během 3 dnů po havárii 8000 mrtvých dodnes 20 000 mrtvých
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Hlavní složky působícího prostředí
2.
Degradační činitele prostředí z
podnebí z
z
prostředí z
z
klimatické faktory, biologické vlivy
průmyslové znečištění atmosféry
provoz z
vliv elektrického pole, radiační vlny, mechanické namáhání atd.
Působení klimatických faktorů – klimatotechnologie z
kyslík z
z
vodní pára z
z
sorpce na povrchu, difúze do hmoty, erozivní účinek
prach, písek z
z
sorpce na povrchu, difúze do hmoty
srážky z
z
fotooxidační jevy, život aerobních mikroorganismů
zvýšení sorpce vody na povrchu, abraze
teplota z
měknutí resp. křehnutí termoplastů, dilatace materiálů
Působení klimatických faktorů – klimatotechnologie z
změny teploty z
z
sluneční záření z
z
UV záření (fotochemické děje), IR záření (ohřev povrchu)
síla a směr větru z
z
rozměrové změny materiálů, rosení resp. vysoušení povrchu
energetický účinek, znečištění atmosféry
aerosol mořské vody, exhalace (oxid siřičitý, sirovodík, chlorovodík, chlór, oxidy dusíku aj.) z
urychlení degradačních dějů
Podmínky tropických oblastí oblast
klima
působení
vlhké tropy
vyšší průměrná teplota, vlhkost, větší množství srážek, silný výskyt mikroorganismů
zvýšená atmosférická koroze, zvýšené nebezpečí mikrobiologického napadení
suché tropy
vyšší maximální teplota, nižší vlhkost, nižší srážky, výskyt prachu a písku, intenzivní sluneční záření
mírná atmosférická koroze kovů, intenzivní vliv UV a IR záření zejména na organické materiály
Podmínky tropických oblastí přibližné hodnoty podnebních činitelů v tropech Podnební činitel
Jednotka
Podnebí tropické suché
vlhké
rozsah teploty
°C
-5 ÷ 50
0 ÷ 45
max. změny teplot (během 8 hodin)
°C
40
15
max. teplota povrchu na slunci
°C
85
75
relativní vlhkost
%
20 ÷ 75
55 ÷ 95
absolutní vlhkost
g.m-3
3 ÷ 10
5 ÷ 24
roční průměr srážek
mm
15 ÷ 500
700 ÷ 2 500
kJ.cm-2.rok-1
921
745
hPa
860
1060
množství energie slunečního záření tlak vzduchu
Průmyslové znečištění atmosféry Exhalace z emise z
z
imise z
z
znečištění, které nevstoupilo do interakce s ovzduším
znečištění, které vstoupilo do interakce s ovzduším
aerosoly z
částice dispergované v ovzduší (prach, popílek, kouř, saze, dým, mlha)
Hlavní zdroje znečištění ovzduší z
výroba elektřiny, vytápění obytných i průmyslových objektů
z
dopravní prostředky (auta, letadla, kolejová vozidla, lodě)
z
průmyslové provozy (metalurgie, výroba plastů, cementářský průmysl, ropné rafinérie)
z
zpracování tuhých odpadů
z
vybrané technologie ve výrobě a službách pro obyvatelstvo
Procesy znečišťující ovzduší z
proces znečišťující v největší míře ovzduší – spalování
Hlavní procesy produkující škodliviny z
spalování v ohništích a hořácích (v kotlích k výrobě tepelné energie v tepelných elektrárnách, teplárnách, výtopnách a lokálních topeništích)
z
některé tepelné procesy (v metalurgickém průmyslu, strojírenství, chemickém průmyslu, při výrobě cementu, vápna, v obalovnách živičných drtí)
z
spalování odpadů (s ohništi přizpůsobenými spalovaným materiálům, se zapalovacími a přídavnými hořáky)
Hlavní procesy produkující škodliviny z
spalování v motorech, ve spalovacích turbínách pro pohon dopravních prostředků (silničních, kolejových vozidel, letadel, lodí i stavebních a zemědělských strojů)
z
nekontrolované spalování domácích, stavebních a demoličních odpadů (hořící haldy, pálení skládek, spalování v zemědělství)
Hlavní znečišťující látky z procesu spalování z
částice (převážně tuhé, méně kapalné)
z
oxidy síry SOX (převážně SO2, méně SO3)
z
oxidy dusíku NOX (převážně NO, méně NO2)
z
těkavé organické látky (zejména uhlovodíky CxHy)
z
oxid uhelnatý CO
z
znečištění především přízemní vrstvy atmosféry
Další významné znečišťující látky z
oxid uhličitý CO2
z
oxid dusný N2O
z
metan CH4
z
ozón O3
z
halogenované uhlovodíky CFC, HCFC, HFC
Hodnocení úrovně znečištění z
hlediska z z z
z
hygienické ekologické vlivu na technické materiály
udávané koncentrace znečišťujících látek z z z
krátkodobé (3 hodiny) 24 hodinové roční
Přípustné koncentrace nejzávažnějších škodlivin průměrná
Škodlivina amoniak
krátkodobá
μg.m-3 NH3
200
300
fenol
C6H5OH
10
10
fluor
F
35
20
HCHO
5
50
chlor
Cl2
30
100
oxid uhelnatý
CO
1000
6000
sirouhlík
CS
10
30
sirovodík
H2S
8
8
formaldehyd
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení Oxid siřičitý (SO2) z z
z z z z
v atmosféře oxiduje na SO3 doba reakce závisí na vlhkosti vzduchu a přítomnosti tuhých částic oxidaci podporuje UV záření doba trvání procesu oxidace 2 ÷ 4 dny s H2O rychle reaguje na H2SO4 (kyselý déšť) může se přetransformovat na aerosolové částice síranu SO4-2
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení Oxid siřičitý (SO2) z působení: z
z
z
u lidí způsobuje dýchací potíže, dráždí sliznici, zvyšuje alergii narušuje fotosyntézy rostlin (hlavně smrků a borovic) jako kyselý déšť mění chemizmus půd
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení Oxidy dusíku (NOx) z
N2O, NO, NO2, sekundárně kys. dusitá HNO2, dusičná HNO3, chlornan nitrilu (ClONO2) (ozónová díra)
z
působení z
z
oxid dusičitý NO2 z vznik fotochemického smogu z dráždí oči a dýchací cesty, snižuje imunitu, narušuje rostlinné buňky kyselina dusičná HNO3 z kyselé deště, rozvoj korozních procesů
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení Oxid uhelnatý (CO) z z z z
vznik při nedokonalém spalování doba setrvání v atmosféře asi 4 měsíce přispívá ke vzniku fotochemického smogu působení z
z
při vdechování se váže v krvi s hemoglobinem na karboxyhemoglobin (COHb) → nedostatečné okysličování krve vyvolává pocity únavy, vyčerpání
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení Těkavé organické látky (VOC) z snadno odpařitelné, převážně zdraví škodlivé z uhlovodíky CxHy (paliva, maziva, pohonné hmoty, rozpouštědla, výchozí látky pro výrobu jiných sloučenin) z alifatické uhlovodíky (isobuten, butan, isopentan) – ve městech z aromatické uhlovodíky (toluen, benzen, xylen, benzopyren) – ve městech z
7,8-benzopyren – v dehtu, kouři a spalinách při nedokonalém spalování (prokazatelně karcinogenní)
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení Částice (aerosol) z
z
prach z
z
jakýkoli pevný nebo kapalný disperzní materiál s elementy o rozměrech větších než řádový rozměr molekul (> 0,0002 μm) a menších než 500 μm všechny tuhé částice v ovzduší (vznik hlavně mechanicky)
popílek z
tuhé částice (velikosti 1 ÷ 100 μm) ve spalinách z topenišť
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení z
kouř, saze z
z
dým z
z
jemné tuhé částice (velikosti 0,01 ÷ 0,5 μm) převážně uhlíkové, z nedokonalého spalování jemné tuhé částice (velikosti 0,1 ÷ 1 μm) vzniklé při oxidačních procesech kondenzací látek vypařovaných za tepla
mlha z
směs kapalných částic (velikosti 0,1 ÷ 30 μm) vzniklá buď kondenzací plynné fáze nebo rozrušením většího objemu tekutiny
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení smog z
„smoke“ + „fog“ – soubor částicových a plynných příměsí znečišťujících ovzduší v průmyslových a městských oblastech
Hlavní škodliviny v ovzduší a jejich působení působení na člověka: z
částice > 10 μm a značná část částic 2 ÷ 5 μm - zachycena v nose
z
částice < 1 μm - do plicních sklípků - část vydechována z rozpustné - roznášeny krví z nerozpustné - do lymfatických uzlin
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Působení znečištěné atmosféry na technická díla
3.
Atmosférická koroze z z
nevratné znehodnocení materiálů a výroků vlivem prostředí důsledek působení prostředí → znehodnocení vratné
nevratné
nemění chemickou podstatu materiálu
mění chemickou podstatu materiálu
charakter fyzikálních dějů
mění funkční vlastnosti
krátkodobé působení
dlouhodobé působení (příp. krátkodobé intenzivní)
Korozní prostředí z
atmosféra
z
průmyslové prostředí
z
voda
z
půda
Základní činitele atmosférické koroze kovů a slitin z
korozní agresivita atmosféry – schopnost atmosféry vyvolávat korozi v daném korozním systému
z
doba ovlhčení – období, během kterého je povrch kovu pokryt adsorpční a/nebo kapalnou vrstvou elektrolytu, který je schopen vyvolat atmosférickou korozi
Stupně korozní agresivity z
odvozeny z údajů o úrovních rozhodujících činitelů atmosféry působících korozi kovů a slitin
stupeň korozní agresivita C1
velmi nízká
C2
nízká
výskyt vnitřní klimata s řízenými podmínkami vnitřní klimata s neřízenými podmínkami s výjimkou vlhkých klimatických oblastí
střední
vnější klimata v suchých, chladných klimatických oblastech, provětrávané přístřešky v mírných klimatických oblastech
C4
vysoká
vnější klimata v mírných klimatických oblastech, neprovětrávané přístřešky v mírných klimatických oblastech, neprovětrávané přístřešky ve vlhkých klimatických oblastech
C5
velmi vysoká
C3
vnější klimata ve vlhkých klimatických oblastech, vlhké neprovětrávané přístřešky
Klasifikace korozní agresivity Klasifikace odvozená z vlastností podle údajů o době ovlhčení a úrovni znečištění
Klasifikace založená na stanovení korozních rychlostí standardních kovových vzorků
Stupně korozní agresivity (ISO 9223) Směrné hodnoty korozních rychlostí pro jednotlivé stupně korozní agresivity pro základní konstrukční kovy (ISO 9224)
Měření znečištění (ISO 9225)
Stanovení korozní rychlosti standardních vzorků (ISO 9226)
Mechanismy koroze u materiálových skupin z
kovy z
z
z
z
anorganické nekovové materiály z
z
elektrochemický (elektricky vodivé prostředí na povrchu) chemický (povrchové oxidy, vnitřní oxidace v nevodivých prostředích) biochemický (elektrochemické články na povrchu) vyluhování složek, chemické změny
organické materiály z
fotochemický děj, hydrolytický rozklad, biochemický děj
Atmosférická koroze kovů z
způsobuje z
z z z
z
z
úbytek materiálu (zhoršení fyzikálně-mechanický vlastností) netěsnosti (perforace materiálu) změny geometrie povrchu změny jakosti povrchu (vlastnosti kluzné, tepelné magnetické, elektrické) změny pracovních parametrů (tepelné, průtokové, tlakové, otáčky, zanesení) znehodnocení technologického prostředí
Kvantifikace rovnoměrné koroze z
korozní rychlost z
změna hmotnosti Δm nebo hloubka průniku koroze h vztažená na jednotku času
rcorr
Δm = [ μg.m 2 .rok −1 ] t
rcorr
h = t
[ μm.rok ] −1
Kvantifikace rovnoměrné koroze z
vlivem množství a různorodosti faktorů nelze jednoznačně stanovit korozní rychlost → vyjádření pomocí obecných tvarů křivek 1 – lineární 2 – parabolická 3 – kubická 4 – logaritmická 5 – recipročně logaritmická
Druhy korozního napadení kovů z
rovnoměrné – velké množství aktivních míst
Druhy korozního napadení kovů z
skvrnité, nerovnoměrné – menší počet aktivních míst
Druhy korozního napadení kovů z
důlkové a bodové – markantní rozdíly v korozní odolnosti, nestejnorodost povrchu
Druhy korozního napadení kovů z
nitkové – pod ochrannými povlaky, povrchové rozrušení základního materiálu
Druhy korozního napadení kovů z
selektivní – slitiny s dvou a vícefázovou strukturou (napadení pouze jedné fáze) z z
mezikrystalová transkrystalová
Druhy korozního napadení kovů z
fretting koroze – současné působení chemického prostředí a fyzikálního namáhání z
kavitace
Zákonitosti kinetiky koroze z
z
z
z z
soustava spřažených chemických reakcí a fyzikálních pochodů - nejpomalejší je rozhodující pro rychlost koroze difúze (transport aktivních složek prostředí k fázovému rozhraní) adorpce složek (vznik reakčních center, jejich rozšíření) vznik korozních zplodin (tuhých i kapalných) odstraňování korozních zplodin od reakčního rozhraní
Základní korozní faktory kovů z z z z z z z z z
chemická povaha kovu a složení slitiny vliv slitinových prvků na chování slitiny mechanické napětí a deformace koncentrace vodíkových H+ a aniontů hydroxidových OHvliv aniontů a kationtů elektrolytu vliv koncentrací solí v roztoku vliv koncentrace kyslíku vliv teploty vliv rychlosti proudění
Systém protikorozních ochran kovů z
fáze řízení jakosti výrobků z z z
příprava výroby vlastní výrobní proces povýrobní péče o výrobek
Systém protikorozních ochran kovů z
předpis systému protikorozních ochran obsahuje z
informace o technickém životě protikorozní ochrany s návodem na údržbu
z
údaje o druhu klimatického provedení
z
specifikaci prostředí pro údobí do provozování výrobku
z
specifikace provozních a technologických prostředí při provozu výrobku
z
druh a jakost systému ochrany do doby provozu výrobku
z
druh a jakost ochrany pro vlastní provoz výrobku
z
specifikace způsobu ověřování jakosti systému protikorozní ochrany
Kritéria návrhu protikorozních opatření z
agresivita prostředí
z
životnost chráněného zařízení
z
životnost protikorozní ochrany a její náročnost na údržbu
z
pořizovací, provozní a udržovací náklady na protikorozní ochranu
z
deficitnost materiálu pro protikorozní ochranu
z
bezpečnost práce
Nejčastější způsoby používaných protikorozních ochran z
náhrada konstrukčního materiálu jiným, odolnějším
z
náhrada konstrukčního materiálu jiným a opatření ochranným povlakem
z
náhrada ochranného povlaku jiným při stejném konstrukčním materiálu
z
aplikace elektrochemické ochrany ve srovnání s nechráněným povlakem
Kategorie technických funkcí ochran z
zachování rozměrových a fyzikálně-chemických charakteristik dílu
z
zabezpečení fyzikálních vlastností výrobku
z
zabezpečení požadované čistoty technologického prostředí
z
zajištění estetické funkce výrobků
Atmosférická koroze organických látek (stárnutí) z z
soubor převážně nevratných změn vyvolaných účinkem klimatických činitelů odolnost plastů proti působení vnějšího prostředí závisí na z z z z z z
chemickém složení polymeru struktuře množství a složení plniv, příměsí a nečistot způsobu a podmínkách zpracování chemickém složení prostředí podmínkách působení prostředí
Nejzávažnější činitelé degradace organických látek z
sluneční záření – fotochemické reakce, štěpení chemických vazeb (iniciace následných reakcí)
z
vlhkost, voda – bobtnání, resp. praskání, zvýšení elektrické vodivosti, změkčovadlo
z
kyslík – oxidace polymerů (změny složení, molekulové hmotnosti)
z
ozón – oxidace pryží (trhliny)
z
teplota – urychlení oxidačních reakcí, odtěkání změkčovadel
!!! Synergický účinek jednotlivých činitelů !!!
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ Biologická koroze kovů a plastů – biodeteriorizace Půdní koroze
4.
Biodeteriorizace z
každá nežádoucí změna vlastností technického materiálu způsobená činností živých organismů biodeteriogeny
z
biodeteriogen – organismus působící biodegradaci z
mikrobiodeteriogen z z
z
makrobiodeteriogen z
z
agresivní houby (plísně) – jednoduché rostliny agresivní bakterie – jednobuněčné organismy hmyz, obratlovci, další mnohobuněční živočichové
biodeteriogeneze – dynamický děj, ve kterém jednotlivé etapy na sebe plynule navazují
Etapy biodeteriorizace 1.
infestace (u makro) nebo infekce (u mikro) – navození styku mezi biodeteriogenem a materiálem
2.
inkubace – projevy biodeteriorizace se stanou zjevné a pokračují až k významnému poškození materiálu
3.
manifestace – projevy biodeteriorizace jsou jasně zjevné a představují technicky významnou degradaci materiálu
Mikrobiální degradace z z
na mikrobiální korozi se podílejí převážně houby plísně z z z z
z
mikroskopické vláknité houby bezchlorofylové saprofytické nebo parazitické rostliny nejrozšířenější formy života na Zemi (vzduch, prach, zemina, voda) dokážou napadat prakticky živé i neživé součásti přírody
šíření plísní z z
pasivně – větrem, vodou jinými mechanismy – vektory přenosu – např. roztoči, hmyz, hlodavci
Mechanizmus mikrobiální degradace z
zplodiny látkové přeměny → štěpení nosného podkladu (substrátu)
z
voda obsažená v těle organismu → rozpouštění povrchových nečistot → elektrolyt
z
pokrytí povrchu materiálu plísní → rozvoj adsorpčních procesů
Důsledky přítomnosti plísní z
plísně na povrchu materiálů změny vlastností: z elektrických (permitivita, povrchové výboje) z fyzikálně mechanických (viskozita, mech. pevnost, tažnost, propustnost plynů a par) z optických (průsvitnost, průhlednost, čitelnost nápisů, barva)
z
plísně uvnitř materiálů z
zhoršení elektroizolačního stavu – zhoršení funkčnosti
Vliv prostředí na mikrobiální degradaci z
teplota z z z
z
životní pochody mikroorganismů závislé na teplotě může stimulovat růst, měnit morfologii i patogenitu organismů pro růst a vývoj plísní optimální 25 ÷ 35 °C
voda z z z z z
hlavní složkou buněk plísní růst a vývoj plísní je výrazně závislý na množství vody v prostředí významnou roli má vlhkost obsažená v substrátů různé druhy plísní mají různé nároky na vlhkost většina „technických“ plísní mezofilní organismy – optimální vlhkost 95 ÷ 100%
Vliv prostředí na mikrobiální degradaci z
sluneční záření z z z
z
růst a vývoj plísní závislý na vlnové délce záření, na době ozáření a druhu stáří mikroorganismů podporuje růst a vytváření morfologických změn v mikroorganismu pokud působí krátkodobě delší působení UV záření působí negativně na životaschopnost plísní
proudění vzduchu z z z
působí na růst plísní inhibičně (ne při obvyklé expozici materiálů) vysušuje navlhlé materiály (i při vlhkém vzduchu) znesnadňuje usazování spor na povrchu a mechanicky narušuje klíčení a porost
Vliv prostředí na mikrobiální degradaci z
kyselost prostředí z
z
z
optimální pH nutné pro růst mikroorganismů 4 ÷ 10 samotné mikroorganismy mohou pH prostředí měnit
plynné složky atmosféry z
veškeré mikroorganismy podílející se na mikrobiální korozi patří k obligátním aerobům (výjimečně k fakultativním anaerobům) – energii získávají oxidací molekul substrátu za současné redukce molekulárního kyslíku
Projevy plísňového znehodnocení z
plísňové napadení u technických materiálů a zařízení způsobuje: z z z z
změnu barvy a ztrátu lesku nátěrů křehnutí a ztrátu mechanické pevnosti plastů zhoršování izolačního stavu izolantu a korozi kovů znemožňování funkce pohybového ústrojí zařízení
Projevy plísňového znehodnocení Podle rezistence vůči plísňovému napadení se technické materiály dělí na: z
nepatrně plesnivějící z z z z
z
materiály neslouží jako zdroj živin plísně rostou jen na povrchových organických nečistotách materiály mohou být poškozené druhotně metabolity všechny anorganické materiály, některé syntetické organické
zčásti plesnivějící z z z
materiály jsou částečně rozkládané jednodušší sloučeniny z rozkladu jsou výživou pro plísně většina syntetických organických materiálů
Projevy plísňového znehodnocení z
zcela plesnivějící z
z z
materiály jsou plísněmi zcela nebo z velké části rozložené na jednoduché sloučeniny jednodušší sloučeniny jsou výživou pro plísně všechny polosyntetické organické a přírodní organické materiály
Mikrobiální koroze kovů z
z
z
koroze železných kovů a všech slitin (kromě titanu) – aerobní, anaerobní, kombinace nejnebezpečnější typ – anaerobní koroze s tvorbou biofilmu za účasti sulfátredukujících bakterií biofilm z
z z
společenstva bakterií i vyšších organismů, která tvoří tenké povlaky na povrchu podmínkou vzniku přítomnost vody, živin, kyslíku obvykle horní vrstva prokysličení, spodní bez kyslíku
Mikrobiální koroze kovů z
sulfátredukující bakterie (SBR) z z
z z
skupina anaerobních organismů využívají síranový anion (sulfát) nebo i jiné kyslíkaté sloučeniny či elementární síru jako akceptory elektronů pro biologické oxidace „dýchají“ sulfáty výskyt v půdě, vodách, usazeninách na dně moří i rybníků, naplaveninách řek
Mechanismy mikrobiální koroze z z
z
z
z
aerobní – elektrochemický proces v místě s odlišnou strukturou vzniká na povrchu železa lokální elektrický článek následnými reakcemi vznikají hydroxid železitý a oxid železitý biotická anaerobní koroze – korozním činidlem je sulfan vznikají sulfidy železa
Mikrobiální koroze organických materiálů příklady odolnost materiálů vůči plísním Materiál
Odolnost materiálu nepatrně plesnivý
zčásti plesnivý
polystyren
+
polyisobutylen
+
polymethylmetakrylát
+
+
polyethylen
+
+
zcela plesnivý
acetát celulózy
+
polyesterová pryskyřice
+
nitrát celulózy
+
+
polyuretanový kaučuk
+
+
přírodní kaučuk
+
elektrotechnický papír
+
Ochrana plastů proti mikrobiologickému napadení Obecně: z
z
z
odolnost měkčených termoplastů závisí na odolnosti použitých změkčovadel odolnost reaktoplastických kompozitů závisí na odolnosti (druhu) použitého plniva opatření: z z z
použití odolných materiálů udržování čistoty povrchu aplikace fungicidních činidel
Ochrana plastů proti mikrobiologickému napadení z
fungicidní činidla z z
anorganická – ZnO, HgCl2, CuO organická – deriváty fenolu, chlorované sloučeniny rtuti, mědi, síry, hexachlorbenzen, aj.
Makrobiální degradace z
biodeteriorizace většími organismy z
způsobují poškozování materiálu požerem, exkrementy, prostou přítomností
Hmyz z z
působí zejména v obalové technice termiti z z
z
pilous černý z
z
v oblastech s průměrnou teplotou > 10 °C (subtropy, tropy) škodí zejména na dřevě (potrava), syntetické materiály jen mechanické poškození poškození polyetylénu až do hl. 100 μm (i v kombinaci s 25 μm Al fólií)
dřevokazný hmyz (tesaříci, červotoči, krasci aj.) z
mohou poškozovat náhodně i jiné technické materiály (např. olověné pláště kabelů)
Obratlovci z z
náhodné poškození technického zařízení (zkraty) ptáci, plazi, ještěři
Hlodavci z z
zejména mechanické poškození myši, krysy, potkani z
poškozují polyvinilchlorid, polyetylen, polyuretan, přírodní a syntetické kaučuky, všechny přírodní organické materiály
Opatření proti makrobiologickému napadení z
stavební úpravy, čistota prostředí, mechanické prostředky (pasti)
z
chemické prostředky z z z
z
insekticidy (hmyz) rodenticidy (hlodavci) fumigace
deratizační prostředky z z z
anorganické sloučeniny (As2O3, ZnP, aj.) přírodní preparáty (strychnin, mořská cibule) syntetické organické sloučeniny
Půdní koroze z z
půda – fáze tuhá, kapalná, plynná půdní koroze z z
koroze ve vodě s různým složením závislost na schopnosti vodu zadržovat nebo propouštět z z
z
propustné půdy - méně agresivní půdy s vázanou vodou (jíly) více agresivní – vznik korozních článků
kapalná fáze – roztok elektrolytu s různým množstvím rozpuštěných plynů
Půdní koroze z
pro agresivitu půdy je nejvýznamnější z z z z z z z
typ a soudržnost, homogenita vlhkost chemické složení půdního elektrolytu (včetně plynů) pH a redox potenciál tlumivá kapacita kolísání spodní vody
Půdní koroze z
vliv faktorů z z z z z z
bez vlhkosti je koroze kovů nepatrná propustnosti půdy jsou méně agresivní než jílovité (vážou vodu) většina půd má pH 5 ÷ 9 (pod pH 6,5 - vysoká agresivita) ovlivňována pH, redox potenciálem a přítomností rozpustných solí zápornější hodnoty redox potenciálu – agresivnější účinky rozpustné soli zvyšují vodivost, zadržují vlhkost, mají aktivační účinky (soli Cl- , SO42-, S2-, HS-)
Půdní koroze z
plynná fáze závisí na z z z z z z z z
druhu půdy hloubce ročním období množství atmosférických srážek složení povrchových vod činnosti mikroorganismů teplotě přítomnosti bludných proudů
Hodnocení agresivity půd z z
pomocí rezistivity neagresivní půda při rezistivitě >100 Ω.m Druh zemin
Rezistivita zemin ρ /Ω.m Rozsah hodnot
Průměrná hodnota
Bahnitý (močálovitý)
2 ÷ 50
30
Jílovitá půda
2 ÷ 200
40
Nánosy apísko-jílovitá zem, humus
20 ÷ 260
100
Písek a písčitá zem
50 ÷ 3000
200 (vlhký)
> 1200
200
Štěrk (vlhký)
50 ÷ 3000
1000 (vlhký)
Kamenitá a skalnatá zem
100 ÷ 8000
2000
Rašelina
Půdní koroze z
materiály ukládané do země z z
oceli, litiny (doprava plynů, ropy, vody) olovo, hliník (pláště silových a telekomunikačních kabelů) – chráněné izolacemi na bázi dehtu, asfaltu, smoly, polymerů (PE, PP)
Půdní koroze z
poruchy úložných zařízení z
z
kovy - důlková nebo nerovnoměrná koroze (porušení celistvosti potrubí, korozní praskání) izolace - porušení izolace, koroze základního materiálu, mikrobiální koroze
Půdní koroze z
z
nejrozšířenější protikorozní ochrany – povlaky (izolace), katodická ochrana účinnost povlaků ovlivňuje z z z
z z
adheze izolace ke kovu malý pokles rezistivity povlaku i po dlouhé expozici malý sklon k bobtnání, stárnutí a změnám původních vlastností nepropustnost pro vodu i plyny i zazvučené teploty odolnost proti mechanickému namáhání
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Degradace materiálů a zařízení v provozu
5.
Život výrobku aneb Jak běží čas výroba
požadované vstupní vlastnosti
provoz
stárnutí – degradace vlastností
vyřazení
ztráta funkčnosti – „důchod“
Degradace výrobku z
vnější vlivy – technologické prostředí z z z z
z
způsob skladování dopravy instalace charakter prostředí
vnitřní vlivy – vlastní provoz zařízení z z z
konstrukce materiálová skladba použitá technologie
Technologická prostředí z
elektricky nevodivá
z
elektricky vodivá
Koroze v elektricky nevodivých prostředích z
koroze v plynech s oxidační povahou
z
koroze v plynech s redukční povahou
z
koroze v bezvodých organických nebo anorganických kapalinách
Koroze v oxidujících plynech z z
z
z z
O2, CO2, SO2 za zvýšených teplot dochází ke vzniku korozních zplodin rychlost koroze ovlivňována vlastnostmi korozních produktů homogenní vrstva zplodin – snížení koroze nehomogenní (nebo silně porézní) vrstva zplodin – výraznější koroze
Koroze v oxidujících plynech z
kovy z z
z
skla, keramika z
z
oxidace za vzniku oxidů při zvýšených teplotách rychlost oxidace řízena rychlostí transportu kovu (kyslíku) přes oxidickou vrstvu obecně reakce s kyslíkem za vysokých teplot neprobíhají
polymery z z z z
nejméně odolné proti oxidaci, reakce mohou probíhat i při laboratorní teplotě mechanismus reakce závisí typu polymeru nejméně odolné polymery s dvojnými vazbami C vyšší odolnost polymery s jednoduchými vazbami
Koroze v redukujících plynech z z
z
nejvýznamnějším redukčním prostředím je vodík průběh koroze závislý na podmínkách kontaktu kovu s vodíkem vodíková koroze – v důsledku malé velikosti vodíkového atomu
Koroze v redukujících plynech z
aktivace atomárního vodíku
z
kationy pronikají do materiálu
z
v místě pórů nebo trhlinek dochází k přeměně atomárního H na molekulární
z
nemůže dále difundovat, hromadí se
z
vzniká tlak rozrušující materiál → zkřehnutí, praskání
Koroze v redukujících plynech z
pronikání vodíku do kovu je závislé na z z z
z
adsorpci vodíku na povrchu difúzi vodíku kovem rozpustnosti vodíku v kovu
projevy zkřehnutí z z z
v mědi reakce vodíku s kyslíkem za vysokých teplot (vodní pára) v oceli reakce vodíku s uhlíkem za vysokých teplot (methan) reakce oceli na amoniak, dusík
Koroze v elektricky vodivých prostředích (kapalinách) z
umožněna existencí iontů vzniklých disociací korozního prostředí
z
působení vody a vodných roztoků na konstrukční materiály
z
rychlost koroze ovlivňována řadou činitelů (mechanické nečistoty, mikroorganismy, chemické děje v roztoku, proudění kapaliny, teplota)
Dělení vod z korozního hlediska z z z z
čistá destilovaná voda pitná voda (studniční, upravovaná říční, minerální) průmyslová voda (chladící, technologická, apod.) odpadní voda (ze sociálních zařízení, apod.)
Koroze v kapalném prostředí z
kovy z z
z
tvorba filmu elektrolytu na povrchu kovu oxidačně-redukční děj z oxidace kovu (reakce anodická) z redukce složek prostředí (reakce katodická)
pasivní koroze z z z
korozní produkty mají ochrannou funkci pasivní vrstva 1 ÷ 10 nm korozivzdorné oceli, Al, Ti, Zn, Cr
Koroze v kapalném prostředí z
aktivní koroze z z
z
zhoršující se působení prostředí korozní produkty nevznikají nebo jsou rozpustné (koroze např. Cu, Ni, Ag) vznikající korozní produkty nemají ochranný charakter (koroze Fe)
Koroze v kapalném prostředí z
oxidická skla, keramika z z
z
vyšší korozní odolnost než kovy rozpouštění jednotlivých složek materiálu
koroze skel z z z z
vyluhování pohyblivých složek (ionty Na+, Ca2+, Pb2+, atd.) rozpouštění skla jako celku v důsledku štěpení vazeb mezi SiO44vznik sekundárních vrstev na povrchu skla v důsledku srážení složek roztoku vliv chemického složení na chemickou odolnost skel
Koroze v kapalném prostředí z
polymery z z z z
z
ve vodných roztocích poměrně odolné menší odolnost vůči organickým rozpouštědlům koroze i uvnitř materiálu (volný objem mezi molekulami) korozní působení je fyzikální a chemické povahy
korozní odolnost polymerů vůči vodným roztokům ovlivňuje z z z z
polarita (lépe odolávají nepolární) krystalický podíl (rostoucí zvyšuje odolnost) dvojné vazby (přítomnost zhoršuje odolnost) atomy halogenů (přítomnost zvyšuje odolnost)
Rozdělení degradačních procesů podle vnějších příčin z
degradace mechanickým zatěžováním
z
degradace tepelným zatěžováním
z
degradace chemická (koroze)
z
degradace zářením
Degradace mechanickým zatěžováním z
deformace
z
lom
z
únava
z
opotřebení
Degradace mechanickým zatěžováním z
deformace - změna tvaru materiálu způsobená vnějším namáháním z z
z
elastická (přechodná změna) plastická (trvalá změna – za mezí kluzu)
lom - oddělení jednotlivých částí materiálu působením mechanické síly z z z z
porušování chemických vazeb v materiálu příčina vzniku lomu – defekty ve struktuře (mikrotrhliny, dutiny, nečistoty) lomy houževnaté (tvárné materiály) lomy křehké (křehké materiály - reaktoplasty, sklo, keramika, některé kovy za nízkých teplot)
Degradace mechanickým zatěžováním z
únava - změny vlastností materiálů vedoucí až k jejich porušení vlivem cyklického (obecně proměnného) namáhání
z
opotřebení - souhrn změn povrchu a jeho rozměrů vlivem kontaktu s jiným materiálem nebo médiem z z z z
abrazivní – poškození tvrdými částicemi nebo jiným drsným povrchem (rýhy) adhezivní – poškození na styku dvou nerovných povrchů materiálů erozivní – poškození pevnými částicemi nesenými proudem kapaliny nebo plynu kavitační – v proudících kapalinách při náhlém vzrůstu rychlosti proudění
Degradace tepelným zatěžováním z
tečení
z
poškození náhlými změnami teplot
z
chemický rozklad
Degradace tepelným zatěžováním z
tečení (creep) - pomalá plastická deformace při mechanickém napětí v elastické oblasti při zvýšené teplotě z
z
kombinace mechanické a tepelné degradace
příčiny tečení materiálů: z z z z
pohyb dislokací difúze vakancí pokluz po hranicích zrn viskózní tok
Degradace tepelným zatěžováním z
poškození náhlými změnami teplot z z z
z
vznik teplotních gradientů vznik vnitřního pnutí plastická deformace až lom materiálu
chemický rozklad - štěpení molekul (zejména polymerů) na menší části při zvýšených teplotách
Degradace zářením (radiační poškození kovů) z
v jaderné energetice různé typy záření z
z z z z z
v jaderných reaktorech zejména proud neutronů
vzrůst koncentrace bodových poruch lokální zvýšení teploty materiálu při vysoké koncentraci poruch - radiační zkřehnutí zhoršení korozní odolnosti za zvýšených teplot možný rozvoj radiačního creepu
Degradace zářením (degradace polymerů ultrafialovým zářením) z z
z z
největší vliv záření s vlnovou délkou 290 ÷ 400 nm absorpce záření → excitovaný stav polymeru → nestabilita molekuly zesílení vlivu záření současným působením kyslíku vnější projevy: změny barvy, zhoršení mechanických vlastností, vznik povrchových trhlin
Degradační účinky prachu z
z
z
ve všech podnebních oblastech a provozních prostředích dáno vlastnostmi prachu a podmínkami, za kterých dochází ke zvýšené prašnosti účinky prachu z z
primární (zhoršený odvod tepla) sekundární (rozpustný prach zvyšuje povrchovou vodivost)
Degradační účinky prachu Stupeň prašnosti (dán velikostí zdroje prachu)
Doba usazování prachových částic velikost částic
doba usazování
100 μm
180 s
10 μm
360 s
1 μm
9h
0,1 μm
900 h
0,05 μm
> 75 dní
prostředí
prašnost
venkov bez průmyslu
0,002 mg.m-3
městská ulice 1 ÷ 3 mg.m-3 s bezprašnou vozovkou papírna
1 ÷ 3 mg.m-3
slévárny železa
20 ÷ 50 mg.m-3
cementárny
100 ÷ 400 mg.m-3
Degradační účinky prachu na elektrotechnická zařízení z
brusné (abrazivní) účinky z z z z
z
brusný prostředek v pohyblivých částech zařízení v měřících přístrojích zhoršení citlivosti zvětšeným třením poškození hlaviček v magnetických záznamových médiích zhoršení spolehlivosti čtení optických médií
chemické účinky z z z
usazený na povrchu udržuje zvýšenou vlhkost (hygroskopičnost) v oleji způsobuje okysličování přispívá k rozvoji mikrobiálního napadení
Degradační účinky prachu na elektrotechnická zařízení z
sedimentační účinky z z z z
na povrchu izolantů a izolátorů vytváří vodivé povrchy na kontaktech a relé zvětšuje jejich přechodový odpor ucpává ventilační kanály na povrchu svítidla pohlcuje až 60% světla
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Klimatotechnologické zkušebnictví
6.
Klimatotechnologické zkušebnictví z
z
cíl: zvyšování jakosti a spolehlivosti výrobků, prodloužení životnosti výrobku postup z z z z
specifikace působícího prostředí stanovení dominantních činitelů prostředí stanovení vhodných diagnostických metod vyhodnocení získaných výsledků
Zkoušky v přírodních podmínkách z z z z z z z
v přírodní atmosféře v přírodní vodě v mořské vodě v půdě v plynech v prostředí průmyslových provozů při vysokých teplotách aj.
Zkoušky v přírodních podmínkách z
vyžadují z z z z z
z
přítomnost kvalifikovaného personálu vybavení pro exaktní měření výběr vhodného místa metodicky zajištěnou organizaci úplné sledování a vyhodnocování atmosférických dat
nedostatky z z z
dlouhodobost vysoké náklady lokální platnost výsledků
Laboratorní zkoušky z
napodobující
z
urychlené
z
cyklické
z
modelové
z
nepřímé
Laboratorní zkoušky - modelové z
nevýhody modelových zkoušek z z z z z
z
nejsou ekvivalentní prostředí jde pouze o zobecněný model (bez konkrétních podmínek) zjednodušené působení prostředí (až na 1 činitel) nelze odhadnout zkreslení účinků (pro velmi složitá prostředí) výsledky mají pouze relativní význam
výhody modelových zkoušek z z
poskytují pohotově informace o vlivu stanovených činitelů vhodné pro porovnání více materiálů
Nepřímé zkušební metody z
měření řady fyzikálních a chemických vlastností všech složek soustavy
z
vytváření matematických modelů
Zkoušky elektrických prvků a systémů v agresivních prostředích z
z
sledování změn rozhodujících elektrických parametrů základní skupiny metod modelují: z z
účinky plynných exhalací rozpustných ve vodě účinky plynných exhalací nezávislých na tvorbě elektrolytu
Zkoušky elektrických prvků a systémů v agresivních prostředích z
důsledky vlivu agresivního prostředí na elektrické zařízení z z
z
změny povrchových vlastností izolačního systému (vzniklým elektrolytem) změny vnitřních vlastností izolačního systému (difúzí elektrolytu – nosiče el. náboje)
dominantní činitele pro realizaci zkoušek z z z
zvýšená teplota zvýšená vlhkost druh chemického znečištění
Zkoušky modelující agresivní účinky prostředí s exhalacemi rozpustnými ve vodě
Zkoušky v prostředí znečištěném SO2 z
z
SO2 v ovzduší nemá výrazné účinky na samotné izolanty nutnost zkoušek v případech, že: z
z
z
izolant tvoří tenkou vrstvu na kovu záleží na povrchových elektrických vlastnostech izolantu izolační součást je spojena s nedokonale chráněným kovem nebo spojuje dvě kovové části
Zkoušky v sulfidačním prostředí - znečištění H2S z
z
urychlení zkoušek proti reálných podmínkám je velmi značné zjištění odolnosti z z
z
kontaktů a spojů ze slitin stříbra jiných ušlechtilých kovů s obsahem stříbra
v přírodních podmínkách z
z
vznik sulfidačních vrstev působením H2S, SO2 - obsahují Ag2S i Ag2O v laboratorních podmínkách - vrstvy pouze z Ag2S
Zkoušky v prostředí znečištěném NH3 z
zemědělské a chemické provozy
z
zjištění korozní odolnosti z z
z z
z
kovových částí elektrického zařízení (zejména slitin Al) izolantů a konstrukčních kombinací izolantů a kovů
nízké koncentrace - obdoba působení čisté vlhkosti vysoké koncentrace - výrazný vliv na lisovací fenolformaldehydové hmoty a laky na fenolové bázi NH3 ve vrstvě vody - zhoršení el. vlastností (Ep)
Zkoušky v prostředí se solnou mlhou z
znečištění NaCl a dalšími látkami rozpustnými ve vodě
z
vznik agresivního elektrolytu
z
zkoušky izolantů v kombinaci s kovy (oceli, Al slitiny) a záleží-li na povrchové vodivosti samotných izolantů
z
ověřují se izolátory, svorkovnice a izolanty tvořící povrchovou cestu mezi dvěma nebo více živými částmi
Zkoušky v prostředí s parami HCl z
z z
z
při výrobě HCl, PVC a v textilních provozech velmi agresivní prostředí instalace jen nejnutnějších elektrických zařízení (pohony, spínače, jističe, apod.) v hermeticky uzavřených provedeních zkoušky elektrotechnických materiálů, povrchových ochran, výjimečně kompletních výrobků
Zkoušky v prostředí s oxidy dusíku z
z z
při výrobě kyseliny dusičné, při syntézách nitrózních sloučenin s dusičnými hnojiv a v dalších provozech velmi agresivní prostředí elektrická zařízení v hermeticky uzavřeném provedení
z
zkoušky elektrotechnických materiálů, povrchových ochran, popř. jednotlivých částí
z
prostředí s velkou vlhkostí a koncentrací HNO3 - jedno z nejagresivnějších
Zkoušky modelující agresivní účinky exhalací nezávislých na tvorbě elektrolytu
Zkoušky v parách a kapalinách organických rozpouštědel z
z z z
vliv par alkoholů, benzínu, benzenu, chlorovaných uhlovodíků aj. látek chemické provozy, výroba a čistírny textilu ověřování odolnosti izolantů vliv kapalných organických rozpouštědel zejména na plášťovinu kabelů a na izolační materiály elektrických točivých strojů
Zkoušky odolnosti proti SF6 a produktům jeho rozkladu z
z
produkty rozkladu působí agresivně v suché i vlhké atmosféře ověřuje se odolnost materiálů v obou prostředích
Zkoušky odolnosti proti freonu a produktům jeho rozkladu z
z z
z
rozklad nastává zejména při vyšších teplotách, do určité míry i při provozní teplotě produkty rozkladu působí zejména na izolanty zkouška modeluje tepelné stárnutí izolantů ve freonu (za předpokládané teploty a tlaku) urychlení děje zvyšováním teploty podle Arheniova zákona
Zkoušky prachem z z z z
prach - vytváří agresivní prostředí nerozpustné složky - mechanický činitel rozpustné složky - elektrolyt zkoušky modelují složení prachu a jeho působení v předpokládaném prostředí
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ Vliv materiálů a technologií na zdraví člověka a prostředí
7.
Klasifikace škodlivých látek z
určující charakteristiky z z
z
biologická rozložitelnost toxicita
rozdělení organických látek dle rozložitelnosti a toxicity z z z z
biologicky rozložitelné netoxické biologicky rozložitelné toxické biologicky nerozložitelné netoxické biologicky nerozložitelné toxické
Hodnocení toxicity látek z
toxicita – schopnost chemické látky vyvolávat poškození (intoxikaci)
z
hodnocení toxických látek z z
z z
DL50 - střední smrtící dávka / mg.kg-1 množství škodlivé látky, které způsobí smrt 50 % pokusných zvířat NPK - nejvyšší přípustná koncentrace / mg.m-3 koncentrace, která nezpůsobí v organismu nepříznivé reakce
Hodnocení toxicity látek z
práh toxického účinku z
z
biologická změna mimo rozmezí adaptace vnitřního prostředí organizmu
zdravotní nebezpečnost materiálů z z
A - stupeň akutního rizika CH - stupeň chronického rizika
Rozdělení toxických látek z
látky s účinky z z z z
z
všeobecnými - poškozování životních funkcí systémovými - poškození orgánů dráždivými - poleptání pokožky dusivými - blokování krevního barviva
hodnocení čichového vjemu z z
ČP - čichový práh (neexistuje čichový vjem) PP - pachová práh (čichový vjem pozitivní u 50 % posuzovačů)
Rozdělení toxických látek z
látky poškozující z z
z
centrální nervový systém neurovegetativní systém
více toxických látek působí z z
neúměrně zvýšeným účinkem (synergizmus) zmenšeným účinkem (antagonizmus)
Další účinky toxických látek z
toxicita z z z
z
z
samoreplikující alergizující (chorobná přecitlivělost na určité látky) mutagenní (indukce dědičných změn v genech buněk) karcinogenní (mutagenní změny s následným vznikem rakoviny) teratogenní (indukce vývojové poruchy vyvíjejícího se plodu)
Karcinogenní látky z
z z
obsaženy v exhalacích ze spalování paliv, ve výfukových plynech aut, látky málo rozpustné, kumulují se v sedimentech vyvolávají nádory z z
zhoubné (maligní) nezhoubné (benigní)
Hořlavé látky z
rizika zdravotní, ekologická
z
hořlavost z z z z
I. třída - do bodu vzplanutí 21 °C II. třída - bod vzplanutí mezi 21 ÷ 55 °C III. třída - bod vzplanutí mezi 55 ÷ 100 °C IV. třída - bod vzplanutí mezi 100 ÷ 250 °C
Zdravotní škodlivost materiálů
Škodlivost magnetických materiálů z
magnety na bázi vzácných zemin a kobaltu z
z
prach při dlouhodobém působení vyvolává alergie na pokožce a sliznicích
magneticky tvrdé ferity z
ve vlhku uvolňují toxické barnaté soli
Škodlivost neželezných kovů z
olovo, arzén - toxické látky
z
nikl, kadmium, chróm - karcinogeny
z
berylium - nejtoxičtější pevná látka s akutním i chronickým rizikem
z
samarium - alergické reakce na rukou
Škodlivost ušlechtilých kovů z
masivní výrobky – nezávadné
z
aerosoly, prášky – vážné zdravotní komplikace
z
ušlechtilé kovy (zejména platinové) – alergie
z
stříbro - argyrie
Škodlivost těžkých kovů z z
z z
prvky s hustotou > 5 g.cm-3 v nízkých koncentracích nezbytné pro životní pochody (stopové prvky) ve vyšších koncentracích toxické u člověka narušují nervovou soustavu, ledviny, jsou zdrojem mutací, nádorů
Průmyslové obory produkující těžké kovy Obor
Nejčastější sloučeniny prvků
barvy a laky
Hg, Cr, Pb, Zn, Ti, Al, Ba, Sr
doprava
Pb
elektrotechnika
Ag, Se, Ge, Mn, Ni, Pb, Cu, Hg
hutní průmysl
Al, Cr, Mo, Ni, Pb, V
chemický průmysl
Fe, Al, W, Mo, Zn, Pb, Cu, Hg
papírenský průmysl
Ti, Zn, A1, Ba, Sr, Cr, Se, Cu, Hg
polygrafický průmysl
Zn, Cr, Ni, Cd, Cu, Pb
povrchová úprava kovů
Cr, Cu, Ni, Zn, Cd, Fe, Al
Průmyslové obory produkující těžké kovy Obor
Nejčastější sloučeniny prvků
spalování topných olejů
V, Ni, Zn, Cu
spalování uhlí
As, Ti, Al, Ge, Se, Hg, Be, Zn, Mo, Ni, Pb
textilní průmysl
Cu, Zn, Cr, Pb, Fe
těžba a zpracování rud
Fe, Zn, Hg, As, Se, Mn, Cu
těžba uhlí
Fe, Al, Mn, Ni, Cu, Zn
zemědělství
Hg, As, Cu, Zn, Ba, Cd, Mn
zpracování kůží
Cr, Al, Fe
Působení vybraných toxických kovů z
barium z z
z
hliník z z
z
stimuluje svalovou a srdeční činnost nepříznivý účinek na nervový systém prokázaná fytotoxicita u člověka případné neurotoxické účinky
kadmium z z z z
zesiluje toxické účinky jiných kovů (Zn, Cu) kumuluje se v ledvinách, játrech, trávicím ústrojí negativní vliv na reprodukci savců karcinogenní účinky
Působení vybraných toxických kovů z
rtuť z
z
olovo z z
z
vysoká toxicita, zasahuje centrální nervový systém člověka kumuluje se v kostech, játrech, ledvinách způsobuje chronické otravy
arsen z z z
vytváří toxické sloučeniny vyvolává chronická onemocnění karcinogenní účinky
Působení vybraných toxických kovů z
selen z z
z
chrom z
z
karcinogenní účinky kazivost zubů
karcinogenní účinky
nikl z
karcinogenní účinky
Působení vybraných toxických kovů z
vanad z z
z
ve větších koncentracích toxický dráždí pokožku, narušuje biochemické procesy
berylium z z
karcinogenní účinky, dermatóza poruchy dýchacího ústrojí
Škodlivost polovodičů z z
monokrystaly sloučenin AIIIBV – GaP, GaAs při roztavení vznik z z z
vysoce toxického bílého fosforu oxidu arzenitého arzenovodíku
Škodlivost plynů používaných v elektrotechnice z
směsi plynů pro elektroniku z z
z z
vysoce toxické, charakteristický zápach fosfin – nervový a buněčný jed, poškozuje srdce, játra ledviny arzin – horečka, selhání nervů diboran – dráždí pokožku, sliznice, oči, horečka, zánět plic
Škodlivost plynů používaných v elektrotechnice z
ozón – vysoce toxický, specifický pach
z
vodík – s kyslíkem resp. vzduchem vznik třaskavé směsi
z
dusík, vzácné plyny – netoxické, příp.deficit kyslíku (obsah pod 16 %)
Škodlivost plynů používaných v elektrotechnice z
oxid uhličitý – ve větším množství způsobuje deficit kyslíku
z
fluorid sírový – do 200 °C chemicky stabilní, při el. oblouku rozklad na toxické produkty
z
dichlordifluormetan – v el. oblouku vznik toxického fosgenu
Škodlivost kapalných izolantů z
minerální oleje z
z
při úniku ekologická katastrofa
syntetické kapaliny z z
PCB ekologická i zdravotní závadnost kožní projevy, poškození jater, reprodukční problémy, karcinogenní účinky
Škodlivost anorganických pevných izolantů z
azbest – azbestóza, karcinogen
z
křemenný prach – silikóza
z
sklo – prach do pokožky, trávicí a dýchací soustavy
z
keramika – prach z beryliové keramiky – vysoká toxicita
Škodlivost syntetických organických pevných izolantů z z
hořlavost - souvisí s chemickým složením průvodní jevy z z z z z
vysoká teplota odčerpání kyslíku toxické zplodiny uvolňování hořících kapek škodlivé dýmy
Škodlivost syntetických organických pevných izolantů z
toxické produkty – monomery, aditiva (iniciátory, katalyzátory, stabilizátory, změkčovadla, retardéry, barviva, antioxidanty)
z
negativní působení se projevuje při: z z z z
výrobě zpracování degradaci zneškodňování
Příklady působení organických pevných izolantů polyvinylchlorid z výroba - monomer vinylchlorid (karcinogenní) z degradace - vinylchlorid, chlor, fosgen, dioxiny z spalování - chlorovodík, chlor z alternativní materiály za PVC z
polyetylén (PE), polypropylén (PP), polyetyléntereftalát (PET), etylenpropylendien (EPDM)
polystyren z výroba - monomer styrén z degradace – freony
Příklady působení organických pevných izolantů polyuretany z výroba - retardéry hoření – halogeny z zpracování - toxické látky z degradace - freony, NOX, acetonitril, akrylonitril, benzonitril, izokyanáty epoxidy z výroba - tvrdidla - hořlaviny, žíraviny, z zpracování - polyadiční produkty - metylchlorid, etylchlorid (kožní vyrážky)
Příklady působení organických pevných izolantů syntetický kaučuk (chloroprén) kopolymer SBR (styrenbutadien) z degradace v provozu – karcinogenní látky z spalování – chlorovodík, dioxiny
Tepelná stabilita a rozkladné produkty plastů Materiál
Teplota rozkladu / °C
Produkty rozkladu
polyethylen
350
alifatické uhlovodíky, CO
polyvinylchlorid
100
uhlovodíky, chlorovodík, benzen, fosgen
polyamidy
250
estery, amoniak, CO2, ketony, nitrily
polykarbonáty
200
CO2, CO, formaldehyd, benzen, fenol, chlorovodík
polyestery, alkydové p. polyoxymethylen (polyformaldehyd) epoxidové pryskyřice fenolformaldehydové p.
280 ÷300
CO2, CO, methylalkohol, fosgen
250
kyselina mravenčí, formaldehyd
150 ÷ 200 300
CO2, CO, methylchlorid, ethylchlorid CO2, CO, amoniak, methylalkohol, fenol, kyan
organokřemičité polymery
250 ÷ 300
formaldehyd
polyuretany
80 ÷ 120
NOX, acetonitril, akrylonitril, benzonitril, izokyanáty
pryže
200 ÷ 250
sloučeniny síry, CO, CO2
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Vliv elektrotechniky na životní prostředí
8.
Energetický průmysl z
z
jeden z největších znehodnocovatelů životního prostředí ekologicky závadné faktory - v každé formě výroby elektrické energie z z
elektrárny rozvodné sítě
ELEKTRÁRNY
Uhelné elektrárny z z
dlouhodobě největší podíl výroby elektrické energie negativní dopady na životní prostředí z z z z
z
devastace přírody (uhelné doly povrchové, hlubinné) přeprava uhlí (zvýšená prašnost) skladování uhlí (nebezpečí samovznícení) úprava uhlí (palivové kombináty – kapalný odpad s částicemi uhlí) spalování uhlí (znečištění ovzduší kouřovými plyny, tuhými látkami, chemickými škodlivinami, produkcí CO2, tepla a vlhkosti)
Uhelné elektrárny z
tuhé látky z
z
popel, škvára, popílek
odstraňování tuhého odpadu z
z
zachycování v odlučovačích – složiště strusky a popela suchý stabilizát – vázání popelovin na vhodné látky
Uhelné elektrárny z
chemické škodliviny z
z
před spalováním z
z
snížení obsahu síry tříděním a rozdružováním
při spalování z
z
SO2, NOX, CO2
snížení obsahu síry přídavkem mletého vápence nebo použití fluidní spalovací techniky
po spalování z z
sekundární opatření – dodatková zařízení mezi kotlem a komínem odsíření a denitrifikace spalin před vypuštěním do ovzduší
Uhelné elektrárny z
radioaktivní látky z
z
toxické látky z z
z
uran, thorium a rozpadové produkty ze zemské kůry rtuť, kadmium, olovo (toxické látky) ze spalin arzén, chlor, fluor (karcinogenní látky) ze spalin
odpadní teplo z z
účinnost uhelné elektrárny – 40 % zvýšená spotřeba chladicí vody
Elektrárny na topný olej a zemní plyn z z
menší zdravotní rizika negativní dopady na životní prostředí z z z
průzkum ložisek a těžba ropy - poruchy a havárie doprava ropy - havárie tankerů, čistící operace zpracování ropy - plynné a kapalné odpady - spotřeba chladicí vody - zápach v okolí rafinérie
Elektrárny na topný olej a zemní plyn z
zemní plyn z z z z
nejčistší fosilní palivo rizika při průzkumu ložisek a těžbě případné odsiřování s exhalací síry hlavní složka metan – riziko exploze
Elektrárny na topný olej a zemní plyn z z
zemní plyn poměrné hodnoty emisí při spalování (vztažené k zemnímu plynu) emise SO2 NOX CO2
uhlí 400 2 3
ropa 300 1,3 1,6
plyn 1 1 1
Jaderné elektrárny z
z z
neznečišťují ovzduší kouřovými plyny neprodukují CO2 zabírají menší plochu ale
z
nebezpečí úniku radioaktivity
Jaderné elektrárny z
negativní dopady na životní prostředí z z z
těžba a zpracování uranové rudy produkce radioaktivních odpadů velký nevratný odběr vody
Vodní elektrárny z z
využití obnovitelné energie není produkce odpadů a škodlivin
Negativní dopady na životní prostředí z akumulační elektrárny z z z
z
z
velká zatopená plocha likvidace ekosystému vliv na geologické a hydrologické poměry v podloží usazování sedimentů - znečištění podzemních vod riziko protržení hráze s následky
Vodní elektrárny Negativní dopady na životní prostředí z
průtočné elektrárny z z z
z
minimální škodlivé účinky na okolí nepatrné zvětšení vodní plochy ojediněle větší eroze dna řeky
přečerpávací elektrárny z z
zničení ekosystémů závislých na průtoku vody obdoba malých průtočných elektráren
ROZVODNÉ SÍTĚ
Rozvodné sítě z
z
největší nepříznivé účinky - přenosové sítě vn, vvn a transformátorové stanice vliv silného elektromagnetického pole na člověka z z z
z
riziko nádorových onemocnění mozku nebezpečí vzniku leukémie výskyt migrén a bolestí hlavy
vliv přenosových nadzemních sítí na průmysl z
problémy v leteckém provozu, lesnictví, zemědělství
Rozvodné sítě z
vliv transformátorových stanic na prostředí z z z
zdroj požárů zdroj nadměrného hluku nebezpečí ekologické havárie při úniku olejů
PROBLEMATICKÉ TECHNOLOGIE V ELEKTROTECHNICE
Povrchové ochrany s funkčními vlastnostmi z z z
povrchová ochrana kovových částí elektrických zařízení v agresivních prostředích galvanicky vyloučené povlaky protikorozní ochrana – kadmium z z z z z z
jednoduchá technologie nanášení a dobrá účinnost proti korozi dobrá pájitelnost při užití neagresivních pájek dobré kluzné vlastnosti malá objemnost korozních produktů dlouhé zachování povrchové vodivosti dobrá odolnost bimetalického spoje Cd-Al ale
z
problémy se zneškodňováním kadmia v odpadních vodách
Povrchové ochrany s funkčními vlastnostmi z
další použití kadmia z z z z z
z
stabilizátor do plastů pigmenty nátěrových hmot přísada do Cu pro zlepšení mechanických vlastností přísada do pájek elektrody v alkalických akumulátorech
náhrada kadmiových povlaků z z z
zinek – průmyslově znečištěná prostředí rezolové nebo elektroforeticky nanášené povlaky pro dobrou pájitelnost – povlaky cínové, niklové, slitinové
Zařízení a technologie používající chlorované organické látky Polychlorované bifenyly (PCB) z výskyt ve všech složkách ekosystémů z z z z z
kontaminace mořské fauny dešťová voda čistírenské kaly půda pitná voda
Zařízení a technologie používající chlorované organické látky z
technické směsi PCB z z z z
z
výborné dielektrické vlastnosti chemicky stálé (do 300 °C) snižují hořlavost nemísí se s vodou
použití PCB z z z z z z z
transformátory kondenzátory kabely elektroinstalace změkčovadla plastů, laků přísady do barev hydraulické kapaliny
Zařízení a technologie používající chlorované organické látky z
výroba PCB ukončena z z
z
ve vyspělých zemích 1977 v ČR 1986
likvidace PCB z z z
skládkování jako nebezpečný odpad chemický rozklad spalování ve speciálních spalovnách (1200 °C)
Izolační systémy budících vinutí elektrických strojů z
speciální technologické a konstrukční požadavky z z z z
z
odolnost vůči teplotě odolnost vůči mechanickému namáhání odolnost vůči agresivnímu prostředí odolnost vůči elektrickému oblouku
izolace na bázi reaktoplastických kompozitů z
produkty vznikající při technologickém zpracování kompozitu – závisí na druhu použitého pojiva a výztuže
Složky a produkty tepelné degradace izolantů Konstrukční materiál
Organická složka
Produkty tepelné degradace
ohebný mikanit 16 155
polyesterimidová pryskyřice
CO, CO2, NH3, NO2, styren
bandážovací páska Veoroband
akrylová pryskyřice
akrylátový monomer
vodič CSA
organokřemičitý polymer
formaldehyd
remika páska 45 250
epoxidová pryskyřice
CO, CO2, aceton, uhlovodíky
drážková izolace NE-F 100/50
polyesterový polymer
CO, CO2, acetaldehyd
elektroizolační lak S1901
alkydová a fenolická pryskyřice
CO, CO2, acetaldehyd, fenol
elektroizolační lak S 2013
alkydová pryskyřice
CO, CO2, acetaldehyd
tvrzená tkanina
epoxidová pryskyřice
CO, CO2, aceton, uhlovodíky
ohebný remikanit 43255
fenolické pojivo
fenol
Mikafolium 11010
papír, šelak
CO, CO2
Izolace na bázi azbestu z
azbest – vláknitý nerost z
z
zpracování azbestu z
z z z
pro elektrotechniku chryzotil provazce, šňůry, příze, tkanice, lepenka papír aj.
oddělování vláken průměr < 3 mm, délka 5 mm stupeň nebezpečnosti azbestu závisí na: z z z
chemickém složení struktuře vláken prostředí (prach, dým)
Pájení v elektrotechnice z
škodlivé látky vznikající při pájení z z z z z
z
měkké pájení - organická rozpouštědla, čisticí prostředky tvrdé pájení - Fe, Cu, Cr, Ni, Al, Si, Sn, O3, CO, CO2, NOX aerosoly toxických látek kovové povahy (Mn, Cr, Be, Cu, Zn) fluorid, chloridy (z čisticích prostředků) ekologické škodliviny (nitrózní plyny, CO, CO2)
snížení exhalací toxických látek z z
volba vhodného typu pájky, tavidla vhodná technologie pájení
PRŮMYSLOVÉ ODPADNÍ VODY
Průmyslové odpadní vody z
složení průmyslových vod závisí na charakteru výroby
z
druhy odpadních vod z z z z
technologická chladicí splašková srážková
Průmyslové odpadní vody z
průmyslové odpadní vody obsahují z z z z z z z z z z
organické látky biologicky rozložitelné organické látky biologicky nerozložitelné (obtížně rozložitelné) toxické organické nebo anorganické sloučeniny anorganické rozpuštěné soli anorganické rozpuštěné látky kyselé nebo zásadité vyšší koncentrace anorganických živin nerozpuštěné látky organické a anorganické radioaktivní látky tepelné znečištění mikrobiologické znečištění
Odpadní vody z povrchové úpravy kovů z
z
galvanické pokovování – koncentrované roztoky toxických chemikálií (těžké kovy, kyanidy, sloučeniny chrómu, aj.) rozdělení dle složení znečišťujících látek z z z z
alkalické vody z odmašťování kyselé vody z moření kyanidové vody alkalické chromové vody kyselé
Odpadní vody z povrchové úpravy kovů z
čistírenské procesy z z z z z
neutralizace srážení těžkých kovů oxidační a redukční postupy výměna iontů recirkulace oplachové vody
Odpadní vody ze zpracování ropy z
obsahují ropné látky volné, emulgované, rozpuštěné
z
čištění vod je několikastupňové z z z
mechanický stupeň (volné látky) čiření (emulze) biologický stupeň
Odpadní vody z chemického průmyslu z z
nejvíce proměnlivé, nejhůře čistitelné typy odpadních vod z z
z
z anorganických výrob z organických výrob
vody obsahují z z z z z z
nerozpuštěné anorganické látky kyseliny rozpuštěné soli těžké kovy (Cu, Zn, Pb, Ba, Hg, aj) toxické chemikálie (chlor, sulfidy) organické látky
Odpadní vody z výroby buničiny a papíru z z
z
z
vody obsahují organické znečištění obtížně rozložitelné čištění z
z
z
kyselé prostředí – sulfitová celulóza alkalické prostředí – sulfátová celulóza
mechanicko-biologická čistírna
z výroby papíru - mechanické nečistoty (plnidla, vlákna) čištění z
sedimentace, flotace nebo filtrace
Odpadní vody z textilního průmyslu z
z
obsahují anorganické i organické látky čištění z
mechanické a biologické – odstranění všech škodlivin
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Odpadové hospodářství
9.
Legislativa odpadového hospodářství z
185/2001 Sb.
Zákon o odpadech a o změně některých dalších zákonů
z
352/2005 Sb.
z
7/2005 Sb.
z
WEEE 2002/96/EC
Směrnice o opětovném použití elektrozařízení
z
RoHS 2002/95/EC
Směrnice zakazující použití nebezpečných látek v elektrických a elektronických výrobcích
z
Systémy EMAS a ISO 14001 pravidla čistší produkce
z
Nařízení REACH
Vyhláška o podrobnostech nakládání s elektrozařízeními a elektroodpady a o bližších podmínkách financování nakládání s nimi (Vyhláška o nakládání s elektrozařízeními a elektroodpady) Zákon o zpětném odběru a odděleném sběru OEEZ
k registraci, hodnocení a povolování chemických látek
Zákon o odpadech č. 185/2001 Sb. z
zákon stanoví z
z z
z
pravidla pro předcházení vzniku odpadů a pro nakládání s nimi při dodržování ochrany životního prostředí, ochrany zdraví člověka a trvale udržitelného rozvoje, práva a povinnosti osob v odpadovém hospodářství, působnost orgánů veřejné správy
působnost zákona z
nakládání se všemi odpady kromě výjimek (např. odpadních vody, odpady drahých kovů, radioaktivní odpad, odpady trhavin, výbušnin a munice)
Vybrané základní pojmy z
odpad - každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit a přísluší do některé ze skupin odpadů
z
nebezpečný odpad - odpad uvedený v Seznamu nebezpečných odpadů uvedeném v prováděcím právním předpise a jakýkoliv jiný odpad vykazující jednu nebo více nebezpečných vlastností
z
komunální odpad - veškerý odpad vznikající na území obce při činnosti fyzických osob, s výjimkou odpadů vznikajících u právnických osob nebo fyzických osob oprávněných k podnikání
z
odpadové hospodářství - činnost zaměřená na předcházení vzniku odpadů, na nakládání s odpady a na následnou péči o místo, kde jsou odpady trvale uloženy, a kontrola těchto činností
Vybrané základní pojmy z
nakládání s odpady - jejich shromažďování, soustřeďování, sběr, výkup, třídění, přeprava a doprava, skladování, úprava, využívání a odstraňování
z
skládka odpadů - technické zařízení určené k odstraňování odpadů jejich trvalým a řízeným uložením na zemi nebo do země
z
sběr odpadů - soustřeďování odpadů právnickou osobou nebo fyzickou osobou oprávněnou k podnikání od jiných subjektů za účelem jejich předání k dalšímu využití nebo odstranění
z
úprava odpadů - každá činnost, která vede ke změně chemických, biologických nebo fyzikálních vlastností odpadů (včetně jejich třídění) za účelem umožnění nebo usnadnění jejich dopravy, využití, odstraňování nebo za účelem snížení jejich objemu, případně snížení jejich nebezpečných vlastností
Vybrané základní pojmy z
materiálové využití odpadů - náhrada prvotních surovin látkami získanými z odpadů, které lze považovat za druhotné suroviny, nebo využití látkových vlastností odpadů k původnímu účelu nebo k jiným účelům, s výjimkou bezprostředního získání energie,
z
energetické využití odpadů - použití odpadů hlavně způsobem obdobným jako paliva za účelem získání jejich energetického obsahu nebo jiným způsobem k výrobě energie
Nebezpečné vlastnosti odpadů z
výbušnost - odpady mohou explodovat působením tepelných podnětů nebo mohou vybuchovat po nárazu nebo v důsledku tření
z
oxidační schopnost - látky jsou schopny uvolňovat kyslík a poskytovat ho jiným látkám, a tím vyvolat v kontaktu s jinými látkami vysoce exotermické reakce
z
hořlavost, vysoká hořlavost - plynné, kapalné a tuhé odpady
z
dráždivost
z
škodlivost zdraví
z
toxicita
Nebezpečné vlastnosti odpadů z
karcinogenita – schopnost vyvolávat rakovinné bujení
z
žíravost - odpad, který způsobí v místě kontaktu nevratnou destrukci tkáně, odpad je žíravý, jestliže: z z z z
obsah látek, které mohou způsobit těžké poleptání je v celkové koncentraci ≥ 1 %; obsah látek, které mohou způsobit poleptání je v celkové koncentraci ≥ 5 %; obsah látek hodnocených jako dráždivé, které mohou způsobit těžké poškození očí, je v celkové koncentraci ≥ 10 %; obsah látek hodnocených jako dráždivé, které mohou způsobit dráždění očí, dráždění dýchacích orgánů a dráždění kůže, je v celkové koncentraci ≥ 20 %;
Nebezpečné vlastnosti odpadů z
infekčnost - odpad obsahuje patogenní mikroorganismy s dostatečnou virulencí v koncentraci nebo množství, které by v případě expozice člověka nebo zvířete mohly vést k jejich onemocnění
z
teratogenita - schopnost látky vyvolat vrozenou vývojovou úchylku vyvíjejícího se plodu
z
mutagenita - schopnost vyvolat genetickou mutaci
z
schopnost uvolňovat vysoce toxické nebo toxické plyny ve styku s vodou, vzduchem nebo kyselinami - nebezpečná vlastnost pokud je rychlost uvolňování plynů ≥ 1l.kg-1.h-1
Nebezpečné vlastnosti odpadů z
schopnost uvolňovat nebezpečné látky do životního prostředí při odstraňování
z
ekotoxicita - odpady, které představují akutní či pozdní nebezpečí v důsledku zatížení životního prostředí biologickou akumulací nebo toxickými účinky na biologické systémy
Klasifikace odpadů v praxi z
podle využitelnosti z z
z
nevyužitelný - určený ke zneškodnění využitelný - sekundární surovina přímo nebo po úpravě
podle vlivu na lidský organismus z z
nebezpečné - uvedené v Seznamu nebezpečných odpadů ostatní - nemají žádnou nebezpečnou vlastnost
Klasifikace odpadů v praxi z
podle oblasti vzniku z
výrobní - ve výrobní sféře (průmyslové, zemědělské, stavební)
z
spotřební - ve spotřební sféře a ve sféře služeb (služby, obchod, domácnosti)
z
z těžební činnosti - při otevírání a provozu těžebních ložisek (geologický průzkum, zpracování nerostů)
Odpady elektrotechnické výroby z
Vyhláška o podrobnostech nakládání s elektrozařízeními a elektroodpady č. 352 / 2005 Sb.
z
stanovené skupiny elektrozařízení 1 velké domácí spotřebiče 2 malé domácí spotřebiče 3 zařízení informačních technologií a telekomunikační zařízení 4 spotřebitelská zařízení 5 osvětlovací zařízení 6 elektrické a elektronické nástroje 7 hračky, vybavení pro volný čas a sporty 8 lékařské přístroje 9 přístroje pro monitorování a kontrolu 10 výdejní automaty
Směrnice WEEE a zákon č. 7/2005 Sb. z
z
Směrnice WEEE 2002/96/EC (Waste Electrical and Electronic Equipment) Zákon č. 7/2005 Sb. o zpětném odběru a odděleném sběru OEEZ (Odpadních elektrických a elektronických zařízení) z
povinnost prodejců a distributorů zajistit oddělený sběr, zpětný odběr, zpracování, využití a odstranění elektrozařízení a elektroodpadu
Zákon č. 7/2005 Sb. (OEEZ) z
cíle: z
z
z
prevence vzniku odpadních elektrických a elektronických zařízení (OEEZ) a dále jejich opětovné použití, recyklace a další formy jejich využívání snaha snížit množství odpadu určeného k odstranění. zlepšení účinnosti ochrany životního prostředí ze strany všech subjektů zapojených do životního cyklu elektrických a elektronických zařízení, tj. výrobců, distributorů a spotřebitelů a zejména subjektů přímo zapojených do zpracování odpadních elektrických a elektronických zařízení
Směrnice RoHS z
z
doprovodná směrnice RoHS 2002/95/EC (The Restriction of use of certain Hazardous Substances) ke směrnici WEEE účinnost od 1.7.2006 z
zakazuje použití nebezpečných látek v elektrický a elektronických výrobcích V limitu 0,1 %
V limitu 0,01 %
olovo (Pb)
kadmium (Cd)
rtuť (Hg) šestimocný chrom (CrVI) polybromované bifenyly (PBB) polybromovaný difenyléter (PBDE)
Směrnice RoHS z
týká se zařízení z
z z
z z
jejichž funkce závisí na elektrickém proudu nebo na elektromagnetickém poli slouží k výrobě, přenosu a měření proudu a pole pro použití s napětím nepřesahujícím 1000 V pro stř. proud a 1500 V pro ss proud
rozsah kategorií 1 až 7 a 10 RoHS požadavky se aplikují na konečné výrobky (existují výjimky)
Evropská strategie pro předcházení vzniku odpadů a jejich recyklaci z
odpadová hierarchie: z z z
předcházení vzniku odpadů co největší opětovné používání, recyklace co nejmenší využívání skládkování
Navrhované změny v rámci EU z
rozšíření recyklace - podpora vzniku a financování infrastruktury pro recyklaci velkých objemů odpadů, z z
z
materiálnější přístup původce odpadů, zohlednění konkrétních vlastností materiálů volbou vhodné technologie recyklace
biologické odpady - 2/3 biologicky rozložitelných odpadů se nesmí ukládat na skládku z z
využívání přístupu životního cyklu kritéria kvality kompostu
Navrhované změny v rámci EU z
odpadní oleje – zajištění sběru odpadních olejů (ne regenerace)
z
dopady navrhovaných změn (bude posuzováno v roce 2010): z z z
méně odpadů na skládky více kompostu a využívání energie odpadů více recyklace, lepší recyklace
Odpadové hospodářství v České republice k roku 2006 Produkce odpadů a nakládání s nimi z celková produkce odpadů v letech 2002 – 2004: 37 mil. tun → 3 700 kg na obyvatele a rok z z z
podíl skládkovaných komunálních odpadů mírně stoupá biologicky rozložitelný odpad ukládán na skládky více než je cíl klesá produkce nebezpečného odpadu → stoupá využívání nebezpečného odpadu
Recyklace odpadu z
požadavky na odpadní „surovinu“ z z z
z
co nejméně přimíšenin snadná transportovatelnost malá náročnost technologického zpracování
způsoby recyklace z z
repase – využití dílů likvidovaných zařízení pro další generaci výrobků vlastní recyklace – využití odpadu jako materiálu pro další zpracování
Recyklace odpadu z
rozdělení materiálů z hlediska recyklace z z z
z
vzácné kovy (Au, Ag, Pd, Ta, aj.) nebezpečné pro životní prostředí (Be, As, F) charakter druhotných surovin (kovy, plasty, pryže)
recyklační smyčka z z
uzavřená – využití součástek a materiálů pro výrobu podobných výrobků otevřená – využití součástek a materiálů v odlišném typu výrobku
Výrobková recyklace z z
mechanické oddělení konstrukčních dílů vyjmutí diskrétních dílů
z
recyklace finálního výrobku z opětovné využití výrobku v místech s nižšími nároky
z
recyklace součástek z využití součástek jako náhradních dílů
z
odpájení elektronických součástek z výběrové – cennější součástky nebo s nebezpečnými látkami z úplné – odpájení všech součástek + třídění
Materiálová recyklace z z
suroviny pro další výrobu plasty, kovy, sklo
Recyklace plastů z
z
z
recyklace - postup, kterým se dospěje k využití energie a materiálové podstaty výrobku po ukončení jeho životnosti základ ekonomického efektu recyklace - využití energetického potenciálu recyklovaného materiálu směs odpadních plastů z z z z
60 % polyolefinů (polyetylén, polypropylen) polystyrény polyestery (zejména polyetyléntereftalát) malé podíly polyvinylchloridů a polyamidů
Recyklační cyklus z
průběh recyklačního cyklu - závislý na druhu plastu a vhodnosti zpracování
Materiálová recyklace plastů z
z z
z
určena pro co nejúčinnější využití surovinového a energetického vkladu do prvotního polymerního materiálu vhodná pro termoplasty založena na dodávce tepelné a mechanické energie a aditiv pro přetvoření odpadní suroviny na nový materiál s mechanickými i estetickými vlastnostmi blízkými prvotnímu polymeru ekonomický efekt se prudce snižuje s omezováním praktického uplatnění recyklátu
Materiálová recyklace plastů z
kvalita recyklátu - silně závislá na charakteru vstupní suroviny, klesá v řadě: z z z z
z
z
typově tříděná vstupní surovina druhově tříděná vstupní surovina částečně tříděná vstupní surovina netříděná surovina
typ - plast označený obchodním názvem a kódem specifikace, se zakódovanými vlastnostmi, zpracovatelností a aplikačními možnostmi (MOSTEN 52 412) druh - základní rozlišení plastů podle chemického složení a molekulární struktury (PE-HD, PE-LD, PA 66, PA 6), tzn. bez označení původu, výrobce a obchodního názvu
Recyklace jednodruhového odpadu z
z z
recyklace typově nebo druhově tříděného plastového odpadu pro zpracování technologického odpadu postup z z z
granulace odpadní suroviny přidání k prvotnímu polymeru opětovné zpracování na konečný výrobek
Recyklace směsného odpadu z z
recyklace odpadních plastů z komunálního odpadu technologie "down - cycling„ z z
míchání směsi v tavenině vytlačování taveniny do formy
z
výhoda - výrobky i relativně velkého objemu nevýhoda - horší mechanické vlastnosti finálního recyklátu
z
nutnost kompatibilizace
z
Chemická recyklace plastů z
z z
z
založena na chemickém rozkladu polymeru na produkty o podstatně nižší molární hmotnosti nebo až na monomerní jednotky a dalším chemickém zpracování získané suroviny výhoda - malé nároky na čistotu vstupní suroviny, nevýhoda - vysoké investiční nároky na technologické zařízení v praxi možná jen v podmínkách chemického průmyslu
Chemická recyklace plastů Tepelná depolymerace z využití tzv. zipového mechanismu z odštěpování monomerních jednotek z konců polymerních řetězců (polystyrén, polymetylmetakrylát) z získané monomery je možné opět polymerovat na polymer s původní kvalitou Solvolýza z založená na rozkladu polykondenzátů účinkem vybraných nízkomolekulárních látek z podstatou je obrácení vratné polykondenzační reakce směrem k odbourávání monomerních jednotek z řetězců polymeru z pro materiály na bázi polyamidů, polyuretanů a zejména lineárních polyesterů a polybutyléntereftalátu
Surovinová recyklace plastů z z
z
ze silně znečištěných směsí různorodých plastových složek princip: termicky destrukční procesy rozkládající polymerní složky vstupní suroviny na směs plynných a kapalných uhlovodíků výstupní produkty: energeticky využitelný plyn a směs kapalných uhlovodíků využitelných jako topné oleje nebo petrochemická surovina
Surovinová recyklace plastů z
surovinové zhodnocení odpadních plastů z chemickým postupem hydrogenace (vysokotlaký katalytický proces) z pyrolýzou (nízkotlaký proces, vyšší teplota)
z
produkty z pyrolýza - plynné produkty a koks z hydrogenace - kapalné uhlovodíky
Surovinová recyklace plastů z
postupy založené na společném zpracování odpadních plastů s uhlím
z
společná pyrolýza - nejméně náročná na investice
z
společné zkapalnění - nejnákladnější technologie, ale nejnadějnější, produktem lehká ropa
z
společné zplynění - s kyslíkem a vodní parou
Energetické využití plastového odpadu z
pro jinak nevyužitelný plastový odpad
z
podstata: spalování (obvykle společně s uhlím) ve speciálních topeništích
z
výstup: tepelná energie
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Zneškodňování odpadů
10.
Klasifikace odpadů v praxi z
podle využitelnosti z z
z
nevyužitelný - určený ke zneškodnění využitelný - sekundární surovina přímo nebo po úpravě
podle vlivu na lidský organismus z z
nebezpečné - uvedené v Seznamu nebezpečných odpadů ostatní - nemají žádnou nebezpečnou vlastnost
Klasifikace odpadů v praxi z
podle oblasti vzniku z
výrobní - ve výrobní sféře (průmyslové, zemědělské, stavební)
z
spotřební - ve spotřební sféře a ve sféře služeb (služby, obchod, domácnosti)
z
z těžební činnosti - při otevírání a provozu těžebních ložisek (geologický průzkum, zpracování nerostů)
Schéma základních činností v oblasti odpadového hospodářství z z z
předcházení vzniku odpadů omezování vzniku odpadů nakládání s odpady z z z z z z
shromažďování přeprava skladování úprava využívání zneškodňování
Metody zneškodňování odpadů z
skládkování
z
termické metody
z
fyzikálně chemické metody
z
biologické metody
SKLÁDKOVÁNÍ
Typy skládek z
dle charakteru skládky z z
z
řízené - dle postupů a zásad řízeného skládkování černé - vzniklé nahodile, v rozporu s právními předpisy
dle druhu ukládaných odpadů z
z
jednodruhové - odpady srovnatelné svým původem, složením, vlastnostmi vícedruhové - rozdílné druhy odpadů ukládány podle ukládácího plánu
Typy skládek z
dle způsobu technického zabezpečení a provozování z
skupina S I - kategorie ostatní odpad, vodný výluh nepřekračuje tř. I
z
skupina S II - kategorie ostatní odpad, vodný výluh nepřekračuje tř. II
z
skupina S III - kategorie ostatní odpad, nelze hodnotit na základě vodného výluhu nebo vodný výluh nepřekračuje tř. III
z
skupina S IV - kategorie nebezpečný odpad, vodný výluh překračuje tř. III
Typy skládek z
z hlediska usazení v terénu z z z z z
podúrovňové nadúrovňové kombinované podzemní příkopové
Typy skládek z
z hlediska těsnění z z
z
z
netěsné těsněné přírodním materiálem - jíly, nepropustná nenarušená skála těsněné syntetickým materiálem - fólie, PE, asfaltové suspenze skládky kombinované těsněním - vrstva jílu, fólie
Zakládání skládky z z z z z z z z
výběr místa zhodnocení možných ekologických a zdravotních problémů problematika dopravy lokální geologické podmínky hydrologické a hydrogeologické podmínky estetické vlivy problematika bezpečnosti možnost rehabilitace a rekultivace skládky po naplnění
Monitorovací systém sleduje z
plyn z z z
z
složení plynu uvnitř skládky složení plynu mimo skládku kvalita ovzduší v okolí skládky
průsakovou vodu z z z z
hladina vod uvnitř skládky množství vod vytékající ze skládky složení průsakových vod uvnitř skládky složení průsakových vod vytékajících ze skládky
Monitorovací systém sleduje z
vodu z
z
z
kvalita podzemních vod mimo skládku kvalita povrchových vod mimo skládku
usazování skládky z
usazování uložených odpadů
Procesy probíhající ve skládkách z
aerobní fáze z
z
organická hmota je za přítomnosti vzdušného kyslíku odbourávána aerobními mikroorganismy
acidogenní (kyselinotvorná) fáze z
z
z
postupné ubývání kyslíku aktivizuje činnost kyselinotvorných bakterií(kvašení), vznik CO2 a mastné kyseliny rozpouštění kovových složek → znečištění průsakových vod těžkými kovy vznik H2 - výchozí substrát pro tvorbu metanu
Procesy probíhající ve skládkách z
anaerobní metanogenní nestabilizovaná fáze z z
z z
z
metanogeneze - vznik metanu vlivem nedostatku vzduchu vznik metanogenních mikroorganismů během půl roku až dvou let ustálený stav při porušení podmínek - zpomalení až zastavení biologických procesů
anaerobní metanogenní stabilizovaná fáze z z z
metanogenní procesy vznik finálních plynných produktů - metan (~ 60 %) a CO2 závěrečná fáze - až do vyčerpání metanogenní kultury mikroorganismů
TERMICKÉ METODY ZNEŠKODŇOVÁNÍ ODPADŮ
Termické metody zneškodňování odpadů z
spalování
z
pyrolýzní technologie
z
hydrogenační metody
Spalování odpadů z
výhody z hygienické odstranění odpadů z snížení objemového množství dále ukládaných odpadů až o 90 % z snížení váhového množství o 70 % z možnost využití vzniklého tepla k vytápění objektů nebo k výrobě elektrické energie
z
nevýhody z vysoké provozní a investiční náklady z vznikající emise plynných škodlivin
Průběh spalování z
1. pásmo - sušení (předsoušení odpadu) z
z
2. pásmo - zplyňování odpadu z
z
teplo vyzařované z ohniště mění vodu v odpadech při 100 °C v páru, doba sušení závisí na povrchové ploše, zrnitosti, vlhkosti a specifických vlastnostech spalovaného odpadu odpady zahřívány na 200 ÷ 600 °C, uhlíkaté látky reagují s kyslíkem za vzniku těkavých složek (hořlavé plyny) a vázaného uhlíku
3. pásmo - zapálení odpadu z
těkavé složky procházejí ohništěm ve formě proudu plynu, na povrchu odpadového lože vznikají místní ložiska hoření
Průběh spalování z
4. pásmo - spalování plynů z
z
5. pásmo – hoření z
z
spalovací vzduch při teplotě lože 500 ÷ 800 °C zapaluje další ložiska hoření, plyny se vyvíjejí ve větší hloubce, procházejí vyšší vrstvou odpadu a nad nimi vyhořívají teplota se zvyšuje na 1000 ÷ 1100 °C, hoří plyny i vzniklý polokoks, vzniká popel a škvára, vzniklé teplo je odváděno spalinami
6. pásmo - vyhořívání a odvádění tepla z
plyny a polokoks postupně vyhořívají za vzniku velkého množství tepla (odvod), vysokým přebytkem vzduchu (20 ÷ 40 %) je udržována teplota pod bodem tavení popela (až 1200 °C), z roštu odchází popel, škvára (musí se ochlazovat) a nespalitelný zbytek odpadu
Druhy spalovacích zařízení z
podle konstrukce spalovacího zařízení z z z
z
podle cyklu provozu z z z
z
roštové pece - s rošty pevnými nebo pohyblivými rotační pece - bubnové, rourové další pece - šachtové, etážové, muflové, komorové, prostorové, speciální periodické kontinuální zvláštní
každá technologie spalování odpadů je vhodná pro jiné druhy odpadů
Druhy spalovacích zařízení z
hlavní parametry spalovacích zařízení z z z
doba spalování teplota spalování účinnost promíchávání spalovaného odpadu
Využití vybraných druhů pecí z
rotační pece z z z
z
spalování odpadů všech skupenství hlavně v chemických závodech spalovací teploty 1100 ÷ 1200 °C
muflové pece z
z
spalování odpadů ze zdravotnictví, ropných odpadů s obsahem průmyslových čistírenských kalů, odpadních barev, laků a plastových odpadů spalovací teploty 800 ÷ 1200 °C
Využití vybraných druhů pecí z
etážové pece z
z
z
spalování odpadních kalů s vysokou vlhkostí spalovací teploty > 800 °C
fluidní topeniště a pece z z
z
z
spalování tekutých odpadů a kalů před spalováním nutno odstranit kovové a skleněné předměty a dosáhnout stejnorodé zrnitosti spalovaného odpadu spalování na uhelném nebo keramickém fluidním loži spalovací teploty 800 ÷ 1000 °C
Pyrolýzní technologie z
pyrolýza (zplyňování, karbonizace) z
z
z
tepelný rozklad organických materiálů bez přístupu zplyňovacích médií (kyslíku, vzduchu, CO2, vodní páry) provádí se většinou v rotačních pecích zevně vytápěných spalinami vhodná pro zneškodnění jednotných odpadů s neměnným složením, modifikované postupy vhodné i pro zneškodnění některých polymerů obsahujících halogeny
Pyrolýzní technologie z
proces probíhá bez přístupu vzduchu v pyrolýzní komoře při teplotách okolo 500 °C, vzniklé plyny se spalují v termoreaktoru vybaveným přídavným hořákem (pro teploty 900 ÷ 1300 °C)
z
rozdělení pyrolýzy dle reakční teploty z z z
nízkoteplotní (pod 500 °C) středněteplotní (500 ÷ 800 °C) vysokoteplotní (nad 800 °C)
Hydrogenační metody z
hydrogenace z
z
využívá teplotu 400 ÷ 650 °C a tlak 8 ÷ 240 hPa ve fluidním režimu produktem jsou plynné a kapalné uhlovodíky
Jiné termické metody z
vysokoteplotní fluidní reaktor z
z
plazmové hořáky z
z
umožňuje dokonalé zneškodnění chlorovaných látek, spalovací teploty 2500 °C
využívají vysokou teplotu ionizujících plynů a ničí zbytky látek přerušením jejich chemických vazeb
výhoda vysokoteplotního zplyňování odpadů - nevznikají toxické sloučeniny
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ Zneškodňování odpadů Fyzikální a chemické metody Biologické metody
11.
FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ METODY
Fyzikální a chemické metody zneškodňování odpadů z
účel z z z
z
umožnění regenerace surovin odstranění nebo snížení toxicity příp. nebezpečnosti odpadů zmenšení objemu odpadů
typy nebezpečných chemických odpadů z
z z
regenerovatelné (kontaminovaná organická rozpouštědla, odpadní vody obsahující těžké kovy, odpadní oleje obsahující vodu a kaly) spalitelné (všechny nebezpečné odpady nebezpečné odpady, které lze netoxikovat (odpady obsahující kyanidy nebo chromany z galvanického pokovování kovů)
Stabilizace / solidifikace odpadů Základní pojmy z stabilizace z
z
z
soubor fyzikálně-chemických a chemických procesů vedoucích k zamezení nebo podstatnému zpomalení vyluhovatelnosti škodlivých látek do prostředí přeměna odpadu na nerozpustný produkt pomocí chemických proces nebo jeho zachycení na vhodný sorbent
solidifikace z
převedení stabilizovaných, příp. i původních odpadů do pevné formy s dobrými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi umožňující bezpečný transport a ukládání ve více vrstvách
Stabilizace / solidifikace odpadů Základní pojmy z fixace z
z
solidifikace kdy částečky odpadu reagují se složkami solidifikačního média chemicky nebo s nimi vytvářejí směsi
enkapsulace z
z
solidifikace, kdy složky odpadu nejsou schopny vytvářet sloučeniny nebo se mísit se solidifikačním médiem solidifikační médium obaluje malé částečky odpadu, a tím je izoluje od prostředí
Solidifikace z
účel z
z
zamezit nebo podstatně zpomalit pronikání nebezpečných složek z odpadu do životního prostředí (např. zmenšením povrchu vystaveného biosféře, zabudováním odpadu do struktury vhodného pojiva nebo vytvořením látkově stabilní strukturální vazby) získat produkty ve snadno manipulovatelné formě, s mechanickými vlastnostmi umožňujícími bezpečný transport do místa úložiště a s únosností vhodnou pro ukládání ve více vrstvách
Pojiva pro solidifikační technologie z
z
z
z
hydraulická z po smíchání s vodou samovolně tuhnou z portlandské cementy, struskoportlandské a struskové cementy, rychlovazné cementy nehydraulická z tuhnou pouze na vzduchu z jemné bílé vápno, vápenný hydrát puzzolanová z netuhnou samovolně, pouze s přídavkem dalších látek, které tvoří tuhnoucí hydrokřemičitany a hlinitokřemičitany vápenaté (cement, sádra) z pojiva s vysokým obsahem sklotvorného materiálu (SiO2, příp, + Al2O3) tuhnoucí taveniny z bitumenové živice, kamenouhelné dehty, síra
Solidifikační metody z
tabletace
z
briketace
z
cementace
z
bitumenace
z
vitrifikace
Úprava odpadu před solidifikací z
převedení nebezpečných složek do nerozpustné formy
z
odstranění vlhkosti a těkavých rozpouštědel
z
likvidace stopového množství vysoce toxických složek
z
převedení pastovitých, kapalných a prachových odpadů do granulované formy
z
rozhodnutí o možném využití zpracovaného odpadu v budoucnosti
Solidifikace odpadu s předpokladem jeho dalšího využití z
podmínky z
z
z
možnost aplikovat velmi odolné skladovací obaly schopné zaručit bezpečné uložení odpadu obal musí umožnit jeho opětovné otevření a vyprázdnění využití dodatečných metod (tabletace, briketace)
Tabletace, briketace z
účel z z z
z
podstata z
z
maximální snížení objemu a aktivního povrchu deponovaného odpadu zmenšení kontaktní plochy s okolním prostředím maximální omezení event. úniku toxických látek do okolí zhutnění odpadu za zvýšeného tlaku, teploty a působení netoxických pojiv
produkty lze dále upravovat z z z
slinováním za vyšších teplot povrchovou vitrifikací pokrytím povrchu ochrannou nepropustnou vrstvou
Solidifikace odpadu pro jeho trvalé uložení z
z
pro likvidaci ekotoxických zbytků ze spaloven nebezpečného odpadu obaly pro solidifikované odpady z
z
ocelové z výhody: vysoká tuhost, relativně malá hmotnost z nevýhoda: malá korozivní odolnost betonové z výhody: vysoká pevnost v tlaku, velká trvanlivost a vodotěsnost, malá energetická náročnost výroby z nevýhody: malá pevnost v tahu, možnost tvorby trhlin, velká hmotnost
Cementace z
z
vhodná zejména pro organické materiály (popílek ze spalovacích procesů, odvodněné kaly) podstata z
zpevňování odpadu hydraulickými pojivy
Cementace z
postup: z
z z z z
upravený odpad se mísí za běžných teplot ve vhodném poměru s cementem pojiva - hydraulická zvětšení původního objemu 1,5 ÷ 2 krát vypouštění betonové směsi do betonových obalů s disperzní výztuží zhutnění, zavíčkování nebo přelití čistou betonovou směsí
Cementace z
nevýhody cementových matric z
z
z
další zpevňovací materiály z z
z
relativně malá odolnost proti vyluhování (poréznost matrice) nelze aplikovat na zbytky ropných produktů, na organické a biologické odpady sádra odpadní termoplasty
jde o snížení vyluhovatelnosti odpadu v podmínkách trvalého uložení
Solidifikace v tuhnoucích taveninách - bitumenace z
z
vhodná pro fixaci kalů a kapalných koncentrátů, pro popeloviny a filtrové prachy podstata z
z
vnášení vysušeného odpadu do roztavených hmot
postup z z z z
obalení částic za zvýšené teploty "plaváním" v tavenině ochlazení vypuštěné směsi přirozeným ochlazováním taveniny - bitumenové (asfaltové) živice, kamenouhelné dehty, síra, aj. dokonalé obalení částic odpadu (zamezení kontaktu s okolím)
Solidifikace v tuhnoucích taveninách - bitumenace z
požadavky na matrici z z z
z
výhody proti cementaci z
z
z
inertnost vůči odpadu nízký bod tání za normální teploty tuhá a hydrofóbní produkty mají mnohem vyšší odolnost proti vyluhování větší naplnění matrice odpadem
nehodí se pro solidifikaci zrnitých a kusových odpadů
Vitrifikace z
podstata z
z
využití z
z z
z
z
zeskelnění tavením při vysokých teplotách pro likvidaci popílků ze spaloven nebezpečných odpadů, pro odpady s obsahem sklotvorných sloučenin inertizace nebezpečných odpadů
konečný produkt je nevyluhovatelná skelná hmota přídavek drceného odpadního skla - zvýšení stability skelné mřížky
Vitrifikace z
výhody z zneškodňování toxických a zvlášť nebezpečných odpadů (produkt netoxický) z vynikající chemická odolnost vitrifikovaného skla (nevyluhovatelnost toxických složek) z objemová kontrakce 4 ÷ 8 krát z nezávadnost použité technologie vůči dalšímu znečišťování prostředí z univerzálnost použité metody (látky schopné skelné vazby jsou součástí geosféry)
Vitrifikace z
nevýhody z ekonomická náročnost (klesá s růstem denní produkce vitrifikovaného odpadu v přepočtu na 1 t zpracovaného odpadu) z prozatímní nevyužití vzniklého vitrifikovaného skla z chybí hodnocení přepracovaného odpadu z hlediska legislativy z nutnost vybudování jistých "sklářských“ základů pro provozování této technologie
Nové solidifikační technologie z
sorpční technologie z
z
zachycování kontaminatů na sorbetu, který je pevně zasazen v solidifikované matrici přidání povrchově aktivních aditiv (vazba mezi organickou látkou a cementovou matricí)
z
použití emulzifikovaných asfaltů a rozpustných fosfátů
z
použití modifikovaného sirného cementu, silikátů a polymerů
Nové solidifikační technologie z
použití modifikovaných jílů (organofilní) z
z
z
z
bentonit nebo montmorilonit s amoniovými ionty mezi vrstvami hliníku a křemíku v jílech umožnění pronikání organický látek do molekuly a vytvoření organické části uvnitř jílu jíl má organické i anorganické vlastnosti – může sorbovat organické látky velmi vhodné pro polyaromatické sloučeniny a ropné zbytky
BIOLOGICKÉ METODY
Biologické metody zneškodňování odpadů z
kompostování
z
anaerobní rozklad
z
biologická detoxikace nebezpečných odpadů
Kompostování z
z
aerobní biologický rozkladný proces, při kterém jsou původní organické substance odbourány a převáděny na stabilní humusové látky při odbourávání substancí dochází z z z z
ke zvyšování teploty (samoohřev - biotermická reakce) ke změně skladby mikroorganismů k dezinfekci materiálu k přeměně organických zbytků na humus
Kompostování z
podmínky pro kompostování z
z z
z
obsah organických látek pro zajištění poměru C:N - 30:1, zastoupení biogenních prvků vlhkost výchozího materiálu 50 ÷ 60 %, pH neutrální (6 ÷ 8,5) dostatečná aerace pro ohřátí a hygienizaci kompostu (60 ÷ 70 °C) rozmělnění a homogenizace vstupních surovin
Fáze kompostování 1. mezofilní z 2 ÷ 5 dní - nárůst teploty až na 50 °C z namnožení mikroorganismů z rozklad lehce rozložitelných látek (cukry, škroby, bílkoviny) 2. termofilní z 5 ÷ 12 dní - teploty přes 60 °C, z další rozvoj bakterií a zejména aktinomycet (transformace antibiotik), z termická dezinfekce materiálu (přežívají pouze termofilní organismy) z odbourávání obtížněji rozložitelných látek (celulóza, lignin) z vznik stabilních organických látek s obsahem humusu
Fáze kompostování 3. dozrávání z stabilizace organických látek z pokles teplot (pod 30 °C) z syntéza humusových látek - hmota homogenní, nezapáchá
Organické látky vhodné ke kompostování z z z z z z z z z z
bioodpad ze separovaného sběru domovních odpadů zemědělské odpady dřevní odpad odpady potravin, pochutin a krmiv textilní odpad papírenské kaly kal a odpad z rybníků uhelné odpady odpad z městské zeleně individuálně čistírenské kaly, organické průmyslové kaly, směsný domovní odpad
Druhy kompostu z
dle stupně biochemické degradace a konečného zpracování z
surový – odpady mechanicky upraveny bez rozkladu nebo dezinfekce
z
čerstvý – v počátečním stupni biochemické degradace, po úplně dezinfekci
z
vyzrály – plně rozložený a dezinfikovaný produkt
z
speciální – dále zpracovaný a tříděný, případně s přídavkem minerálních látek
Anaerobní fermentace z
podstata - soubor na sebe navazujících biologických procesů, při kterých se produkt jedné skupiny mikroorganismů stává substrátem skupiny druhé
Fáze fermentace 1. hydrolýza z makromolekulární látky (polysacharidy, lipidy, proteiny) jsou rozkládány na látky nízkomolekulární 2. acidogeneze z produkty hydrolýzy jsou rozkládány na jednodušší organické látky (kyseliny, alkoholy), CO2, H2 z fermentací se tvoří řada konečných redukovaných produktů 3. acetogeneze z oxidace látek z předcházející skupiny na kyselinu octovou, H2, CO2 z rozklad alkoholů a některých aromatických sloučenin, 4. metanogeneze z metanogenní bakterie rozkládají kyseliny octovou, H2 a CO2 vzniká methan - CH4
Fáze fermentace
Anaerobní fermentace z
produkty fermentace z
z
hlavní produkt: bioplyn - cca 60 % methanu , cca 40 % CO2, malé množství N2, H2S, NH3, H2O, ethanu a nižších uhlovodíků vedlejší produkt: stabilizovaný anaerobní materiál – hnojivo
Anaerobní fermentace z
energetické využití bioplynu z z
z
z
výroba tepla v teplovodních resp. parních kotlích kombinovaná výroba elektřiny a tepla v kogeneračních jednotkách čištění bioplynu a jeho prodej do plynárenské sítě resp. provozovatelům jiných energetických systémů čištění bioplynu a jeho využití pro pohon dopravní techniky a automobilů apod.
Biologická detoxikace nebezpečných odpadů z
biodegradace z
rozklad nebezpečných odpadů za použití živých organismů nebo jejich produktů umožňujících detoxikovat nebo rozložit nebezpečné chemikálie
z
výhody z ekonomická nenáročnost z možnost zpracování odpadů přímo v místě jejich výskytu z vysoká účinnost - možnost nepřetržitého zneškodňování z minimální narušení okolního prostředí
z
nevýhody z metabolismus mikroorganismů se zpomaluje při teplotách menších než 19 °C z problematická odbouratelnost některých kontaminentů
Biologická detoxikace nebezpečných odpadů z
zapracování nebezpečných odpadů do půdy (landfarming) z
z
odpady jsou smíchány nebo zapracovány do povrchové vrstvy půdy a řízeným způsobem degradovány, transformovány nebo imobilizovány. proces je méně náročný na dlouhodobé monitorování a údržbu a uplatňuje se zejména jako způsob konečného odstranění
Biologická detoxikace nebezpečných odpadů z
enzymatické systémy z
z
enzymy schopné přeměnit nebezpečné odpady na netoxické produkty lze vypěstovat z mikroorganismů rostoucích v různých kulturách. vznikající nebuněčné enzymy lze použít pro detoxikaci vody a půdy
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Dekontaminační technologie
12.
Dekontaminační technologie z
technologie a prvky používané při napravování škod na životním prostředí způsobených lidskou činností
Třídění dekontaminačních technologií z
podle podstaty z z z z
z
podle dekontaminovaného místa z z z
z
fyzikální/chemické termické biologické jiné zeminy, sedimenty, kaly podzemní vody, povrchové vody a průsaky vzdušné emise, odplyny
podle používané strategie z destrukce nebo změna kontaminantu z extrakce nebo separace kontaminantu z imobilizace kontaminantu
Třídění dekontaminačních technologií z
podle místa realizace z
ex – situ z z z
z
ve specifických zařízeních nebo plochách vyžadují odtěžení a transport jsou účinnější, snáze kontrolovatelné, šetrnější k životnímu prostředí, ale dražší
in – situ z z z
přímo v lokalitě nižší náklady obtížnější kontrola průběhu sanace
Kritéria pro výběr DT z z z
z
kontaminanty – vlastnosti, koncentrace média, ze kterých má být kontaminant odstraněn geologické, hydrologické a klimatické poměry stanoviště ekonomické aspekty
Kontaminanty z
organické z
z
chemicky či biologicky rozložitelné až na ekologicky neutrální nebo relativně neškodné sloučeniny
anorganické z
biologický či chemický rozklad nevýznamný, nutná extrakce materiálu, zakoncentrování, uložení
Rozdělení kontaminantů dle praktického provádění sanací z
těkavé organické látky
z
semitěkavé organické látky
z
ropné látky
z
anorganické látky včetně radioaktivních
z
výbušniny
Chování kontaminantů v životním prostředí z
rozdíly v chování v závislosti na skupenství
z
plynné kontaminanty (např. freony, SO2) z přímé ohrožení ovzduší z v 1. fázi neohrožují zeminu, podzemní vody z v dalších fázích komplexní ohrožení prostředí
z
kapalné kontaminanty z složité chování, rozpuštěné ve vodě – akutní ohrožení podzemních vod
Chování kontaminantů v životním prostředí z
tuhé kontaminanty z nerozpustné z z
z
převážně ve vrchních několika cm povrchové vrstvy do spodnějších horizontů transport srážkovými vodami
rozpustné z z
srážkovými vodami transport do spodních vrstev akutní ohrožení podzemních vod
Procesy podle typu dekontaminovaného média z
technologie pro zeminy a kaly z
fyzikální/chemické (venting, sanační čerpání, promývání zeminy, pneumatické drcení, solidifikace, dehalogenace, aj.)
z
termické (termicky urychlený venting, termická desorpce, dekontaminace horkým plynem, pyrolýza, vitrifikace, spalování)
z
biologické ( biodegradace, bioventing, white rot fungus, kompostování, landfarming, řízené biologické ošetření)
z
jiné (vybagrování, uložení na skládku, přirozené zředění)
Procesy podle typu dekontaminovaného média z
technologie pro podzemní vody, povrchové vody, průsaky z
z z
z
fyzikální/chemické (provzdušňování, stripování vzduchem, extrakce, recyklace volného produktu, filtrace, srážení, adsorpce, pasivní stěny, aj.) termické (stripování horkou vodou nebo párou) biologické (biorekatory, kometabolické procesy, obohacení nitráty, kyslíkem, fytoremediace) jiné (přirozené zředění)
Procesy podle typu dekontaminovaného média z
technologie pro vzdušné emise/odplyny z
z
fyzikální/chemické (membránová separace, oxidace, adsorpce) biologické (biofiltrace)
Nejčastěji používané technologie v ČR z
venting
z
sanační čerpání
z
bioremediace
z
promývání zemin
Venting z
podstata z odsávání plynné fáze z kontaminovaného média
z
použití z odstraňování těkavých a některých semitěkavých látek z nesaturované zóny z závisí na charakteristikách zeminy a kontaminantu
Venting Venting in-situ z
z
z
postup z vyhloubení odsávacích vrtů z odčerpání vzduchu s kontaminujícími látkami z čištění odsátého vzduchu z vypouštění čistého vzduchu do atmosféry výhody z možnost sanace bez finančně náročného vytěžení a transportu nevýhody z horší možnost kontroly procesu z vyloučení předúpravy kontaminovaného materiálu
Venting Venting ex-situ z
postup z vytěžení kontaminované zeminy z umístění zeminy na nadzemní síť potrubí s čerpadly z odsávání vzduchu čerpadly z čištění vzduchu z vypouštění čistého vzduchu do atmosféry
z
výhody z při odtěžení vzniká poréznější struktura zeminy z proces není omezován přítomností podzemní vody z kontrolovatelný sanační proces
z
nevýhody z zabezpečení sanační plochy z riziko ohrožení zdraví a bezpečnosti pracovníků z odtěžení a transport zeminy z finanční náročnost
Venting Air- sparging z
pro odstraňování těkavých nebo semitěkavých kontaminantů ze saturované i nesaturované zóny
z
princip z vhánění vzduchu pod hladinu podzemní vody z stripování kontaminantů do nesaturované zóny z odvádění kontaminantů odsávacími vrty z čištění a vypouštění čistého vzduchu
Venting z
omezení ventingu z
z z z
nepropustné zeminy nebo zeminy s vysokým obsahem vlhkosti zeminy s vysoce proměnlivou propustností zeminy s vysokým obsahem organického podílu extrémně suchá zemina s vysokou sorpční kapacitou pro VOC
Sanační čerpání z
označení skupiny in-situ sanačních technik spočívajících v odčerpání kontaminované podzemní vody na povrch, kde probíhá čištění
z
použití z
odstraňování organických i anorganických kontaminantů z vody
Sanační čerpání z
postup z odstranění/eliminace zdroje znečištění z instalace čerpacího systému z čištění, příp. instalace nepropustných podpovrchových bariér z odčerpání volného kontaminantu koncentrovaného na hladině nebo rozpuštěného ve vodě z dočištění jinou sanační technikou
Sanační čerpání
Bioremediace In-situ
Ex-situ
přirozené mikroorganismy
kompostování
uměle přiváděné mikroorganismy
řízené biologické ošetření tuhé fáze nebo kalu zemědělské zpracování
Biologické procesy probíhající v podpovrchových vrstvách z
mikroorganismy z z z
z
bakterie aktinomycety houby
dělení bakterií z z
z z
heterotrofní - vyžadují pro růst organickou hmotu autotrofní - schopné růstu na bázi anorganického uhlíku, včetně CO2 aerobní - vyžadují kyslík anaerobní - nevyžadují kyslík
Biologické procesy probíhající v podpovrchových vrstvách z
faktory ovlivňující mikrobiální aktivitu v zemině z z z z
z
velikost částic zeminy dostupnost živin redox podmínky povrchová aktivita tuhé matrice
bioremediační procesy z z
aerobní - např. chlorované uhlovodíky (včetně PCB) anaerobní - např. skládky odpadu
Bioremediace in-situ z
přirozená z
z
z
intenzita přirozených mikroorganismů je dost velká, aby bylo zabráněno migraci kontaminujících látek z jejich zdroje samovolný proces bez přívodu mikroorganismů a živin
technicky urychlená remediace z
do kontaminovaného prostoru se zavádějí a cirkulují akceptory elektronů, živiny a další substance, aby došlo k urychlení růstu mikroorganismů schopných degradovat kontaminující látky
Bioremediace in-situ
Bioremediace ex-situ z
podstata z vytěžení kontaminovaného materiálu a jeho následné zpracování některým z biodegredačních postupů z kompostování z řízené biologické ošetření tuhé fáze z zemědělské zpracování (ladfarming) z biologické ošetření suspenze tuhé fáze, aj.
z
výhoda z lépe kontrolovatelné podmínky sanace
z
nevýhoda z odtěžení příp. transport materiálu na místo sanace z realizace na speciálně upraveném místě
Bioremediace ex-situ z
postup z předúprava kontaminovaného materiálu z vrstvení zeminy do výše 50 ÷ 70 cm (150 ÷ 200 cm) z inokulace rozstřikem nebo vmíchání bakteriální suspenze z dodávka kyslíku obracení, orbou, přesýpáním, apod. z v průběhu procesu dodávky vlhkosti příp, redistribuce živin
Promývání (praní) zemin z
podstata z převedení kontaminantu z tuhé fáze do vodné fáze s přídavkem chemikálií pro zvýšení účinnosti z in-situ → promývání z ex-situ → praní
z
mechanismy z rozpouštění kontaminantů do extrahující vodné fáze z dispergování kontaminantů do extrahující vodné fáze za vzniku suspenze
Přirozené snižování kontaminace z
přirozená atenuace z souhrn dějů přirozeně se vyskytujících v životním prostředí z které bez lidského zásahu vedou k omezení z množství, toxicity, mobility, objemu nebo koncentrace kontaminatů
z
atenuační děje z degradace z disperze z ředění z sorpce z těkání z chemická nebo biochemická stabilizace kontaminantů
Přirozené snižování kontaminace
Přirozené snižování kontaminace z
výhody z menší tvorba a transport odpadů z méně agresivní vůči okolí než aktivní zásahy z může být kombinován s aktivním zásahem z náklady mohou být nižší než při aktivním zasahu
z
nevýhody z může vyžadovat delší dobu na dosažení požadovaného limitu z vyžaduje závazek na dlouhodobé monitorování z pokud je proces pomalý, může kontaminační mrak migrovat z často nutná kontrola následného využití zeminy nebo podzemní vody
INTERAKCE A TECHNOLOGIE PRVKŮ A SYSTÉMŮ
Kapalné odpady elektrotechnické výroby
13.
Druhy kapalných odpadů z z z z
transformátorové oleje oleje pro spalovací motory a převodovky vrtné výplachy a čistící kapaliny nevytvrzené pryskyřice nátěrových hmot
Možnosti zneškodňování kapalných odpadů z z z z z
fyzikální metody chemické metody biologické metody spalování ukládání na skládky
Sorbety pro likvidaci úniku ropných látek z z z z
látky schopné kapalinu na sebe vázat, pohlcovat nebo s ní reagovat především pevné látky s co největším aktivním povrchem vhodné pro odstraňování tenkých vrstev uniklých kapalin na velké ploše (osušení) dělení sorbentů: z sypké z
z
nevýhody - prašnost, špinavost, možnost úletů (větší spotřeba)
textilní z z z z
vynikající sorpční vlastnosti dlouhá životnost (odolávají plísním a slunečnímu záření) snadná manipulace nízká hmotnost
Druhy textilních sorbentů z
údržbové z z z
z
hydrofobní z z
z
sají běžné, méně agresivní kapaliny i vodu použití místech s pravidelným únikem olejů, chladicích emulzí apod. nevhodné ke sběru chemikálií a ropných produktů z vodní hladiny sají pouze nepolární látky z vodní hladiny i jiných povrchů sají jen ropný produkt, ne vodu či vodou ředitelné kapaliny
univerzální z z
sají všechny kapaliny včetně agresivních chemikálií nehodí se pro použití na vodní hladině (sají i vodu)
Příklady sypkých sorbentů v praxi z
Vapex - hydrofobizovaný perlit, sypký, zrnitý, pórovitý, bílé barvy z váže přednostně nepolární látky z na 1000 l Vapexu se absorbuje 250 l ropy nebo 130 l nafty nebo 80 l benzinu
z
Chezacarb - speciální sorpční saze s vysoce hydrofobizovaným povrchem z pro zachycení ropných produktů, uhlíkových derivátů apod.
z
Nowap - pro rychlé odstranění ropných látek a jiných nebezpečných kapalin (maziv, brzdových a chladicích kapalin) z povrchu půdy a vod z 100 g Nowapu pohltí 116 ml motorového oleje nebo 222 ml směsi nafta, benzin
Příklady sypkých sorbentů v praxi z
Rop-ex - univerzální absorpční prostředek, sypký, jemnozrnný na bázi gumy (částice až 0,4mm), hydrofobní, stálý, netoxický, zdravotně nezávadný z
z
z
pro zachycení ropných a olejových látek z provozních ploch, silnic a vodní hladiny absorbované látky se neuvolňují ani při mechanické manipulaci po dobu několika let
Cansorb - sypký přírodní organický materiál hnědé barvy z
z
schopný vázat oleje (8 ÷ 10 násobek své hmotnosti), uhlovodíky PCB a jiné chemikálie nasáklý se nevyluhuje, obsahuje látky vyvolávající biodegradaci (za 6 ÷ 18 měsíců plně rozloží uhlovodíky z ropných látek na CO2 a vodu)
Příklady textilních sorbentů v praxi z
sorb - vysoce aktivní buničina ze syntetických vláken odpuzujících vodu z schopná pojmout 20× více oleje než je vlastní hmotnost z použitelná na vodě i zemině
z
sorpční koberec - vlastnosti jako sypký sorbent, dodáván v rolích z pro stírání nečistot z povrchů a pro trvalou sorpci malých množství ropných látek (úkapů)
z
sorpční koberec antistatický - hydrofobní koberec z mikrovláken zpevněných tepelným prolisováním (100 % PP) z pro prostory s nebezpečím výbuchu par plynů a nebezpečím vzplanutí kapalin následkem přeskoku elektrostatického výboje
Příklady textilních sorbentů v praxi z
sorpční had - hydrofobní textilie nastříhaná na proužky, zpevněná síťovým obalem tvaru válce, zachytává ropnou látku z sorpční norná stěna pro likvidaci olejových havárií z prevence ropných havárií na výstupech z ČOV z dočišťování vod za odlučovači z pro lokalizaci ropné havárie na vodní hladině i pevném, povrchu
z
reo fibroil - netkaná textilie částečně zpevněná vpichem v podélných 2 cm širokých pruzích vzdálených 5 cm od sebe (55 % PP + 35 % PE + 10 % vápenec) z podložka pod zdroje úkapů z vložka do ochranných van při skladování ropných látek z vodopropustná membrána k ochraně půdy před ropným znečištěním z stírání pevných povrchů znečištěných ropnými látkami
Biodegradace kalů s obsahem ropných látek v půdním prostředí z z z z
mikrobiální rozklad ropných látek probíhá samovolně nejaktivnější oblast do hloubky 20 cm rychlost rozkladu na půdně klimatických podmínkách transformace ropných uhlovodíků probíhá: z z z z
vypařováním těkavých fází mechanickým vyplavením ropných uhlovodíků vodou mineralizací humifikací přeměněných ropných látek na produkty mikrobiálního metabolismu
Biodegradace kalů s obsahem ropných látek v půdním prostředí z
odstranění ropného produktu z z z
z
za 1 rok - na 65 % za 3 roky – 90 % z reziduí 60 % přeměněno na nerozpustné látky (podobné frakcím humusu) zbytek
DETEKCE TOXICITY KAPALNÝCH ODPADŮ Biologické testy toxicity látek
Biotest z z z z
biologická analytická metoda využívá určitého počtu jedinců vhodného druhu indikátorových organismů po expozici posuzuje některý životní projev testovaných organismů vyjádření toxického účinku: z
EC50 (LC50) - efektivní koncentrace z z
vyvolá 50 % snížení měření životní funkce míra toxicity dané látky – čím vyšší EC50, tím vyšší toxicita
Třídy toxických látek třída
Koncentrační rozsah [mg.l-1]
6
< 10-1
mimořádně
5
10-1 ÷ 100
velmi silně
4
100 ÷ 101
silně
3
101 ÷ 102
středně
2
102 ÷ 103
slabě
1
103 ÷ 104
velmi slabě
0
> 104
Slovní označení: látka je toxická
(téměř) nejedovatá
Využití biotestů z z
z
detekce látek nebo směsí o koncentracích řádově mg/l pro odpady, kontaminované půdy, odpadní a povrchové vody 4 biotesty: z z z z
ryba (Leuciscus idus) drobný korýš (Daphnia magna) zelená řasa (Scenedesmus subspicatus) světélkující baktérie (Vibro fischeri nebo Photobacterium phosphoreum)
Nevýhody „standardních“ biotestů (ryba, dafnie, řasa) z z z z z
statisticky málo spolehlivé (omezený počet jedinců použitých v testu) vyhodnocení značně subjektivní speciálně školený personál (množení a udržování testovacích organismů) dlouhý čas nutný ke zjištění výsledků (24 ÷ 96 hodin) nemusí být vždy zjištěny všechny toxické složky
Bakteriální bioluminiscenční test toxicity (BBTT) – LUMISTOX z z z
z
nejrozšířenější biotest pro stanovení akutní toxicity různých látek vysoká efektivita – rychle velké množství výsledků s vysokou kvalitou možnosti aplikace bioluminiscenčního testu Lumistox z z z
stanovení toxické kontaminace pitné vody toxicita půd, řešení ekologické zátěže a akutních havárií toxicita chemických látek a odpadů
Bakteriální bioluminiscenční test toxicity (BBTT) – LUMISTOX z
princip metody z
z z z z z
založen na schopnosti mořských světélkujících bakteriích reagovat změnou biolumuniscence na přítomnost xenobiotik jejich okolí změření výchozí biolumuniscence v luminometru přidání testované látky v několika koncentracích 5 ÷ 30 minut inkubace změření výsledné hodnoty sestrojení dávkové křivky – odečet EC
