Sanace ekologických zátěží Lukáš Čermák Odbor environmentálních rizik a ekologických škod
[email protected]
Znečištění - Kontaminace • V důsledku lidské činnosti – V zemině (horninovém prostředí) – V podzemní vodě – Jiné složce životního prostředí
• Cizorodé chemické látky – Svojí podstatou – Koncentrací – Množstvím
• Rizika pro lidské zdraví či ekosystémy = Ekologická zátěž – Míra rizika je stanovena Rizikovou analýzou
• Stará EZ - kontaminace, jejíž původce není znám, již zanikl či neexistuje a představuje aktuální nepřijatelné riziko pro lidské zdraví či ekosystém
Vodní Zákon 254/2002 Sb. • Havárie - § 40 odst. 2. – závažné zhoršení jakosti povrchových nebo podzemních vod ropnými látkami, zvlášť nebezpečnými látkami, popřípadě radioaktivními zářiči a radioaktivními odpady, nebo dojde-li ke zhoršení nebo ohrožení jakosti povrchových nebo podzemních vod v chráněných oblastech přirozené akumulace vod nebo v ochranných pásmech vodních zdrojů.
Vznik ekologických zátěží • Dlouhodobým působením – „Brownfileds“ – Skládky – Liniová znečištění – Vojenské programy
• Havárie – Koncentrované v jednom omezeném prostoru krátkou událostí
Vyhledávání kontaminovaných míst • • • •
Hlášení havárie a podněty Kontrolní činnost Zdroje krajských úřadů a ORP Databáze SEKM II. – – – – –
www.sekm.cz Přírůstková databáze MŽP Od poloviny 90. let Zhruba 2 500 záznamů Slouží k tvorbě ÚAP – Stavební zákon 183/2006 Sb.
• Národní inventarizace kontaminovaných míst – NIKM – http://kontaminace.cenia.cz – Projekt v realizaci – Očekáváme 10 – 15 tis. záznamů
Prioritizace kontaminovaných míst
• MP Hodnocení priorit – kategorizace kontaminovaných a potenciálně kontaminovaných míst • Nástroj ekonomické i ekologické efektivity • Míra prozkoumanosti, ohrožené skupiny, rizikové látky, možnosti migrace atd.
Prioritizace kontaminovaných míst Základní kategorie A
P
N
Atribut kontaminace Aktuální
Potenciální
Neriziková nebo neexistující
Základní charakteristika Potvrzená existující riziková kontaminace
Kontaminace nepotvrzená nebo nedostatečně zmapovaná
Nevyžaduje zásah
Podrobné dělení
Podrobné hodnocení
A3
Nápravné opatření akutní
A2
Nápravné opatření nutné
A1
Nápravné opatření žádoucí
P4
Neexistují data, nezbytnost průzkumu
P3
Nedostatečně ověřeno, nutno dále zkoumat
P2
Nejsou akutní rizika, ale nezbytnost aktivního sledování
P1
Nejsou rizika pokud nedojde ke změně užívání
N2
Nadpozaďová kontaminace bez rizik pro užívání
N1
Kontaminace vyloučena historií.
N0
Průzkumem ověřená neexistence znečištění
Riziková analýza • • •
Metodický pokyn – Analýza rizik kontaminovaného území – 2011 Řešitel – osoba odborně způsobilá dle geologického zákona Komplexní rozbor – – – –
• • •
Historie, současnosti, budoucnosti (územní plány) Průzkumných prací Dosud provedených kroků k nápravě ∑ Získaných informací
K hodnocení a řízení rizika Je vztažena k určitému okamžiku – omezená platnost Dvě části – Hodnotící – Návrhovou
Riziková analýza – část hodnotící • Všeobecné údaje – Obyvatelstvo – Majetkoprávní vztahy – Stávající a plánované využití území – Historie území
•
Průzkumné práce –
• • • •
–
Geografie Geologie Hydrogeologie Geochemie Hydrologie Klima Přírodní poměry
• • • • •
–
Výsledky dosavadních prací Přehled zdrojů znečištění Vytipování potenciálních kontaminantů Předběžný koncepční model znečištění
Aktuální práce •
• Charakteristika území – – – – – – –
Dosavadní práce
Vrtné práce, karotáže, analytické práce Prostorová distribuce a míra znečištění Možnosti šíření znečištění Posouzení vývoje v čase Možnosti atenuace Omezení a nejistoty
Hodnocení rizik • •
Prioritní kontaminanty a příjemci Transportní cesty a reálné expozice
Hodnocení rizik • Syntéza všech dostupných údajů a vědeckých poznatků • Jaká rizika jsou v současnosti i do budoucna – Existující – Potenciální
• 4 kroky
– Určení nebezpečnosti – Určení vztahu dávka odpověď – Hodnocení expozice – Charakteristika rizika
• Rizika pro karcinogenní a nekoarcinogenní látky
• Expozice – Styk činitele s
organismem • Chemický • Fyzikální • Biologický
Riziková analýza – část návrhová • Doporučení nápravných opatření – Shrnutí zjištěných faktů a návrh cílů a prostředků k jejich dosažení – Návrh cílových limitních hodnot kontaminantů v prostředí – Variantní řešení prostředků k dosažení cíle • • • •
– – – –
Nulová Varianta Minimální varianta Optimální varianta Maximální varianta
Ekonomická rozvaha a technická proveditelnost Závěry a doporučení Literatura Přílohová část
Lokalizace kontaminace • Geofyzikální práce • Geologické – Vrtné práce • Jádrové vrty • Šnekové vrty
– Kvalita podzemních vod – Kvalita povrchových vod
• Matematická modelace – vývoj v čase
Lokalizace kontaminace – horizontální rozsah
• Plošný na povrchu • Znečištění – Bodové – Liniové – Plošné
• Vizuální posouzení • Atmogeochemické sondy • Půdní sondy
Lokalizace kontaminace – horizontální rozsah
Lokalizace – Vertikální rozsah • mocností a stavbou kolektoru – Puklinový – Průlinový – Puklinově – průlinový
• Intenzitou proudění podzemních vod • Fyzikálními vlastnostmi kontaminantu – Rozpouští se – Tvoří fáze – Viskozita
Lokalizace – Vertikální rozsah
Kontaminanty • Je nutné znát povahu kontaminantu • Jeho vlastnosti • Různé podmínky – různé vlastnosti – Toxicita – Karcinogenita – Schopnost (ne)tvořit směsi, těkat, hořet atp.
Sanační metody - Odtěžba + Rychlé + Efektivní + Relativně levné
- Jen nesaturovaná zóna - Velké množství odpadů - Nikdy nelze odtěžit vše - Celková změna stavby kolektoru
Sanační metody - Čerpání + Jedna z nejlevnějších + Efektivní + Relativně levné + Málo odpadů + Různá výtěžnost
- Jen saturovaná zóna - Nikdy nelze vyčerpat vše - Ovlivnění proudění PV - Různá výtěžnost
Sanační metody – Odtěžba a čerpání
Sanační metody - Imobilizace + Různé metody + Enkapsulace + Solidifikace a stabilizace
+ Efektní + Zamezí další migraci + Saturovaná i nesaturovaná zóna
- Dočasné řešení - Velmi drahé - Nelze 100% zaručit nepropustnost - Stálá nutnost monitoringu
Sanační metody - Venting + + + +
Rychlé Efektivní Relativně levné Vhodná intenzifikační metoda
- Jen nesaturovaná zóna - Nejisté výsledky - Složitý systém vrtů
Sanační metody – Air Sparging + Vcelku Efektivní + Vhodná intenzifikační metoda
- Nutno kombinovat s ventingem - Relativně drahé - Jen pro některé kontaminanty
Sanační metody – Venting a Air Sparging
Sanační metody – Chemická oxidace Rychlé Efektivní Relativně levné Vhodná intenzifikační metoda + Podle potřeby různé lze použít různé látky + + + +
-
Aplikace dalšího „kontaminantu“ Nutnost - Laboratorních zkoušek - Poloprovozních nebo kolonových testů
-
Nikdy nelze předvídat vše Relativní nebezpečnost Nutno kombinovat s dalšími metodami
Sanační metody – Biodegradace + Může být efektivní + Relativně levné + Vhodná intenzifikační metoda + Podle potřeby různé lze použít různé biopreparáty
-
-
Aplikace dalšího biologického „kontaminantu“ Nutnost
- Laboratorních zkoušek - Poloprovozních nebo kolonových testů
Výsledek je závislý na místních a klimatických podmínkách Nutno kombinovat s dalšími metodami
Několik termínů - Karcinogen • Neexistuje minimální dávka • jakákoliv látka způsobující rakovinné bujení buněk – Kategorie karcinogenity dle IARC • 1 prokázaný karcinogen • 2A pravděpodobný karcinogen pro člověka a zvířata • 2B podezřelý karcinogen pro člověka • 3 neklasifikovaný • 4 pravděpodobně nekarcinogenní pro člověka
Několik termínů - Mutagen • Vliv, který svým působením zvyšuje riziko vzniku mutace – Chemické – látky, které DNA nebo buněčný aparát • Kyslíkové radikály, těžké kovy
– Fyzikální – různá záření • UV, IČ, RTG…
– Biologické – onkogenní viry napadající buňku • Herpes, adenoviry ad..
Několik termínů - Teratogen • Exogenní faktor mající vliv (způsobující) na poruchy vývoje plodu nebo jednotlivých orgánů během embryonálního či fetálního vývoje – Parentální choroby – alkoholismus, fenylketonurie, diabetes, revma – Léky, chemikálie a drogy – cytostatika, antiepileptika, TK, PCB, CN-, kokain – Infekce – Cytomegalovirus, syfilis,toxoplazmy, rubeola, herpes, listérie – Fyzikální faktory - záření
Závadné látky – Ftaláty - PAE • Phtalic acid esters • Organické aromatické kapaliny • Změkčovadla plastů, kosmetika • Špatně rozpustné ve vodě, dobře v olejích • Bez barvy a zápachu • Nesnadno se odpařují • Endokrinní disruptory
– Blokují receptory membránové receptory buněk produkující pohlavní hormony
• Diabetes II. typu u mužů
• Dělení molekulové hmotnosti • C1 – C3
– Nejvíce rozpustné ve vodě
• C4 – C6
– Měkčidla PVC a solventy – Vysoce toxické pro savce, vliv na reprodukci a vývoj
• > C7
– Nejméně toxické - s výjimkou hlodavců
Závadné látky – PCB • •
• •
• • • •
Polychlorované bifenyly Syntetické látky s 2 benzenovými jádry
– 36 různých látek – obvykle směs
Olejovité kapaliny Rozpustné v tucích x ne ve vodě V přírodě perzistentní
– Závisí na počtu atomů Cl ve vazbě
Náplně transformátorů a kondenzátorů, mazadla plynových turbín a čerpadel Plastifikátory v um. hmotách a barvách, Přísada pesticidů
• • • •
• • •
Na přelomu 70. a 80 let zakázány Průnik dermální, digescí, vdechnutím Akumulují se v tělesných tucích Zvířata jsou obecně citlivější – intoxikace až karcinogenní projevy
Projevy u lidí až při vysokých koncentracích x menší Chlorakné – dermatitida při vysoké expozici U člověka nebyl prokázán vliv mutagenní ani karcinogenní, ani ovlivnění repr. cyklu
Závadné látky – Nepolární extrahovatelné látky - NEL • NEL – IČ spektrometrie • alt.C10-C40 – plynová chromatografie • soubor ropných látek – komplexní parametr • Lehčí než voda • V konc. 0,2 – 1 mg.l tvoří fáze • Dobře biodegradovatelné • Organoleptické vlastnosti vody a masa
• Toxické pro vodní živočichy • Dermatózy • Těžké frakce – nádorová onemocnění kůže • Lehké frakce – otravy, omámení (inhalací) • Dlouhodobě – – – –
Malátnost Holesti hlavy Poruchy krvetvorby Dráždění plic a očí
• Systémově působí na CNS, TS, játra, plíce
Závadné látky – ClU • Chlorované alifatické uhlovodíky • Těžší než voda DNAPL • Odmašťování a chladící médium • Mimo PCE biodegradují za aerobních podmínek • PCE – TCE – cis1,2DCE – VC – Ethen • Ryze antropogenní vysoce stálé látky
• Rozpouštědla organických látek • Potenciální karcinogeny • Působí na CNS • Narkotické účinky • Intoxikace se neprojevuje okamžitě • Chronická x akutní
Závadné látky – PCE • • • • •
Tetrachlorethylen 4 atomy chloru Čirá, bezbarvá kapalina Chloroformový zápach TOL rozpustný v ethanolu, benzenu, etheru, olejích • Snadno sorbuje v prostředí humusem obohacených zemin a redukčních vodách • Nesorbuje v oxidačních vodách a prostředí s nízkým podílem org. vázaného C • V anaerob. prostř. biodegraduje - TCE
• potenciální mutagen a teratogen • Působí na CNS a kůži • Dráždí – Oči – Sliznice – Pokožku
• Ve vyšších koncentracích bolesti hlavy, závratě, únavu, poškozuje játra a ledviny
Závadné látky – TCE • • • • •
Trichlorethylen 3 atomy chloru Čirá, bezbarvá kapalina Chloroformový zápach TOL rozpustný v ethanolu, acetonu, etheru, chloroformu • Na vzduchu reaguje – vzniká mj. fosgen • Snadno sorbuje v prostředí humusem obohacených zemin a redukčních vodách • Nesorbuje v oxidačních vodách a prostředí s nízkým podílem org. vázaného C
• V aerob. prostř. biodegraduje – cis 1,2 DCE a trans 1,2 DCE • Dráždí – Oči – Sliznice – Pokožku
• Ve vyšších koncentracích bolesti hlavy, deprese, závratě, únavu, ztráty paměti, srdeční arytmie, poškozuje játra a ledviny • Používal se k narkózám • Čistící prostředek „Čikuli“
Závadné látky – DCE • 2 isomery
– cis 1,2, dichlorethylen – trans 1,2 dichlorethylen
• 2 atomy chloru • viskózní, bezbarvá kapalina • Sladký chloroformový zápach • TOL rozpustný v ethanolu, acetonu, benzenu, etheru, chloroformu • vytváří izomerní směs 60%:40%
• V aerob. prostř. biodegraduje – chlorethan a VC • potenciálně karcinogenní • Je mutagenní • Dráždí – Oči – Dýchací cesty – Pokožku
• Poškozuje játra a ledviny
Závadné látky – VC • Vinylchlorid - chlorethylen • 1 atom chloru • Bezbarvý hořlavý nasládlý plyn • Relativně snadno vytěkává • V aerob. prostř. biodegraduje –ethylen
•
• Výroby VC a PVC, skládky odpadů • Produkt biodegradace výšechlorovaných ethylenů • V cigaretovém kouři • Inhalace n. dermální kontakt
•
– V půdě ne ve vodě
Akutní otrava – Únava, závratě, zvracení, bolesti hlavy
•
•
Vyšší koncentrace – podráždění plic a ledvin, poruchy srážlivosti krve, ztráta vědomí, smrt Dermálně – rychle se odpařuje omrzliny a poškození očí (slepota) Působí – CNS, játra, kardiovaskulární systém
•
Karcinogen a mutagen – Rakovina – jater, plic, mozku, lymfat. a kardiovask. systému
Závadné látky – BTEX • Monocyklické aromatické uhlovodíky
• • • •
– – – – –
Benzen Toluen Chlorbenzen Kresoly Xyleny
Toxické Dobře stripovatelné Lehčí než voda Na vzduchu vytváří hořlavé směsi
Závadné látky – Benzen • Bezbarvá, těkavá, vysoce hořlavá kapalina • Charakteristický zápach • páry na vzduchu vytvářejí výbušnou směs • velmi málo rozpustná ve vodě • Mísitelná s většinou org. rozpouštědel
• Prokázaný karcinogen – leukémie, – rakovina • • • •
jater plic vaječníků prsu
• Vysoce toxický, dráždivý, narkotizující mutagen • Systémově na CNS, krev a játra
Závadné látky – Toluen • Bezbarvá, těkavá, vysoce hořlavá kapalina • Charakteristický zápach • Silně láme světlo • málo rozpustná ve vodě, dobře v alkoholu • Mírně toxický – Inhalací toxičtější než Benzen!!
• Není karcinogen
• Narkotické účinky – – – –
bolesti hlavy závratě ztráty vědomí dráždí trávicí trakt
• Systémově působí na CNS, játra a plíce • Chronická otrava – poruchy paměti – psychomotorické defekty
Závadné látky – Chlorbenzen • • • • • • •
Bezbarvá a těkavá kapalina Charakteristický aromatický zápach Těžší než voda Průmyslové rozpouštědlo V přírodě se nevyskytuje Pomalu biodegraduje Rozpustný v benzenu, etheru, ethanolu a chloroformu • Není karcinogen • Poškozuje játra a ledviny
Závadné látky – Kyanidy CN• •
Bílé krystalické látky s C a N Nejčastější kationty Na a K
• • • •
Neváží se na půdní částice Rozpustné ve vodě, alkoholu S kyselinou uvolňují HCN V metalurgii (pokovování, tvrzení oceli), foto průmyslu, výrobě Nylonu (plastů), výbušnin, chemická extrakce při těžbě Au a Ag Vznikají při splynování uhlí (výroba svítiplynu) spolu s koksem, PAU a dehty
•
– Mohou být i další kovy Pb, Cd,…
• • • •
• • •
Vdechnutím, požitím, dermálně Cyankali (200 mg a konec) Narušují vazbu kyslíku na dýchací enzymy v mitochondriích Roste hladiny oxyhemoglobinu – krev je jasně červená, pokožka růžová Vysoce toxické pro všechny aerobní organismy – Ryby a další vodní organismy
Při požití reaguje s žaludeční kyselinou za vzniku HCN Prvně poškozená je NS – prodloužená mícha
– Únava, bolesti hlavy, hučení v uších, nevolnost - smrt
Závadné látky – Těžké kovy - TK
• Prvky – přechodné kovy, polokovy, aktinoidy, lanthanoidy • Bioakumulační schopnosti • Mohou být biogenními elementy (Cu) • Ale i toxické (Pb) • Be, Cu, Cd, Hg, Pb, Ni, Zn,Cr…
Závadné látky – Kadmium Cd • Lesklý šedobílý kov • V Zn rudách nebo jako minerál Greenockit – CdS • Pokovování, slitiny, akumulátory, barvy • Rozpustnost záleží na pH; v kyselém prostředí rozpustnější • Rozpustné sloučeniny jsou jedovaté • Kovohutě, odpadní vody z povrchové úpravy kovů, keramické závody, tiskárny • Exhalace z fosilních paliv a spaloven plastů, fosfátová hnojiva
• • • •
Kumulace v biomase Inhibuje oxidativní fosforylaci – fotosyntéza Zesiluje toxicitu jiných kovů (př. Zn, Cu) Horečka slévačů – –
• •
•
inhalací par CdO při tavení Cd a jeho slitin váže se v játrech – metabolismus sacharidů
v Japonsku emoc Itai-Itai z rýže - plíce, játra, kosti, hypertenze Chronicky - anémie, odvápnění, zpomalení růstu, zkracování kostí, hubnutí, žloutnutí, vyčerpání, neplodnost mužů Akutně – zvracení, průjmy, křeče žaludku, závratě, bezvědomí, smrt
Závadné látky – Chrom Cr • Lesklý bílý kov, neoxiduje • Spinellovitý chromit, FeO, krokoit, uvarit, pyrop • Pochromování, chromová ocel, ferochrom, nichrom, barvy • III nebo VI mocný • odpadní vody z kožedělného prům., úpravy kovů, textilní prům. • Nebezpečná je zejména VI forma • III forma sorbuje na NL sedimenty
• 0, II a III mocný je netoxický nebo jen málo • VI mocný Cr vytváří silně toxické sloučeniny s karcinogenními vlastnostmi • Kys. aksorbová redukuje Cr+6 na Cr+3 • Cr+6 vyvolává astmatické záchvaty, chronicky pak perforaci nosní přepážky • Akutní otrava vyvolá poškození jater, zažívacího traktu a ledvin
Závadné látky – Měď Cu • červený tažný kov • Ryzí, azurit, ad.. sulfidické rudy • Odpadní vody z úpravy kovů a těžby sulfid. rud • Obsahy ve vodách jsou dané jejich pH, v kyselých vodách je vyšší (až stovky mg.l) • Chem. přípravky na ochranu rostlin
• •
•
•
Algicidní a fungicidní účinky Biogenní prvek (DDD 2-5 mg/den) – Nedostatek – poruchy krvetvorby, fyzická a duševní retardace dětí Nebezpečné jsou soli – Akutní otrava – játra, ledviny, slezina, žaludeční křeče, anémie, koma Smrtelná dávka 10g
Závadné látky – Nikl • Stříbrný tažný kov • Minerály S a As a SiO2 – Nikelin, Milerit, Garnierit a Pyrhotin
• Galvanické pokovování • Výroba slitin • Přirozený obsah ve vodách – jednotky až první desítky µg.l-1 • Zdrojem jsou hutě, odpadní vody z úpraven kovů a spalování nekvalitních olejů
Ni
• Stopový prvek bez známé funkce • Toxický hlavně vodním org. • Potenciální karcinogen • Dermatitidy (Niklový svrab) • Akutní otravy – kašel, závratě, trávicí trakt, ledviny, srdce, smrt • Chronické otravy – alergická reakce pokožky, rakovina plic, nosní přepážky a hrtanu
Závadné látky – Rtuť • Stříbrný tekutý kov • Cinabaryt • Tvoří amalgámy – Na, Ag, Au, Al… • Průmyslové chemikálie, elektronika, svítidla, teploměry, PAU pěny • Polarografie a gravimetrie, fungicidy, metalurgie • Azid rtuťi – třaskavá rtuť
Hg
• Anorganická sedimentuje • Organická bioakumuluje v rybách a houbách • Elementární málo toxická • Hg2+ nejvíce rozpustná • Vdechnutím, dermálním kontaktem • Dimetylrtuť 0,1 ml a konec
Semily a okolí
Semily – Na Rovném
Semily – Na Rovném Expoziční cesta
Ohnisko znečištění
Transportní cesta
Příjemce rizik
Průsaky srážkové vody, výluhy ze skládky a jejich rozpouštění do podzemní vody → transport podzemní vodou → jímání vod studněmi, vrty Průsaky srážkové vody, výluhy ze skládky a jejich rozpouštění do podzemní vody → transport podzemní vodou → povrchové vody, vodní ekosystémy
Obyvatelstvo, zalévání zahrádek – vegetace, hospodářská zvířata, pitná voda, konzumenti plodin – expozice ingescí, dermální a inhalační)
1
Skládka ,,Na Rovném”
2
Skládka ,,Na Rovném”
3
Skládka ,,Na Rovném
Emise plynů a prachu → splachy → lesní ekosystémy
Povrchový tok, živočichové, závlaha přilehlých luk a strání – vegetace, hospodářská zvířata, konzumenti masa - expozice ingescí, dermální a inhalační)
4
Skládka ,,Na Rovném
Přímý kontakt s kontaminovanou zeminou při realizaci zemních prací
Pracovníci při výkopových pracích (prach – expozice ingescí, dermální a inhalační)
Povrchový tok, živočichové, závlaha přilehlých luk a strání – vegetace, hospodářská zvířata, konzumenti masa - expozice ingescí, dermální a inhalační)
Semily – Na Rovném • Rizika – Cl– ? Možnost ohrožení zdroje hromadného zásobování „JÚ Slaná“
• Navržené NO – Monitoring – Revitalizace – Enkapsulace - nerealizováno
• Další lokality – Rozvodna – Skládky Technometry
Další lokality Libereckého kraje • • • • • • • •
A1 a vyšší = 23 lokalit A3 = 8 lokalit 6/2 Mašov - skládka Kokonín – výroby svítiplynu Lomnice nad Popelkou - Technolen Hamr na Jezeře – hlubinná těžba U Stráž pod Ralskem – kyselinová těžba U Nový Bor – Sklárny a ZPA
Děkuji za pozornost
