RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz Ivan Holoubek CHEMIE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ I Environmentální procesy (02) Globální problémy lidstva a životního prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 2 Problémy životního prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 3 Problémy planety a jejich dopady Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 4 Problémy planety a jejich dopady Lokální RegionálníGlobální Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 5 Problémy životního prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 6 Hippocrates (460-377 BC) “Whoever wishes to investigate medicine properly should proceed thus…We must also consider the qualities of the waters, for they differ from one another in taste and weight, so also do they differ much in their quality” So… Hippocrates appreciated the significance of human health in context of the characteristics of the natural environment Chemicals in the environment: nothing new…. C. Janssen Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 7 Cause - effect paradigm: nothing new…. What is there which is not a poison?  All things are poison and nothing without poison.  Solely the dose determines that a thing is not a poison.’ Paracelsus (1493 - 1541) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 8 Biosféra Ekosystém Neživé složky + živé organismy Životní prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 9 Problémy s chemickými látkami v životním prostředí Do 19. století téměř žádné “problémy” v ŽP neexistovaly (výjimky - např. lesy v Británii) Konec 19. a celé 20. století - velký rozvoj lidského poznání a aktivit “vědecko-technická revoluce” Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 10 Jaké PROBLÉMY v ŽP působí člověk svojí činností ? 1) Katastrofy Kyselé důlní znečištění - Španělsko Ropné znečištění –Peru Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 11 Jaké PROBLÉMY v ŽP působí člověk svojí činností ? 1) Katastrofy - požáry O O Clx Cly O Clx Cly Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 12 1) Katastrofy 2) „Rychlé“ změny krajiny s místním dopadem Jaké PROBLÉMY v ŽP působí člověk svojí činností ? Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 13 Zdroje  Jsme kriticky závislí na zemských zdrojích, abychom mohli udržet „moderní život“ (minerály, horniny, kovy, energie, půda, voda).  Zemské zdroje jsou omezené. Jeden z důsledků Země jako uzavřeného systému. Některé z nich jsou obnovitelné (voda), jiné neobnovitelné (rudy, ropa).  Se zdroji je možné nakládat šetrně. V dohledné budoucnosti pravděpodobně nevyčerpáme zdroje. „Neplatíme“ plnou cenu – dopady do životního prostředí, omezujeme jejich dostupnost pro další generace. Jámový důl na měď Bingham v Utahu (4 km průměr, 800 m hloubka). Hlušina v okolí uhelného dolu Mulla v Coloradu. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 14 1) Katastrofy 2) Změny krajiny s místním dopadem 3) „Rychlé“ změny s celosvětovým dopadem Jaké PROBLÉMY v ŽP působí člověk svojí činností ? Radioaktivní znečištění - Chernobyl Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 15 Černobyl, havárie 24. dubna 1986 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 16 1) Katastrofy 2) Změny krajiny s místním dopadem 3) Změny s celosvětovým dopadem 4) Pomalé a postupné uvolňování škodlivin Jaké PROBLÉMY v ŽP působí člověk svojí činností ? Plynárna Petrochemická rafinerie Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 17 1) Katastrofy 2) Změny krajiny s místním dopadem 3) Změny s celosvětovým dopadem 4) Pomalé a postupné uvolňování škodlivin Jaké PROBLÉMY v ŽP působí člověk svojí činností ? Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 18 Chemické znečištění prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 19 Kontaminovaná místa POPs Surface water Wastewater Treatment Plant Agriculture Domestic Sources Transportation Landfill & non-recycled waste Industrial Pollution Soil Groundwater Biosolids Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 20 Odpady  Lidská činnost produkuje odpadky. Je v principu nemožné využívat zdroje a neprodukovat odpady.  Není k dispozici místo, kam by bylo možné odpady „uklidit“ – důsledky Země jako uzavřeného systému.  Lidé se stali geologickou silou, se kterou je nutné počítat. Protože člověk přemísťuje každý rok obrovská množství materiálů, výrazně zasahuje do biogeochemických cyklů, stal se významným činitelem geologických změn i na globální úrovni. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 21  Bodové  Plošné Zdroje kontaminace prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 22 Typický gradient znečištění Vzdálenost Koncentrace “Hot spot” Zřeďování Disperse Degradace Solution of pollution is not dilution Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 23 Dálkový transport aerosolů a plynů Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 24  Nebezpečné procesy existovaly vždy (záplavy, zemětřesení, vulkanické erupce – přirozené).  Jsme antropocentričtí – za nebezpečné považujeme jen ty procesy, které mají přímý negativní dopad na člověka.  Některé neovlivnitelné (vulkanické erupce), některé ovlivnitelné (záplavy). Nová kategorie – technologická nebezpečí.  Riziko – je vždy přítomno ve vzájemném vztahu člověkplaneta (změny klimatu, rychlosti zvětrávání …). Nebezpečné procesy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 25 Geologické procesy, které označujeme jako „nebezpečné“, probíhaly na Zemi po celou dobu jejího vývoje. Geologické procesy, které ovlivňují lidský život, mohou být:  nenápadné ale také výrazné  užitečné ale také zhoubné Nebezpečné geologické procesy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 26 Geologická nebezpečí  zemětřesení  vulkanické erupce  záplavy  sesuvy (patří mezi přírodní nebezpečí spolu s nálety sarančat, ohni, tornády) Doba účinku:  Krátkodobá – zemětřesení, tornáda (vteřiny)  Dlouhodobá – sucha (až desetiletí) Technologická nebezpečí – radon, azbestová vlákna, rtuť, uhelný prach (člověkem vybudované prostředí) Antropogenní nebezpečí – kyselé deště, kontaminace povrchových a podzemních vod, ochuzení ozonové vrstvy (probíhá v přírodním prostředí, způsobeno člověkem) Dopady:  primární: pochází od samotné události (záplavy, cyklony, zemětřesení)  sekundární: pochází z nebezpečných procesů, které jsou spojeny s hlavní událostí, ale nejsou jí přímo způsobeny (hořící les zapálený lávovým proudem, požáry domů způsobené hořícím plynem z plynového vedení rozrušeného zemětřesením)  terciární: dlouhodobé efekty (ztráta divoké zvěře nebo změna koryt řek v důsledku záplav, změna topografie a reliéfu v důsledku zemětřesení) Geologická nebezpečí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 27 Geologická nebezpečí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 28 Máme schopnost tuto planetu zničit ! Avšak máme také schopnost ji zachránit !! Gro Harlem Brundtlandová Problémy životního prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 29 Rozvoj vědy a techniky  prodloužení života  zvýšení jeho pohodlí  vyšší civilizační a kulturní úroveň Nerovnoměrné rozdělení celoplanetárního produktů 1/4 celoplanetární populace – vysoce ekonomicky rozvinuté, industrializované země Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 30 WHO (World Health Organisation) – Zdraví pro všechny – všichni pro zdraví  1 mld obyvatel (ca 1/5) – chudoba, podvýživa, choroby  průměrná doba života: - průmyslově vyspělé země – 70 let - rozvojové země < 50 let  rozvojové země – počet úmrtí živě narozených dětí do 1 roku života - průmyslově vyspělé země – 5 – 20 - rozvojové země - 200  ženy ve většině chudých zemí – 200-krát vyšší riziko úmrtí během těhotenství a porodu  každý den umírá 40 000 dětí hlady nebo jeho následky Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 31  Rozvoj vědy a techniky - Prométheovský komplex  Pozitivní, ale i negativní stránka vědy – celoplanetární charakter  Vztah člověka a přírody - antagonismus či harmonie ? Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 32  ohrožení života zbraněmi hromadného ničení  technicko - ekonomický aspekt – vyčerpávání přírodních zdrojů umocněné nárůstem populace  problémy životního prostředí – znečištění prostředí, narušení rovnováhy člověk – příroda  problém civilizačních nemocí vyvolaných civilizačním procesem  společensko-politický aspekt vycházející z otázky jak řešit předchozí problémy 5 základních aspektů globální krize Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 33 Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 34 Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 35 Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 36 Příznaky environmentální krize / I  Populační nárůst – počet obyvatel planety vzrostl od počátku průmyslové éry osmkrát  Využívání přírodních zdrojů – průmyslová produkce vzrostla více než stokrát od počátku století  Změny habitatů – za posledních 200 let bylo vykáceno více než 6 000 000 km 2 lesů  Eroze půdy – zátěž sedimentů půdní erozí vzrostla třikrát ve velkých řekách a osmkrát u malých řek během posledních 200 let Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 37  Vodní zdroje – využívání vodních zdrojů vzrostlo ze 100 na 3 600 km3 ročně během posledních dvou století  Znečištění ovzduší – antropogenní aktivity od poloviny 18. století vedla k více než dvojnásobnému zvýšení atmosférických koncentrací CH4, zvýšení koncentrace CO2 o 27 % a významnému narušení ozónové vrstvy  Znečištění vod – antropogenní aktivity vedly k dvojnásobnému zvýšení přírodních emisních rychlostí As, Hg, Ni a V, trojnásobnému u Zn, pětinásobnému u Cd a osminásobnému zvýšení u Pb. Příznaky environmentální krize / II Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 38 Globální problémy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 39 Prostorové a časové aspekty chemického znečištění prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 40 Prostorové a časové aspekty environmentální toxikologie Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 41 Globální problémy životního prostředí / I  ubývání tropických deštných pralesů  zmenšování druhové diversity a vymírání živočišných a rostlinných druhů  pozvolné rozšiřování druhů mutací  dopad období sucha a povodní na prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 42  kyselá atmosférická depozice  klimatické změny v důsledku zvyšujícího se obsahu CO2 v ovzduší  narušování ozónové vrstvy  zvládnutí nebezpečných chemikálií a odpadů  ztráta produktivity půdy v důsledku zasolení  „populační bomba“ a urbanizace Globální problémy životního prostředí / II Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 43 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 44  současná a budoucí potřeba energie  rozšiřování pouští  zvládnutí patogenů z lidských výkalů  obhospodařování říčních povodí  ochrana mořského prostředí  nedostatek palivového dříví Globální problémy životního prostředí / III Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 45 Chemické látky a interakce Chemické látky Struktura Chemické reakce Biologické účinky Humánní a ekologická rizika Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 46 Chemická látka Vstup do prostředí Osud v prostředí Účinek na prostředí Účinek na živé organismy Chemické látky v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 47 Chemické látky v prostředí • Směs přírodních CHL • Jejich transformační a degradační produkty Přírodní CHL • Směsi antropogenních látek • Jejich transformační a degradační produkty Antropogenní CHL • Kontaminanty • Jejich transformační a degradační produkty Environmentální směs O OCl Cl Cl Cl CCl Cl CCl3 H Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 48 Chemická látka Vstup do prostředí Osud v prostředí Účinek na prostředí Účinek na živé organismy Chemické látky v prostředí CCl Cl CCl3 H Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 49 Chemická látka Vstup do prostředí Osud v prostředí Účinek na prostředí Účinek na živé organismy Chemické látky v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 50 Kontaminanty mohou vstupovat do životního prostředí mnoha cestami. Jejich další chování závisí na mnoha faktorech:  Rychlost rozkladu  Doba zdržení v daném rezervoáru  Mechanismus transportu  Interakce s dalšími kontaminanty a látkami Rozpad a rozklad:  Chemická stabilita  Biodegradace  Persistentní látky – 239Pu: poločas rozpadu 24 000 let  Biokoncentrace - DDT Chování kontaminantů v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 51 Chemická látka Vstup do prostředí Osud v prostředí Účinek na prostředí Účinek na živé organismy Chemické látky v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 52 Chemická látka Vstup do prostředí Osud v prostředí Účinek na prostředí Účinek na živé organismy Chemické látky v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 53 Výskyt v prostředí = potenctiální možnost transferu do lidského organismu. Je nutné stanovovat celoživotní expozici včetně prenatálního období. Vlivy na zdraví se mohou porjevit v pozdějším věku. Celoživotní expozce Toxikologicky významné látky kolem nás Pesticidy Zplodiny spalovacích procesů Prostředky osobní péče (PCP) Obaly Těhotenství Dětství Reprodukční věk Střední věk StáříPuberta Expozice Odpady SUNSCREENS Textil Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 54 The Chemical Universe Potenciální chemický vesmír Známé látky – více než 120 000 000 chemických látek Potenciálně existující látky  existující a identifikované chemické látky  existující a ještě neidentifikované chemické látky  látky, které by mohly být potenciálně syntetizovány a přidány ke známému, stále se rozšiřujícímu množství již existujících látek 1060 látek (C, N, O, S)  rozšíření na další heteroatomy (například P a halogeny), množství možných struktur přesahuje naší představivost Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 55 Známé látky:  Více než 120 milionů chemických látek (org. + anorg.)  Více než 62 milionů sekvencí  Indexovány v CAS Registry  ca 12 000 látek !!! denně Komerčně dostupné látky - ca 14 milionů ca 250 000 látek bylo/je celosvětově regulováno To je pouze 1.8 % z komerčně dostupných látek a méně než 0.5 % ze známého množství chemických látek The Chemical Universe Známý chemický vesmír Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 56 Metabolity Farmaceutika antibiotika, betablokátory, anti-epileptika, analgetika) ~ 50 000 produktů, ~ 2 900 účinných látek Prostředky osobní péče (kosmetika, parfémy (~300), látky pro barvení a úpravu vlasů, UV-filtry) (n=???) Pesticidy (herbicidy, insecticidy,fungicidy…) ~ 1 004 registrovaných účinných látek) Průmyslové chemikálie ( ~ 80 000 registrovaných US EPA, ~ 4 000 neurotoxinů) Tenzidy, detergenty (~ 800 látek) Chemické látky v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 57 Osobní kosmetika Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 58 What are hazardous substances ? „Hazardous substances” means substances or group of substances that are toxic, persistent, and liable to bio-accumulate, and other substances or groups of substances which give rise to an equivalent level of concern. (Water Framework Directive, EU) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 59  Průmyslové chemikálie  Zemědělské chemikálie  Polutanty globálního dopadu – CFCs, POPs, těžké kovy, radionuklidy, částice  Farmaceutika a prostředky osobní péče  Látky modulující endokrinní systém  Metabolity, degradační produkty  Částice, nanočástice Chemické látky v prostředí Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 60 POPs (Persistent organic polutants) God created 90 elements, man round 17, but Devil only 1 – chlorine (Otto Hutzinger)  The group of most fascinating pollutants (Kevin C. Jones)  Ghost of the past (Terry Bidleman) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 61 Chemické látky - > 120 000 000 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 62 Summary of chemical problems Chemical world POPs Products Wastes Contaminated sites Remediation Primary releases – A, W, S, B Secondary contamination – A, W, SED, S, B Production, use EFFECTS, IMPACTS, RISKS Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 63 Víc a víc chemických látek Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Carbon dioxide (CO2) + + Product of combustion (power generation, transport), aerobic fermentation, industrial processes. Global warming (Greenhouse effect) A + Explanation of abbreviations Definition of chemicals: The Context column gives information about the applications of chemicals and sources of release to the environment. Source: ++ predominant, + source of Main environmental problems: Brief overview of main problems in all parts of environment connected with this substances or mixture Main compartment: Connected with this effect – can be one or one predominant or more (for example acidification affected all abiotic and biotic compartments) (A – air, W – water, S – soil, B – biota including man or can be B – wildlife, H – human) Scale of effects: Main level(s) of effect(s) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 64 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Carbon dioxide (CO2) + + Product of combustion (power generation, transport), aerobic fermentation, industrial processes. Global warming (Greenhouse effect) A + Methane (CH4) ++ + Anaerobic fermentation, emissions of natural gas, coalseam emissions. Global warming (Greenhouse effect) A + Carbon monoxide (CO) ++ + Product of incomplete combustion, for example in transport vehicles Tropospheric ozone formation, indirect effects on CH4 and O3 + Sulfur dioxide (SO2) + + Results from sulfur present in fuels. Acidification, aerosols formation, short term cooling (SO4 2-) A, W, S, B, H + + Nitrogen oxides NOX (NO + NO2) + + Produced from atmospheric nitrogen in combustion processes, and released from some industrial processes. Acidification, eutrophication, greenhouse effects, smog, tropospheric ozone formation, short term cooling (NO3 -), aerosols formation A, W, S, B, H + + Nitrous oxide (N2O) ++ + Produced by soil bacteria notably from nitrogenous fertilizers. Ozone depletion, greenhouse effects, smog A + + + Ammonia (NH3) ++ + Produced by anaerobic respiration, for example in sewage treatment. Acidification, eutrophication, aerosols formation + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 65 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Ozone (O3) ++ + Produced from nitrogen oxides and volatile organic compounds in the troposphere. Smogs, troposheric formation A, B, H + + + Particulate matter ++ + Industrial processes and transport emissions. Short-term cooling, aerosols formation, health effects, longrange transport A, H + + Volatile Organic Compound s (VOC) ++ + Solvent emissions, products on incomplete combustion, vegetation emissions Smogs, aerosols formation, indirect effects on CH4 and O3 A, H + + + Chlorofluor o-carbons (CFCs) (+) ++ Formerly in wide use as refrigerants, foaming agents and aerosols, now largely phased out and replaced by hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) and hydrofluorocarbons (HFCs). Ozone depletion, long-range transport, global warming A, B, H + + Nitrate (NO3 -) + ++ Sourced from nitrate fertilizers and released into the environment. Acidification, eutrophication W, H + + Phosphate (PO4 3-) + ++ Sourced from phosphate fertilizers and released into the environment. Eutrophication W, H + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 66 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Heavy metals ++ + Released from industrial processes including mining and processing of metal ores. Health and wildlife effects, longrange transport A, W, S, B, H + + + Mercury + ++ Mercury metal released during coal combustion, also artisanal mining, and converted to fatsoluble methyl and dimethyl mercury in the environment. Health and wildlife effects, longrange transport A, W, S, B, H + + + Cadmium + ++ See heavy metals (above). Also present in some phosphate fertilizers, and taken up by crops such as potatoes. Health and wildlife effects W, S, B, H + + Lead + ++ Leaded fuels phased out, and 85% of lead-acid batteries are recycled, but some sues persist. Contaminated sites remain. Lead paints still used in some places. Health and wildlife effects (A), W, S, B, H + + Arsenic + ++ Formerly widely used as pesticides, resulting in contaminated legacy sites. Released in mining and smelting operations. Health and wildlife effects W, S, B, H + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 67 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Radionucli des + ++ Released in mining and processing of uranium ores, nuclear power station operation and disestablishment. Some medical uses . Health and wildlife effects W, S, B, H + + + Organomet allic compounds + ++ The most common examples are butyl tin compounds used as marine anti-foulants. Health and wildlife effects W, S, B, H + + Nutrients + + Commonly released from food processing operations and poorly-managed food wastes leading to landfill leachates. Eutrophication W, S, B, H + + + Biologically easy degradable chemicals + + Detergents and other surfactants, for example. Eutrophication W, S, B, H + + Oil pollution + ++ While major spills draw attention, there is ongoing leakage of petroleum hydrocarbons into the environment from oil-recovery operations, and uses such as lubrication of transport vehicles. Health, wildlife, ecosystems effects, exchange of surface properties W, S, B, H + + + Surfactants ++ Resistant (‘hard’) detergents and other surfactants. Health and wildlife effects, alteration of surface properties W, B, H + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 68 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Surfactants ++ Resistant (‘hard’) detergents and other surfactants. Health and wildlife effects, alteration of surface properties W, B, H + + Pesticides ++ Agricultural uses release pesticides into the environment, and domestic use can also expose people to hazardous material. Health, wildlife and ecosystems effects A, W, S, B, H + + + Persistent Organic Pollutant pesticides ++ Chemicals such as dieldrin, heptachlor, hexachlorocyclohexane (HCH) and other organochlorines have been banned under the Stockholm Convention but legacy quantities remain. Use of DDT is restricted under the Convention. Health, wildlife and ecosystems effects, long-range transport A, W, S, B, H + + + Polycyclic aromatic hydrocarbo ns (PAH) + + These substances are components of natural petroleum but are also produced from other hydrocarbons during combustion processes. Many are carcinogenic. Health, wildlife and ecosystems effects, long-range transport A, W, S, B, H + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 69 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Polychloro -biphenyls (PCBs) ++ Used as insulating and heat transfer fluids and plasticizers, now being phased out under the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants. Health, wildlife and ecosystems effects, long-range transport A, W, S, B, H + + + Polychloro dibenzodi oxins and –furans (PCDDs/ Fs) + ++ Produced during many combustion processes, released to the environment and bioaccumulated mainly from foods. Steps taken under the Stockholm Convention have seen great reductions in emissions. Health, wildlife and ecosystems effects, long-range transport A, W, S, B, H + + + Brominate d flame retardants (BFRs) ++ Many such compounds in use. Some are problematic because of transport, bioaccumulation and toxicity and have been banned under the Stockholm Convention. Health, wildlife and ecosystems effects, long-range transport A, W, S, B, H + + + Perfluoro- octane sulfonic acid (PFOS) ++ Major use in electroplating of metals but also released during environmental degradation of other industrial products such as surface active agents. Health, wildlife and ecosystems effects, long-range transport A, W, S, B, H + + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 70 Chemical (substance or mixtures) Source Context Main environmental problems Main compartment Scale of effects Natural Anthropogenic Global Regional Local Pharmace uticals ++ Many pharmaceuticals are discharged with human wastes into sewage systems and have been detected in water ways and water treated for drinking. Health, wildlife and ecosystems effects W, S, B, H + + Veterinary drugs ++ Veterinary drugs are released to the environment in the same ways as pharmaceuticals. Health, wildlife and ecosystems effects W, S, B, H + + Personal care products ++ Chemicals in personal care products, like pharmaceuticals, are discharged to wastewater and sewage systems. Health, wildlife and ecosystems effects W, S, B, H + + Endocrine disrupting agents ++ Chemicals such as phthalate plasticizers, bisphenol A (plastic component) and alkylphenols (in detergents) have been shown in laboratory studies to disrupt endocrine hormone systems. Health, wildlife and ecosystems effects W, S, B, H + + + Víc a víc chemických látek Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 71 Vybrané problémy chemického znečištění prostředí/I Ovzduší:  Znečištění městského ovzduší  Regionální znečištění ovzduší včetně kyselé depozice  Nebezpečné nebo toxické vzdušné polutanty  Radon ve vnitřním prostředí  Znečištění vnitřního prostředí jiné než radon  Radiace jiná než radon  Narušení ozónové vrstvy (freony, NO…)  Globální klimatické změny (CO2, freony, CH4, N2O) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 72 Vybrané problémy chemického znečištění prostředí/Ia Ovzduší:  Radon ve vnitřním prostředí  Znečištění vnitřního prostředí jiné než radon Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 73 Voda:  Vypouštění průmyslových odpadních vod z bodových a plošných zdrojů do povrchových vod  Kontaminovaný kal  Znečištění moří a oceánů z různých zdrojů  Znečištění mokřadů  Znečištění pitné vody chemicky, biologicky, radiačně  Znečištění podzemních vod průsakem ze skládek, septiků, splachem ze silnic, vrtů, podzemních nádrží  Nehody vedoucí ke kontaminaci vod  Ropné znečištění hydrosféry Vybrané problémy chemického znečištění prostředí/II Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 74 Voda: Vybrané problémy chemického znečištění prostředí/IIa Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 75 Půda:  Používání pesticidů a dalších agrochemikálií  Spad z atmosféry  Používání kontaminované vody k závlahám Používání kontaminovaných kalů z ČOV Nové toxické chemikálie Geneticky modifikované organismy Vybrané problémy chemického znečištění prostředí/III Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 76 Cíle a směry  interakce jsou mnohem složitější a dynamičtější než jsme byli ochotni připustit  biologicky důležité chemické látky velmi rozsáhle cyklují rezervoáry  klima je velmi těsně svázáno s oceánickou a atmosférickou cirkulací  člověk je významným činitelem geologických změn  musíme studovat Zemi spíše v celku jako biofyzikální systém než jako souhrn jednotlivých fragmentů Teprve nyní začínáme chápat, že: Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 77 Pro úspěšnou budoucnost potřebujeme  zjemnění a prohloubení znalostí o Zemi jako celém systému  zvládnout praktický užitek z prostředí bez jeho ohrožení  umět rozlišit mezi změnami vyvolanými člověkem a přirozeným během věcí  umět předvídat dopady obou  zvýšit význam vědeckého poznání a závěrů pro ty, kteří přijímají rozhodnutí (politici, ekonomové a nakonec všichni občané) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 78 Budoucnost planety Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 79 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 80 Nenechme se klamat povrchy v hloubkách je veškerý zákon Rainer Maria Rilke Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 81 Aby někdo, kdo ví, že něco jest, také rozuměl, co to jest, k tomu jest nutno nahlédnouti v příčiny a důkladně je zkoumati. J. A. Komenský Východiska Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 82 Vědecké zkoumání jevů má dva základní cíle – předvídání a užitečnost. D. I. Mendělejev All model are wrong, but some of them can be usefull Čím lépe matematické zákony popisují realitu, tím jsou méně přesné, a čím jsou přesnější, tím hůře popisují realitu. Albert Einstein Přístupy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 83 "EKOLOGIE NENÍ VĚDA. S VĚDOU NEMÁ NIC SPOLEČNÉHO, JE TO IDEOLOGIE." (24. 4. 1995, Aula UP v Olomouci) „JÁ BYCH SE VSADIL, ŽE JSEM PŘEČETL STOKRÁT VÍC O EKOLOGICKÝCH TÉMATECH NEŽ JAKÝKOLIV EKOLOG O EKONOMII.“ (MF Dnes, 20.9. 2006) „ŽÁDNÉ NIČENÍ PLANETY NEVIDÍM, NIKDY V ŽIVOTĚ JSEM NEVIDĚL A NEMYSLÍM, ŽE NĚJAKÝ VÁŽNÝ A ROZUMNÝ ČLOVĚK BY TO MOHL ŘÍCI.“ (odpověď "pana profesora" na otázku zda nevěří, že si ničíme svoji planetu, HN, 9. 2. 2007) Přístupy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 84 „ŽÁDNÉ NIČENÍ PLANETY NEVIDÍM, NIKDY V ŽIVOTĚ JSEM NEVIDĚL A NEMYSLÍM, ŽE NĚJAKÝ VÁŽNÝ A ROZUMNÝ ČLOVĚK BY TO MOHL ŘÍCI.“ (odpověď "pana profesora" na otázku zda nevěří, že si ničíme svoji planetu, HN, 9. 2. 2007) Přístupy Kyselé důlní znečištění - Španělsko Radioaktivní znečištění - Chernobyl Ropné znečištění –Peru Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 85 The Truth is Out There Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 86 The Truth is Out There