RECETOX, Masaryk University, Brno, CR
holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz
Ivan Holoubek
Chemie životního prostředí II –
Znečištění složek prostředí
Pedosféra
(05)
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Ätlumí nepříznivé vlivy využití i obhospodařování půd a vlivu průmyslu, dopravy a sídelních
aglomerací:
Üfiltrační funkce – znečišťující látky jsou půdou mechanicky zadržovány – hlavně částice pod 2 mm –
ty mohou být důležité při zasakování vody,
Üpufrovací funkce – rozpustné látky jsou imobilizovány adsorpcí na půdu nebo tvorbou nerozpustných
sraženin; vysokou pufrovací schopnost mají půdy s vysokým obsahem organické hmoty, jílových částic
a oxidů Fe, Al,
Ütransformační funkce – určena především aktivitou mikrobiální složky – mineralizace; oxidace,
redukce, biomethylace, fotodestrukce na povrchu,
Äreceptor škodlivin – sorpční, retenční a transportní procesy – imobilizace, snížení
biodostupnosti, degradace.
Pedosféra

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Akumulační a transformační funkcí půd
ÄJe přirozenou funkcí půd do určité míry akumulovat různorodé látky vznikajíce v přírodním
prostředí
ÄLátky vstupující do půd se v ní zúčastňují různých chemických, fyzikálních anebo mikrobiologických
procesů - ty ovlivňují jejich další mobilitu a toxicitu
ÄChemické látky se z půdy dostávají do těl rostlin a živočichů hlavně v podobě iontů (např. Cd2+)
rozpuštěných v roztoku; proto se o kontaminaci ŽP hovoří stylem: “kontaminace je způsobená
mobilními formami např. As”
ÄRozpustnost = mobilita à potenciální riziko šíření znečistění i toxického účinku na organizmy

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Procesy ovlinující chemické složení půd
ÄRozpouštění/srážení
ÄOxidace/redukce
ÄSorpce/desorpce
ÄNitrifikace/denitrifikace
ÄTvorba komplexních sloučenin
ÄÚnik (potenciálně toxických) prvků do atmosféry (vytěkáním)
ÄAkumulace/odbourávání (degradace) organických látek v půdě, případně jejich chemická transformace

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Ähuminifikace
Ämineralizace
Äfiltrace
Äsorpce
Äoxidace
Äredukce
Ämikrobiální aerobní a anaerobní procesy
Samočistící schopnost půdy

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Chování polutantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Pohyb látek v krajině

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Mechanismy vazeb polutantů v půdách
Fyzikální:
Äsorpce (kovy, karbamáty..)
Äiontová výměna
Äzměna produktů rozpustnosti
Chemické:
Äkovalentní nebo chelátové (Cu2+, Fe2+..)
Äiontové (Ca2+, Mg2+, Zn2+..)
Äorganické látky
Äsrážecí reakce
Biochemické:
Äzabudování nízkomolekulárních organických molekul do málo reaktivních makromolekul
Ämikrobiální rozklad – metabolismus, kometabolismus
Äbiomethylace

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Sorpce – rychlá - dočasná inaktivace – desorpce, biodegradace – pomalá - trvalá.
Prvky – mobilita je dána vzájemnými vztahy mezi sorpčními procesy na jílových minerálech, humusu,
hydratovaných oxidech (Fe, Mn, Al) a hydrotermickými podmínkami dané lokality včetně aktivní půdní
mikroflóry na straně druhé.
Mechanismy vazeb polutantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Dynamika procesů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Vztah mezi zdroji znečištění a receptory

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Přechod potenciálně toxických prvků z půdy do lidského organismu

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Prvky přítomné v lidském těle

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Zdroje znečištění půd:
ÄGeogenní – mateřské horniny
ÄVulkanická činnost
ÄPedogenní – redistribuce v půdách, zakoncentrování
ÄAntropogenní – nejrůznější antropogenní aktivity
-
Vnášení do půd:
Z přírodních zdrojů
ÄDepozice z atmosféry
ÄPřírodními vodami
Antropogenní:
ÄNepřímo atmosférickou depozicí
ÄPřímé vstupy do půd
ÄKontaminovanými vodami
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Zdroje:
Atmosférická depozice:
ÄSpalování fosilních paliv (S, N)
ÄAutomobilová doprava (Pb, Pt, PAHs)
ÄTěžba rud a jejich úprava
ÄMetalurgie (kovy)
ÄChemický průmysl (Hg, organické polutanty)
ÄSpalovny odpadů (PCDDs/Fs)
ÄRadioizotopy z havárií reaktorů a testování jaderných zbraní
ÄLesní a prérijní požáry, antropogenní požáry (popílek, PAHs)
ÄDálkový transport
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Zemědělství:
ÄHerbicidy (2,4-D; 2,4,5-T)
ÄInsekticidy (DDT, HCB)
ÄFungicidy (Cu, Zn, Hg..)
ÄAkaricidy
ÄHnojiva (Cd, U z fosforečnanů)
ÄHnůj
ÄVápnění půd
ÄZávlahové vody
ÄKoroze a oděr zařízení
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Likvidace odpadů:
ÄZemědělské (kovy, pesticidy)
ÄKaly z ČOV (kovy, PAHs, PCBs, PCDDs/Fs)
ÄKomunální
ÄDůlní (kovy)
ÄPopílky
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Průmyslové zdroje:
ÄPlynárny
ÄChemický průmysl
ÄEnergetika
ÄPetrochemie
ÄTextilní průmysl
ÄTěžba
ÄMetalurgie – primární i sekundární
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Nehody:
Äkoroze kovových konstrukcí
Äošetřování dřeva
Äúniky podzemních skladovacích tanků
Äsportovní aktivity
Äválečné akce
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Vlivy půdní kontaminace:
Äpřímá konzumace kontaminované půdy
Äinhalace prachu a těkavých látek z kontaminovaných půd
Äpříjem rostlinami a následná kontaminace potravních řetězců
Äfytotoxicita
Älikvidace kontaminovaných budov a zařízení
Äpožáry a výbuchy
Äkontaminace vody
Znečištění půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Zdroje vstupu potenciálně rizikových prvků do půd
ÄPřírodní: geologické podloží, jeho mineralogický, resp. geochemický charakter, podzemní voda,
sopečná činnost
n
ÄAntropogénní: emise / imise, hnojiva, pesticidy (herbicidy, insekticidy, fungicidy, rodenticidy),
průmyslové odpady -  popílky (spalovny odpadů, tepelné elektrárny), kaly (z čistíren odpadních
vod), důlní odpady (těžba, zpracování, tavení), dnové sedimenty

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Faktory ovlivňující biogeodynamiku stopových prvků v půdě

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Geologické podloží jako přirozený zdroj potenciálně rizikových prvků pro půdy
ÄMinerály obsahující rizikové prvky (např. sulfidy) - primární minerály vznikly v odlišných
teplotně-tlakových podmínkách v porovnání s těmi, které jsou typické pro půdy a povrch země (25°C,
atmosférický tlak ≈ 100 kPa)
n
ÄV hypergenní zóně (t.j. i v půdách) jsou nestabilní, následkem čehož se rozpouštějí (zvětrávají -
hydratace, hydrolýza, oxidace/redukce, ...) à  tvorba potenciálně toxických produktů à vstup do půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Geologické podloží jako přirozený zdroj potenciálně rizikových prvků pro půdy
ÄExterní parametry prostředí ovlivňující rychlost zvětrávání:
n
vpůsobení klimatických - atmosférických faktorů (teplota, množství a chemické složení vod),
vreliéf krajiny, ve které se nachází potenciálně riziková látka,
vpropustnost půdních vrstev a geologického podloží à určují např. zda v půdě budou převládat
oxidační nebo redukční podmínky resp. kolik srážkové / povrchové vody přijde do kontaktu s
potenciálně toxickým materiálem

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Původ potenciálně rizikových prvků (PRP) v horninách
ÄJsou obsažené v různých minerálech, které jsou určitým charakteristickým způsobem distribuované v
zemské kůře - potenciálně rizikové prvky (stejně i minerály) se vyskytují spolu v určitých
asociacích à jejich obsahy navzájem korelují
n
ÄDůvodem obsahu PRP v některých horninách a minerálech je tzv. izomorfní nahrazování iontů určitých
prvků jinými, na základě podobného iontového poloměru. Už zmíněné sulfidické rudy se z uvedeného
důvodu vyznačují vyšší obsahem potenciálně toxických prvků.

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Původ potenciálně rizikových prvků (PRP) v horninách
Ä(Geo)chemická příbuznost prvků (např. mezi Cd a Zn anebo Sr a Ca, případně As a P) spočívá kromě
podobného iontového poloměru, i v podobné hodnotě elektronegativity, což vede k jejich společnému
výskytu ne jen v sulfidech ale i v jiných minerálech, např. karbonátech.
Ä
ÄPRP nahrazují v silikátech kationty. Běžná je např. substituce Mn2+ za Fe2+vo feromagnetických
minerálech, Ni2+ za Fe2+ v pyritech, Ni2+ a Co2+ za Mg2+, Cr3+ za Fe3+ a Cr6+ za Al3+ v minerálech
bazických a ultrabazických hornin.

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Odolnost silikátových minerálů (obsažených ve
vyvřelých horninách) vůči zvětrávání Bowenovo schéma
Bowen_eng.jpg

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Obsah rizikových prvků v horninotvorných minerálech a půdotvorných substrátech (nesilikátové
minerály)
nNesilikátové minerály - karbonáty, ale z pohledu možné kontaminace ŽP jsou významné zejména:
nRudné minerály, např.:
ÄSulfidy: pyrit (FeS2), galenit (PbS), sfalerit (ZnS), chalkopyrit (CuFeS2), nikelín (NiAs),
cinabarit (HgS), antimonit (Sb2S3), arzenopyrit (FeAsS)
ÄSulfosoli: pyrargyrit (Ag3SbS3), tetraedrit (Cu12Sb4S13)
ÄNěkteré oxidy: kuprit (Cu2O), uranit (UO2), ceruzit (PbCO3), malachit (Cu2CO3)
nZ pohledu kontaminace půd stojí za zmínku fosforečnany, arseničnany a vanadičnany: chemická
podobnost mezi As a P à některé fosfáty (hnojiva) mohou obsahovat As
nPro kontaminaci ŽP je z praktického hlediska důležitým aspektem právě výskyt určitého zrudnění
(geochemické anomálie) v oblasti

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Stabilita rozpustěných minerálních forem v roztocích - pH-Eh(pe) diagramy
ÄPoskytují informaci o tom jaká chemická forma výskytu určitého prvku bude při určitých pH-Eh
hodnotách stabilní - diagramy napovídají co je možné očekávat
ÄNeposkytují informace o rychlosti jakou může proběhnout chemická reakce a dochází tak ke změně
jedné formy na druhou
ÄNezohledňují činnost mikroorganismů, které se na oxidačně-redukčních transformacích chemických
látek v přírodě také účastní
ÄPlatí pouze pro roztoky
ÄPro sestavení Eh-pH diagramu je důležité rozhodnutí, které  komponenty do uvažovaného systému
(soustavy) začlenit.
n

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Stabilita různých chemických forem obsahujících rizikové prvky
Ox.:  arseničnanový aniont, arseničnany železa, sorpce na Fe oxidy
Red.: nedisociovaná kyselina arsenitá - minimální sorpce
Red. S2-: při redukci síranů srážení nerozpustných   sulfidů trojmocného arsenu
Eh-pH diagram systému
As-Fe-S-H2O

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Půdní vlastnosti ovlivňující toxicitu, mobilitu potenciální těžkých kovů a závažnost kontaminace
nVliv oxidačně-redukčních reakcí à změna mocenství à rozdílná míra toxicity
ÄNapř. Cr6+ je mobilnější  a mnohem toxičtější než Cr3+ (10 až 100 násobně)
ÄFe2+ je mobilnější a toxičtější než Fe3+
ÄAs3+ je toxičtější v porovnání s As5+
ÄAkutní toxicita sloučenin arsenu klesá v pořadí:
nAsH3 > As3+ > As5+ > CH3AsO(OH)2 > (CH3)2AsO(OH) > [(CH3)3AsCH2COOH]+, [(CH3)3AsCH2CH2OH]+,
(CH3)3AsO
ÄMobilita - toxicita jednotlivých forem As klesá podle následovně:
nAs3+ > CH3AsO(OH)2 = (CH3)2AsO(OH) > As5+
nDalšími důležitými parametry (kromě pH a Eh) jsou např. kationtová výměnná kapacita (KVK), obsah
oxidů Fe a Mn, obsah organické hmoty, karbonátů a jílových minerálů. Určitý vliv mohou mít
klimatické faktory jako např. srážky, evaporace nebo příjem látek rostlinnými případně
jejich transpirace
n

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Půdní pH a příjem kovů

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Chování těžkých kovů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Akumulace těžkých kovů

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Kategorie rizikových prvků
Ätěžké kovy (např. Cd, Sn, Hg, Mo, Pb, Co a Ag)
Älehké kovy a metaloidy (např. As, Be, Al, Ba)
Änekovy (např. F, S, Br)

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Antropogenní zdroje potenciálně rizikových prvků pro půdy
ÄTěžba a zpracování rud. Zvětrávání  hald báňských odpadů à rozpouštění sulfidů à uvolňování např.
As, Cd, Hg, Pb. Transport rizikových látek zejména vodou, ale i větrem; při zpracování rud (např.
tavením) à uvolňování exhalátů a aerosolů obsahujících např. As, Cd, Hg, Pb, Sb, Se.
ÄPrůmyslová výroba:
vHlavně kovy (Cu, Ni, Pb, ...)
vPlasty (Co, Cr, Cd, Hg)
vTextil (Zn, Al, Ti, Sn)
vElektronika (Cu, Ni, Cd, Zn, Sb)
vRafinerie (Pb, Ni, Cr)

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Antropogenní zdroje potenciálně rizikových prvků pro půdy
ÄSkládky odpadů a odpadní kaly (Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, V)
ÄAtmosférická depozice, která má původ ve spalování fosilních paliv (např. automobilové exhaláty) a
spalování různých druhů odpadů (As, Pb, Hg, Cd, Sb, Se, U, V)
ÄZemědělství - anorganická a organická hnojiva (As, Cd, Cu, Mn, U, V, Zn), pesticidy (Cu, Hg, Zn,
Mn), zavlahová voda (Cd, Pb, Se)

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
periodic_table.jpg

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Vliv stopových (potenciálně rizikových) prvků na organismy
ÄNěkteré potenciálně rizikové prvky plní důležité úlohy v rámci fyziologických procesů (u rostlin a
živočichů)
ÄPro fyziologické pochody živočichů jsou významné např. Co, Cr, Se a I
ÄPro rostliny např. B a Mo
ÄPrvky důležité, jak pro životní procesy rostlin, tak i živočichů jsou např. Cu, Mn, Fe a Zn
ÄPro část potenciálně rizikových kovů však platí, že po překročení určité koncentrace v organismech
působí toxicky, přičemž jejich nedostatek nezpůsobuje žádné negativní změny v organismu (jinak
řečeno nejsou známé žádné negativní projevy jejich nedostatku) – jedná se o například o As, Cd, Hg,
Sb, Tl, U

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Transport a působení posypových solí

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nSereď
Ävýroba Ni, ruda dovážená převážně z Albánie,
Ähalda loužené rudy
Äodpad vznikající při vyluhování niklu a kobaltu z lateritické železoniklové rudy
Äjde v podstatě o železný koncentrát s následujícím chemickým složením: 50 – 80 % Fe, 3,2 – 3,5 %
Cr2O3, 6 – 8 % SiO2, 6 – 8 % Al2O3, 2,5 – 3,5 % CaO, 0,06 – 0,18 % P2O3, 0,28 – 0,3 % Ni
n
n
n
n
n
n
n
n
n
•
Äprachové částice z haldy se při suchém - větrném počasí šíří se do okolí à nutnost udržovat
materiál ve vlhkém stavu během letních dnů; v půdách je zvýšený obsah Ni, Cr a Co; listy kukuřice
odebrané 4 km od haldy obsahovaly 2 až 10 násobné množství Ni, Cr a Co v porovnání s referenčními
hodnotami
n
n
n
luzenec_zlozenie.jpg
Sereď - Ni

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Sered_1.jpg Sered_2.jpg Sered_3.jpg
Sereď - Ni

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
ÄVypouštění emisí s velkým obsahem SO2, As, PCBs a PAHs (např. fenantren, fluoranten, pyren,
chrysen, perylen) během relativně dlouhého časového období; roční spotřeba 600 000 t bauxitu, koksu
a 300 000 t hnědého uhlí; roční produkce emisí - 15 000 t, z toho 10 000 t plynných, 800-1 000 t
fluoru, 42,5 t As, 800 t fenolů a dehtu, 0,86 t těžkých rizikových kovů s většinovým podílů Hg
ÄVznik červeného kalu je spojený s výrobou oxidu hlinitého Bayerovým způsobem z bauxitu dováženého
většinou z Maďarska, přičemž v podmínkách ZSNP Žiar nad Hronom vznikalo od začátku výroby v roku
1957 ročně asi 70 000 t červeného kalu chemického složení: 15 % Al2O3, 13 % SiO2, 45 % Fe2O3, 6 %
TiO2, 2 % CaO, 7,5 % Na2O; v blízkosti haldy - extrémní alkalizací půdy
cerveny_kal_zlozenie.jpg
Žiar nad Hronom - Ni

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
ziar_nad_hronom_1.jpg ziar_nad_hronom_2.jpg ziar_nad_hronom_3.jpg ziar_nad_hronom_4.jpg

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech
nRadionuklidy měřené v zamořených oblastech - 3H, 14C, 55Fe, 60Co, 63Ni, 129I, 90Sr, 99Tc,
134,137Cs, 237Np, 226Ra, 232Th, 235,238U, 241Am a 238,239,240,241,242Pu.
n
nLehčí z uvedených jsou zpravidla mobilnější (platí to především pro tritium 3H)
n
n14C se může koncentrovat v karbonátech, což je jeden z mála faktorů, které se podílejí na
zpomalování jeho transportu
n
nTypickými a hojnými produkty radioaktívního štěpení jsou 90Sr a 137Cs; obecně však mají tendenci k
silné sorpci a vyznačují se poměrně krátkým poločasem přeměny à nepředstavují vážné riziko

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech
nV případe aktinoidů je jejich mobilita v akvatických systémech nízká, avšak může se měnit v
závislosti na:
n
n1. hodnotách pH a redox potenciálu
n2. dostupnosti a typu anorganických ligandů (se kterými tvoří lehko rozpustné komplexy)
n3. složení a početnost minerálů a minerálních koloidů
n
nMezi rizikové radionuklidy patří 99Tc, 129I, 237Np - vyznačují se delším poločasem rozpadu a
vysokou mírou mobility

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
n129I
n
nMobilita 129I je podmíněná jeho chemickou speciací;
n
nJodidový aniont (I-) je v kapalném skupenství vysoce mobilní;
n
nV oxidačních podmínkách vystupuje v jodičnanové formě (IO3-), která je v porovnání s jodidovou
reaktívnější, s čímž souvisí i její častější sorpce na kladně nabité povrchy;
n
nI je v redukčních podmínkách (kde vystupuje jako I-) jen minimálně zadržovaný, avšak z důvodu
komplexnějšího chemického chování je možné se v akvatickém prostředí setkat s více formami (I-,
IO3-, organicky vázaný I)
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nExistují informace o tom, že do roku 2000 bylo jadernými elektrárnami vyprodukováno 93 TBq 129I;
většina z tohoto množství byla vypuštěna v plynném skupenství à největším zdrojem 129 I pro vodu,
půdu, sedimenty a biotu je atmosféra
n
nV případě havárie v Černobylu byl po 10 až 23 dnech na území Japonska ve vzduchu zaznamenaný
zvýšený obsah 131I v následujících chemických formách:
n
Äsorbovaný na prachové částice (19±9%),
ÄI2 (5±2%),
ÄHIO plus jiné anorganické formy (6±3%),
Äorganické formy I včetně jodmethanu (70±1%);
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nV rámci území Evropy je 137I do atmosféry uvolňovaný hlavně v redukované formě, např. jako CH3I a
HI, které jsou následně transformované na vodorozpustné nebo oxidované formy (mohou se sorbovat na
pevné částice); následně jsou oxidované formy dodávané do půd v podobě mokrého nebo suchého spadu.
n
nV půdách se jod váže převážně na organickou hmotou (až do 90% z celkového I); v sedimentech
chudších na organickou hmotu je přibližně 50% jódu přítomného v organické formě.
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
n99Tc (technecium)
nOdhaduje se, že 99Tc tvoří 6% všech produktů jaderných štěpných reakcí; do poloviny 80-tých roků
bylo uvolněno do prostředí 25 až 30 t 99Tc, což odpovídá přibližně 1% z celkové uvolněné aktivity.
nPředpokládá se, že 99Tc kontaminovalo vody v arktické části atlantického oceánu, v důsledku úniku
radioaktivity ze zařízení v továrnách na úpravu radioaktívních materiálů ve Francii a Velké
Británii (Sellafield, La Hague).
nPři neutrálním pH se Tc vyskytuje ve dvou oxidačních stavech: při Eh < 220 mV převažuje TcIV; při
Eh > 220 mV je stabilnější oxidovaná forma TcVIIO4- - ta patří k nejmobilnějším radionuklidům
vůbec; na druhé straně TcIV má tendenci k sorpci na površích se kterými přichází do kontaktu;
uvedené změny v mobilitě mohou byt přitom poměrně náhlé v podmínkách Eh 170±60 mV a při pH 7±0.5.
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
n237Np (neptunium)
n
nPřevažující formou je NpV; pětimocné NpO2+ je stabilní při pH < 8, v případě vyšších hodnot pH
tvoří NpV komplexní sloučeniny s karbonáty; v pevném skupenství je NpV relativně lehko rozpustné,
přičemž se na běžně vyskytující minerály nesnadno adsorbuje à poměrně mobilní forma.
n
nV redukčních podmínkách a při pH > 5 je stabilní Np IV - Np(OH)4, sorbuje se na minerální povrchy,
což limituje jeho mobilitu v akvatických systémech.
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nUran (U)
n
nV půdách dominuje UVI
n
nMobilita U v půdách a sedimentech je významně ovlivňovaná pH, obsahem amorfních oxidů Fe,
množstvím organické hmoty, kationtovou výměnnou kapacitou a přítomností fosfátů.
n
nK nejvýznamnějším vlastnostem mezi uvedeními patří určitě pH, ale i další vlastnosti, které s ním
souvisí, např. obsah (rozpuštěných) karbonátů.
n
nV neutrální oblasti je U nejméně mobilní, míra sorpce dosahuje maximum v rozmezí pH 5 až 7, směrem
ke kyselé nebo zásadité oblasti mobilita U narůstá.
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nRadon (Ra)
n
nV přírodě dominuje RaII
n
nMá tendenci vázat se ve výměnných pozicích sorpčního komplexu půd.
n
nExistuje poměrně málo údajů o jeho mobilitě, při hodnoceních se proto obvykle vychází z
geochemického chování baria (Ba).
n
nPředpokládá se, že se sorbuje především na organickou hmotu.
Rádionuklidy v ekosystémech, půdách a sedimentech

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nUvolňování radonu z půd - především na lokalitách, které se nacházejí na granitickém podloží.
Původ à radioaktivní rozpad v horninovém podloží.
n
nRadon jako relativně stály plyn (bez chuti, barvy a zápachu) proniká difuzí a konvekce prostředím
hornin, sedimentů a půd.
n
nStupeň radonového rizika úzce souvisí z jeho objemovou aktivitou v  půdním vzduchu a tedy mírou
jeho uvolňování z půd a sedimentů je ovlivňována strukturně-mechanickými vlastnostmi podloží.
n
Radon uvolňující se z půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nV případě půd a sedimentů je uvolňování Rn ovlivňované celkovou pórovitostí jednotlivých vrstev, a
také jejich vlhkostí (voda zpomaluje rychlost pronikání Rn). V období vyšších teplot a většího
sucha je míra uvolňování Rn vyšší.
n
nRiziko vstupu Rn do obytných prostor; dlhoudobý vliv à karcinogen.
Radon uvolňující se z půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Prognóza_radónového_rizika.jpg
Prognoza radonového rizika - Slovensko

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Organické látky představující potenciální i reálné riziko pro kontaminací půdy
nVstup organických kontaminantů do půd je téměř vždy antropogenně podmíněný, na rozdíl od
potenciálně rizikových prvků a radionuklidů.
n
nPřed tím než člověk začal těžit a zpracovávat fosilní nerostné suroviny (hlavně ropu) organické
znečišťování vod, půd, sedimentů v podstatě neexistovalo.
n
nPři sanaci / odbourávání organického znečištění hrají důležitou úlohu mikroorganizmy à díky
enzymům jsou schopné štěpit toxické organické látky.
n
nV těchto třech bodech s zásadně liší organická a anorganická kontaminace.

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
ÄRopa a produkty jejího zpracování (benzín, nafta, petrolej, minerální oleje, ...)
ÄAlifatické uhlovodíky (jednoduché a rozvětvené řetězce CH)
ÄAlicyklické uhlovodíky (cyklohexan, cyklopentan, různé cykloparafiny)
ÄAromatické uhlovodíky (benzen, naftalen, ...)
ÄHeterocyklické uhlovodíky (cyklické organické látky obsahující heteroatom)
ÄPolycyklické aromatické uhlovodíky PAHs (naftalen, antracen, pyren, benzo[a]pyren, chrysen,
fluoranten)
ÄPolychlorované bifenyly PCBs
ÄPesticídy (Endrín, Mirex, Toxafén, ...)
ÄDioxíny a furány (PCDDs/Fs)
Organické látky představující potenciální i reálné riziko pro kontaminací půdy

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Äplynná fáze - v nenasycené půdní zóně - typické pro VOCs (těkavé)
Ätuhá fáze - adsorbovaná frakce
Äkapalná (vodná) fáze - rozpuštěné v půdní vodě - v pórech (v závislosti na rozpustnosti dané
látky), v nenasycené i nasycené půdní zóně
Äkapalná (bezvodá) fáze - kapalná frakce ve vodě nerozpustná a s vodou nemísitelná à Light
Non-Aqueous Phase Liquid / Dense Non-Aqueous Phase Liquid - podľa toho jakou má kontaminant hustotu
v porovnání s vodou (ς H2O = 998 kg m-3)
Formy výskytu organických kontaminantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
ÄPlynná fáze - difuze
ÄTuhá fáze - adsorbovaná částice (nepohybující se frakce)
ÄKapalná (vodná) fáze – nasycené, nenasycené proudění, advekce, difúze, disperze
ÄKapalná (bezvodá) fáze - kapalná frakce ve vodě nerozpustná a s vodou nemísitelná; jde o malou
pohyblivou frakci, avšak v některých případech je její pohyb (resp. osud) v půdách a sedimentech
těžko předvídatelný
Transport jednotlivých forem

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
“Osud” organických kontaminantov v pôde
(je ovplyvňovaný):
ÄVlastnosti půdy: obsah živin, kyslíku nebo přítomnost jiného elektron akceptoru, pórovitost,
vlhkost, teplota, pH, eH, vlastnosti minerálního podílu půd, vlastnosti půdní organické hmoty
ÄVlastnosti látok kontaminujících půdní prostředí: rozpustnost ve vodě, polarita/nepolarita,
hydrofobicita, tendence vázat se na lipidy  - lipofilita (platí i v případě živých tkaniv/pletiv),
chemická struktura
ÄPůdní režim: průměrné roční teploty, množství srážek na dané lokalitě, teplota, výparný nebo
promývací režim
nOvlivňují chemické, fyzikální a biologické procesy:
Äsrážky à vypařování vody, množství vody infiltrující do kontaminované půdy
Äadsorpce na půdní částice
Ätransformace organických polutantů mikroorganismy
Transport jednotlivých forem

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
ÄČas vzájemného kontaktu kontaminující látky a půdy
ÄVlastnosti půdní organické hmoty (např. její celkový obsah v půdě)
ÄMikrobiální aktivita
ÄVlastnosti kontaminující látky (koncentrace, celkové množství, rozpustnost, hustota, povrchové
napětí, Henryho konstanta)
ÄPórovitost půdy
ÄVelikost specifického povrchu půdních částic
Ovlivnění zadržování organických kontaminantů v půdě

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nAlkany: působení monooxigenázy má za následek adici kyslíku na terminální methylovou skupinu �
alkohol; alkohol je potom transformován na aldehyd a následně na mastnou kyselinu (Pathway 1);
pokud na terminální methylovou skupinu působí dioxigenáza dochází k adici dvou atomů kyslíku,
vzniká peroxid, který je v dalším stádiu transformovaný na mastnou kyselinu.
alkany.jpg
Biodegradace organických kontaminantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nAlkeny: oxidace začíná za účasti monooxigenázy, přičemž enzym může působit na kteroukoliv z
methylových skupin přítomných v řetězci; na uhlík skupiny, která bude nakonec vystavena působení
monooxigenázy se naváže OH (vzniká alkohol) , případně epoxy skupina (vzniká epoxid).
alkeny.jpg
Biodegradace organických kontaminantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nBenzen: klíčové při degradaci aromatických sloučenin je rozštěpení aromatického kruhu, k tomu
dochází pomocí deoxigenáz v přítomnosti kyslíku à vzniká "benzen dihydrodiol" a následně katechol;
ten je potom štěpený buď v poloze ortho, což vyústí k navázání alkoholových skupin na dva sousední
atomy C; nebo probíhá štěpený v poloze metha, pričemž u dvou sousedních atomů C dojde pouze v
jednom případě k navázání OH; následné produkty jako jsou např. octan, sukcinát (sůl kys.
jantarové), pyruvát (sůl kys. pyrohroznové) alifatický acetaldehyd (aldehyd kys. octové) jsou
následně transformované v rámci Krebsova (citrátového) cyklu
benzen.jpg
Biodegradace organických kontaminantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
nBenzén - 1.
n
n
n
n
n
n
n2.
katechol_1.jpg katechol_2.jpg
Biodegradace organických kontaminantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Dopad průmyslových procesů

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Půdní zóny a chování polutantů

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd - LNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Znečištění půd – LNAPL/DNAPL

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Distribuce chlorovaných uhlovodíků v půdním vzduchu

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Mechanismus rozkladu chlorovaných rozpouštědel

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Limitní obsahy polutantů v půdách
Limitní obsahy polutantů v půdách
Limitní obsahy polutantů  v půdách [mg.kg-1] náležících do zemědělského půdního fondu
Výluh 2 M HNO3
Prvky
Maximálně přípustné hodnoty
lehké půdy
ostatní půdy
As
4,5
4,5
Be
2,0
2,0
Cd
0,4
1,0
Co
10,0
25,0
Cr
40,0
40,0
Cu
30,0
50,0
Hg
-
-
Mo
5,0
5,0
Ni
15,0
25,0
Pb
50,0
70,0
V
20,0
50,0
Zn
50,0
100,0

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Prvky
Maximálně přípustné hodnoty
Lehké půdy
Ostatní půdy
As
30,0
30,0
Be
7,0
7,0
Cd
0,4
1,0
Co
25,0
50,0
Cr
100,0
200,0
Cu
60,0
100,0
Hg
0,6
0,8
Mo
5,0
5,0
Ni
60,0
80,0
Pb
100,0
140,0
V
150,0
220,0
Zn
130,0
220,0
Celkový obsah (rozklad lučavku královského)
Limitní obsahy polutantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Ukazatel znečištění zeminy
Hodnota přípustného znečištění
[mg.kg –1 sušiny]
I. Anorganické látky
B
40
Br
20
F
500
CN celkové
5
CN
1
S (sulfatická)
2
II. Organické látky
a) Aromatické uhlovodíky a jejich deriváty
Benzen
0,05
Etylbenzen
0,05
Fenol
0,05
Xyleny
0,05
Aromáty celkem
0,30
b) Polycyklické aromatické uhlovodíky
Antracen
0,01
Benzo(a)antracen
1,00
Benzo(a)pyren
0,10
Fenatren
0,10
Fluoranten
0,10
Chrysen
0,01
Naftalen
0,10
Polycyklické aromatické uhlovodíky celk.
1,00
Limitní obsahy polutantů v půdách

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Uvolňování těžkých kovů působením různých extrakčních činidel

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Obsahy Cd v půdách ČR

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
bpm2000
Bazální monitoring půd

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
mapa
Bazální monitoring půd - POPs

‹#›
Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
http://recetox.muni.cz
Vzorkovací schéma na monitorovacím místě
Široký šikmo nahoru
             no. 1                           no.. 2                              no..
3                               no. 4
individuální vzorkování pro získání čtyř směsných vzorků
25 m
40 m
soil pit
PIC00002