1Izvori zagaenjaivotne i radne sredine

Biocenoza - ivotna zajednica organizama razliitih vrsta biljaka, ivotinja, gljiva i mikroorganizama u jednom ogranienom ivotnom prostoru:

Biotop - ivotno stanite

Ekosustav - prirodna zajednica biljaka, ivotinja, gljiva i mikroorganizama u prostoru koji funkcionira zajedno s neivuimfizikalnim (abiotskim) imbenicima u okoliu

ukupnost ekosustava Biosfera

ivotni i radni okoli

2zagaivanje ivotnog okolia

nepoeljne promjene u: fizikalnim kemijskim biolokim svojstvima

- zraka (zagaenje atmosfere)- vode (zagaenje hidrosfere)- tla (zagaenje litosfere)

promjene koje mogu tetno djelovati na ovjeka ili druge organizmeekosustava

zagaivai ivotnog okolia

skupine tetnih tvari:

spojevi (jednostavni ili sloeni) koji se mogu bioloki razgraditi do osnovnih netoksinih tvari

spojevi koji se u biosferi ne mogu razgraditi ili se vrlo spororazgrauju

otrovne tvari(metali, pesticidi, radioaktivne tvari, spojevi koji sekoriste u industriji i poljoprivredi)

3

vrijeme poluivota DDT-a u okoliu:

15 godina

zadravanje DDT-au okoliu nakon primjene 100 kg

- postojanost zagaivaa u okoliu

zagaenje atmosfere

glavni zagaivai:- sastojci dimnih plinova fosilnih goriva- krute estice i sastojci dima iz industrijskih postrojenja- sastojci ispunih plinova motornih vozila

zagaivanje primarno lokalnog karaktera- zagaenost vea u veim urbanim sredinama

intoksikacije udisanjem zagaivaa posljedice: kronina oboljenja

4 najei zagaivai:- ugljikovi oksidi (CO2, CO)- oksidi duika i sumpora (NO2, NO, SO2)- peroksidi- H2S- Pb- aromatski ugljikovodici- krupne estice (aa, cementna praina, kamena praina, azbest)- radioaktivni elementi (poslijedice nuklearnih eksplozija, otpad

nuklearnih centrala...)

CO nastanak nepotpunim izgaranjem fosilnih goriva bez okusa, mirisa i boje vee se na hemoglobin i sustav citokroma, inhibira prijenos kisika i stanino

disanje vezanjem na hemoglobin - karboksihemoglobin

pri konc. od 10% ukupnog hemoglobina - pospanost, smanjeno rasuivanje i panja;

20% - izaziva akutni modani sindrom - glavobolja, munina, vrtoglavica i potekoe u procjeni vremena i prostora;

50 % - koma; 60 % - smrt

CO u odnosu na kisik - 220x vea sposobnost vezanja na hemoglobin- trenutno vezanje i minimalnih koliina

5oksihemoglobin karboksihemoglobin

G = globin

duini oksidi nastanak izgaranjem fosilnih goriva i benzina oteenja epitela dinog sustava konc. do 50 ppm kroz due vrijeme - oteenje plua (od bronhitisa do

emfizema - trajno proirenje zranih prostora) iznad 150 ppm - edem plua mogua smrtnost

Pb metaboliki otrov - inhibira sintezu hemoglobina poremetnjom sinteze

hema na velikim prometnicama i do 500 ppm toksinost za ovjeka - iznad 800 ppm

- anemija, oteenja mozga, bubrega

6 smog tetni plinovi, krupne estice, vodena para

kisela kia oksidi duika i sumpora osloboeni u atmosferu, zajedno s

ugljikovim oksidima iz ispunih plinova motornih vozila, stvaraju s vodenom parom:

duinu, sumpornu i ugljinu kiselinu (pH ispod 5,6) mogunost poremeaja u ekosustavima- promjena pH u rijekama i jezerima - uinci na pojedine

populacije

ozon - zatita od UV zraenja upotreba fluoroklorugljika (freon) - djelovanjem UV zraka freon se

raspada i reagira s molekulama ozona - smanjuje koncentraciju ozona:

1. CCl2F2 + UV svjetlo CF2Cl + Cl*2. Cl* + O3 ClO* + O23. O + ClO* Cl* + O2

procesi 2 i 3 - mogu se spontano ponavljati i do 10-tak tisua puta prije uklanjanja Cl kiom u obliku HCl

radioaktivni elementi- u atmosferi stroncij 90, cezij 137, jod 131, kripton 85

7zagaenje hidrosfere

71% povrine Zemlje - vodene povrine porijeklo najeih zagaivaa:

- industrijski otpad, agrokemikalije (pesticidi), otpad iz kuanstava, fekalije

urbane sredine - kontinuirano zagaivanje industrijskim otpadom, tehnolokim vodama, gradskom kanalizacijom

bioloko zagaenje voda kanalizacijskim vodama u blizini urbanih sredina (bakterijsko,

virusno) kumulacija u mekucima i koljkama (zaraze putem hrane)

industrijsko zagaivanje voda metalurka, kemijska, farmaceutska, prehrambena industrija

- koritenje velikih koliina vode u tehnolokim procesima organske i anorganske kemikalije (kiseline, sulfati, fenol i derivati,

nitrati, detergenti, cijanidi ...) metali (iva, olovo, krom...) otpadne estice (celuloza...) nafta i derivati topla i pregrijana voda radioaktivni otpad (nuklearne elektrane, reaktori, eksplozije)

najvea ugroenost uslijed industrijskog zagaivanja:rijeke i jezera (bioloki kapacitet razgradnje otpadnih tvari -ogranien)

8zagaenja litosfere

plastine mase, aluminijska ambalaa, staklo, metalni otpad, ostali krupni otpad

zagaenje tla kontaminantima prisutnim u zraku - posljedica zagaenja atmosfere posredan ili neposredan ulazak toksinih tvari u hranidbeni lanac i

organizam ovjeka:- preko namirnica biljnog i ivotinjskog porijekla

npr.: pesticidi, policikliki aromatski ugljikovodici, izotopi

Ekoloke katastrofe

ugroavanje Zemljinog ekosustava:kemijske industrije

- proizvodnja pesticida, boja ...nekontrolirano isputanje nafte i naftnih derivata u okoli jedan od najveih izvora zagaenja morskih voda veliki pomori vodenih ptica, riba i drugih organizama koji ive

u moru/oceanimaradioaktivna zraenjaumski poari produkti sagorijevanja (policikliki aromatski ugljikovodici, dioksini...)

91950-tih g. zaljev Minamata, Japan:- industrijsko zagaenje i trovanje ivom- Chisso Corporation - tijekom 37 godina odbaeno otpadnim vodama u

zaljev 27 t metil ive- iva koritena kao katalizator u proizvodnji acetaldehida

(za plastine mase)- morski mikroorganizmi sposobni pretvarati sve oblike anorganske

ive u organsku metil ivu- kontaminacija ribe i koljkaa - ekspozicija stanovnitva

teka neuroloka oteenja (Minamata bolest)- smrtnost > 900 osoba- 2,000.000 ljudi pretrpjelo zdravstvene probleme ili ostalo

permanentno onesposobljeno

1971. 72. g. - Irak:- trovanje metil ivom irokih razmjera- konzumacija kruha - brano pripravljano od sjemenki namijenjenih

sjetvi - prethodno obraeno fungicidima temeljenim na metil ivi(spreavanje oteenja gljivicama i proklijavanja tijekom brodskog transporta od Meksika)

- poslijedice: smrtnost - 10.000 ljudi 100.000 s ozbiljnim i permanentnim oteenjima mozga

10

metil iva lagano prolazi kroz membranske barijere

- prolazi kroz krv-mozak barijeru- selektivno nakupljanje u pojedinim regijama mozga

transport organske ive u tkiva u obliku kompleksa metil iva cistein(visoki afinitet Hg prema SH grupi aminokiseline)

kumulativni otrov- pojava simptoma trovanja i do 6 tjedana nakon apsorpcije

biotransformacije organske ive polagane vremenska omoguenost za prolaz membranskih barijera

- metabolike pretvorbe u anorganski oblik ive- rezultat: kumulacija ive u ionskom obliku u tkivima ukljuujui

mozak

iva kongenitalna oboljenja u djece ije su majke bile izloene ivi ili zahvaene

Minamata boleu kumulira se u pupanoj vrpci i dospijeva u krvoilni sustav fetusa

kumulacija u majinom mlijeku:laktacija izloenost novoroenadi

11

1976. g. Seveso, Italija:- 3000 kg kemikalija osloboeno u zrak (eksplozija u

postrojenjima kemijske industrije): 2,4,5- triklorfenoksi octena kiselina (2,4,5-T,

herbicid - sinteza iz tetraklorbenzena) nusprodukt u sintezi (oneienje):

TCDD (2,3,7,8-tetraklordibenzo-p-dioksin)- 4 % ivotinja na farmama uginulo; oko 80.000

rtvovano radi spreavanja kontaminacije hrane- prvi znakovi trovanja u ljudi - kone lezije ve par

sati nakon ekspozicije- pojave kancera, reprodukcijska oteenja

LD50 za takora (oralno):2,4-D 639 mg/kg2,4,5-T 500 mg/kgTCDD 2 g/kg

sinteza 2,4,5-T i TCDD

O

O

Cl

Cl Cl

ONa

Cl

Cl Cl

Cl

Cl

Cl Cl

OCH2COOH

Cl

Cl Cl

ONa

Cl

Cl

2,4,5-T

NaO Cl

ClCl

Cl

Cl

TCDD

grijanje pod pritiskoms NaOH

ClCH2COOH u NaOH140 0C

- 2 NaCl160 0C

1,2,4,5-tetraklorbenzen

2,4,5- triklorfenoksi octena kiselina

2,3,7,8-tetraklordibenzo-p-dioksin

12

1960-tih god., Juni Vijetnam: Agent Orange - kodni naziv herbicida i defolijanta osmiljenog za vojnu

uporabu:2,4-D + 2,4,5-T (50:50) - smjesa u kerozinu ili dizelskom gorivu -

dispergirano 19,000.000 galona (1 galon ~ 3,785 L) oneienje: TCDD

1970-tih Love Canal - ekoloka katastrofa- od 1940-tih pohranjeno i spaljeno 21.000 t toksinog

industrijskog otpada- prodaja kolskoj ustanovi za 1 $, ukljuujui

klauzulu o ogranienju odgovornosti za zagaenje- zdravstveni problemi, pobaaji, mentalna oteenja, 56 % novoroenadi od 1974-1978 s uroenim grekama- 240 razliitih kemikalija ukljuujui dioksin

1984. g. Bhopal - Indija bezbojna hlapljiva organska tvar metil-izocijanat

- u noi 2./3. 12. 1984. iz postrojenja Union Carbideotputeno 40 tona plinovitog metil-izocijanata

- 20.000 rtava od 1984. g.

- metil-izocijanat - intermedijer u proizvodnji karbamatnihpesticida

u reakciji metilamina (1) s fosgenom (2) nastaje metil-izocijanat (3),koji u reakciji s 1-naftolom (4) daje karbaril (5)

13

metil-izocijanat prolazi alveolarne barijere

omoguena sistemska izloenost karbamilacija globina interakcije na N-terminalnom dijelu peptida i proteina kovalentno vezanje preko SH skupina proteina

500.000 ljudi bilo izloeno 20.000 umrlo (8.000 u prva 3 dana)- primarno posljedice oteenja respiratornog sustava 120.000 permanentno pati od posljedica (sljepoa, ekstremne tekoe u

disanju, ginekoloki poremeaji) reprodukcijska toksinost

> 40 % neuspjenih trudnoa u izloenih ena koje su bile trudne u vrijeme katastrofe

od ivoroenadi 14 % umrlo unutar prvih 30 dana(%-tak smrtnosti u periodima prije katastrofe 3 %)

Bayer, US poslijednji proizvoa metilizocijanata u sijenju 2011. g. napokon prestao s proizvodnjom

14

26. 04. 1986. g. ernobil, Ukrajina- nuklearna eksplozija razarajui potencijal 100 atomskih bombi -

osloboene ogromne koliine radioaktivnosti - 137Cs- zona najvee kontaminacije: ~ 260.000 km2 (Ukrajina, Rusija, Bjelorusija)

- neposredno zahvaeno 2,600.000 stanovnika- zranim strujama prijenos i u druga podruja (Njemaka,

Rumunjska, Austrija, vicarska, podruja bive SFRJ, Italija, Francuska, Finska, vedska, Norveka, Velika Britanija)

- procjena: 32.000 smrtnih sluajeva u prvih 10 godina- posljedice na zdravlje ovjeka:

porast smrtnosti novoroenadi malformacije povean broj djece roene s leukemijom tumori i druga oboljenja prenosiva genetski kancer titnjae

umirue ernobilsko drvo

http://kchanba.com/interactive/chernobyl.html

ernobil 26. 04. 1986. - kretanje radioaktivnog oblaka

15

Ekoloka katastrofa posljedica isputanja nafte u more Aljaska 1989. g.

geografski poloaj ekoloke katastrofe tankera Exxon Valdez: morski prolaz Prince William

24. oujka 1989. g. nedaleko obale Aljaske:- najtea ekoloka katastrofa u povijesti ovjeanstva- tanker Exxon Valdez ispustio oko 42 milijuna litara sirove nafte- zagaenje prekrilo preko 3.300 km2 akvatorija

- podruje s 3 nacionalna parka- uginulo vie od 250.000 morskih ptica i tisue drugih ivotinja (lososi,

haringe, morske vidre, tuljani, bjeloglavi orlovi, kitovi ubojice ...)- nepovratno su nestale mnoge biljne i ivotinjske vrste

- bez rezultata ostali pokuaji vraanja u stradalo podruje kormorana, kitova ubojica i pacifikih haringa

- izlov kampa ranije glavni ulov minimalan, plasman na trite neuspjean zbog velike koliine zaostale nafte

- u ptiji svijet vratio se bjeloglavi orao, u podmorje jedna vrsta lososa

16

ekoloka katastrofa tankera Exxon Valdez

prizori posljedica ekoloke katastrofe tankera Exxon Valdez

17

30. sijenja 2000. g., Baia Mare, Rumunjska- rudnik zlata

- ekstrakcija metala tehnolokim metodama uz uporabu cijanida- 100.000 m3 otpadnih voda s visokim sadrajem cijanida i tekih metala

otputeno u slivne vode rijeke Szamos- kontaminirana voda dospjela do Tise - zagaenje Tise i Dunava u

podrujima Maarske i bive SFRJ- > 1400 tona uginule ribe- pomor ptica

- privremena obustavljanja opskrbe vodom za pie- oko 100 osoba (preteno djeca) hospitalizirano zbog konzumacije

kontaminiranih riba

http://archive.rec.org/REC/Publications/CyanideSpill/ENGCyanide.pdf

18

upotreba cijanida u ekstrakciji zlata- izvrsno vezanje cijanida sa zlatom u usitnjenoj rudai - tvorba topivog

kompleksa

toksini uinci cijanida- cijanidni ion - zbog male veliine brza resorpcija

- inhibicija metaloenzima- zaposijeda vezna mjesta za kisik u hemoglobinu gubitak sposobnosti

prijenosa kisika tkivnim strukturama i organima- kod dovoljno visoke razine blokiranosti veznih mjesta hemoglobina -

nedovoljna opskrba kisikom za preivljavanje- simptomi akutnog otrovanja u sisavaca

- pojava simptoma unutar 10 minuta od ingestije- miini tremor, salivacija, defekacija, urinacija, oteano disanje,

konvulzije- cijanid se ne zadrava due vrijeme u okoliu i ne akumulira se u organizmu

4Au + 8(NaCN) + O2 + 2H2O = 4NaAu(CN)2 + 4NaOH

hemoglobin hidroksikobalamin cijanokobalamin

mogunost detoksikacije hidroksikobalaminom

19

Proizvoai(zelene biljke)

Osnovneanorganske

tvari

Primarini potroai(biljoderi)

Sekundarni potroai(mesoderi)

Rastvarai(gljivice,

saprofitne bakterije)

Hranidbeni lanci- glavni putevi organske tvari u hranidbenim lancima

Hranidbeni lanci

prijenos energije u obliku hrane slijedom organizama: od biljaka preko ivotinja do ovjeka u svakom stupnju hranidbenog lanca - smanjenje energije

- nesposobnost potroaa za potpunu asimilaciju energije- asimilacija u viem stupnju - samo 10 % energije

na svakoj sukcesivnoj razini hranidbenog lanca: potroa za opstanak mora konzumirati veliku koliinubiomase hrane nie prehrambene razine izloenost potroaa veim dozama kontaminanata, koji se

mogu kumulirati u tkivima, od onih na niim razinama

20

Piramida biomase(smanjenje biomase u sukcesivno viim razinama prehrambenog lanca)

Primarniproizvoai

Primarnipotroai

Tercijarnipotroai Sekundarnipotroai

bioloka koncentracija neposredan unos kontaminanata iz okolnog medija (zrak, najee voda)

nakupljanje tvari u jednom ili vie tkiva nekog organizma u sve veojkoncentraciji

- izrazita osobina postojanih, lipsolubilnih tvari- organizmi od izrazito malih koncentracija tvari otopljenih u vodi

(ppm, ppb, ppt) nakupljaju veliku koliinu u tkivima

biomagnifikacija - rezultat unosa hranom:tendencija pojedinih kontaminanata da se sve vie koncentriraju u sukcesivno

viim razinama hranidbenog lanca 1. razina - kontaminant pohranjen u tkivu proizvoaa u vioj

koncentraciji nego u okoliu 2. razina - potroa konzumira veliku koliinu biomase nie razine

- unos kontaminanta u velikim koliinama - apsorpcija i pohrana

- kontaminanti topivi u masnoama, npr.: DDT, PCB

21

piramida biomase i biomagnifikacija perzistentnog DDT-a

biomagnifkacija ive u hranidbenom lancu