Autor: Prim.dr Slobodan Tošović

spec.ekotoksikologije

VISOKA ZDRAVSTVENO-SANITARNA ŠKOLA

STRUKOVNIH STUDIJA „VISAN“

OSNOVNO O PREDMETU EKOTOKSIKOLOGIJE

• Ekotoksikologija je mlada naučna disciplina sa multidisciplinarnim pristupom. U osnovi ona proučava i prati promene u ekosistemima sa toksikološkog aspekta. U ekotoksikologiji je izvršena sinteza toksikologije koja se bavi štetnim (toksičnim) efektima hemijskih agenasa na žive organizme i ekologije, koja proučava odnose između organizama i njihove okoline. Pored ekologije i toksikologije, ekotoksikologija koristi znanja i metode više prirodnih (medicine, farmakologije, fizike, hemije i dr.) i društvenih nauka (prava, ekonomije, sociologije i psihologije).

ZA ŠTA TREBA DA SE OBUĈE STUDENTI

• da učestvuju u radu multidisciplinarnim timova koji se bave ispitivanjem izvora, vrsta i obima zagađenja životne sredine, kao i analizi efekata zagađenja životne sredine na žive organizme, posebno na čoveka,

• da organizuju i sprovode monitoring životne sredine: vode, vazduha, zemljišta i buke,

• da analiziraju i tumače rezultate dobijene monitoringom životne sredine,

• da se angažuju u okviru timova koji upravljaju rizikom od uticaja zagađene životne sredine na živi svet, posebno u akcidentalnim (udesnim) situacijama, gde upravljanje rizikom podrazumeva prevenciju, pripravnost i odgovor na hemijski udes i sanaciju prostora.

• Ekologija je nauka o živim bićima onakvim kakva postoje u svom sopstvenom okruženju ili staništu i predstavlja klasičnu biološku disciplinu. Predmet izučavanja ekologije je međusobni odnos živih bića (unutar zajednice, tj. biocenoze) i odnos prema njihovom staništu (biotopu).

• S obzirom da terminološki nije određena nauka koja sveobuhvatno proučava životnu sredinu i odnose u njoj i koja dominantno ima multidisciplinaran karakter, u praksi je korišćen izraz ekologija i ekolog za stručnjake koji se bave ekologijom.

PODELA TOKSIKOLOGIJE

- kliniĉka, - radna i - toksikologija ţivotnog prostora (humana ekotoksikologija)

• Kliniĉka toksikologija u najvećoj meri rešava probleme raznih vrsta trovanja (udesnih, suicidnih i dr.) gde je otrovani preko usta, disajnih organa ili kože došao u kontakt sa većim količinama otrova.

• Toksikologija radnog prostora se bavi otrovima na radnom mestu

• Humana toksikologija izučava neželjene efekte hemijskih supstanci na zdravlje. Pored humane (medicinske) toksikologije za nastanak ekotoksikologije bile su još važnije toksikologije biljaka i životinja kojima se bave biologija, veterina i dr. naučne discipline, s tim da se sve one, kao i humana toksikologija, prvenstveno bave efektima otrovnih supstanci na pojedine organizme.

• U odnosu na Ekologiju i Toksikologiju, Ekotoksikologija je mnogo mlađa naučna disciplina. Pojam „ekotoksikologija“ nastao je 1969.g. (naučnik Truhaut), kao logičan nastavak toksikologije, ka ekološkim efektima zagađujućih materija (polutanata). Međutim, prelazak od izučavanja pojedinačnih organizama ka izučavanju ekosistema, dodaje ovom pojmu složenost. Neposredni efekti zagađujućih materija nastaju bilo od direktne toksičnosti na pojedinačne organizme ili od izmene životne sredine, što, opet, utiče na svaki pojedinačan organizam, iako direktna toksičnost ne mora da bude prisutna.

• Zagađujuća materija (polutant) se definiše kao supstanca koja se javlja u životnoj sredini makar delimično kao posledica aktivnosti čoveka, i koja izaziva štetne posledice na žive organizme. Nekad se koriste manje ograničene definicije, i one tada obuhvataju različite fenomene.

• Ponekad je korisno napraviti razliku između kontaminanta (kontaminirajuće materije) i polutanta (zagađujuće materije): supstanca koja se oslobađa kao posledica aktivnosti čoveka naziva se kontaminantom, osim ako nema razloga da pretpostavimo da ona ima biološke posledice, iako se termin "polutant" često koristi prilično široko i podrazumeva obe ove situacije. Naravno, ne retko je otvoreno pitanje da li kontaminant izaziva ikakve biološke posledice, ili ne.

• Da ne bi studente dovodili u zabunu kako nazvati štetne i opasne materije koje slučajno ili namerno dospevaju u životnu sredinu, kao rezultat aktivnosti čoveka u ovoj knjizi ćemo koristiti izraze polutanti ili zagaĊujuće materije.

• Teški metali u vodi dobro objašnjavaju ovu osobinu: oni se najčešće mere kao koncentracije ukupnih metala iako se javljaju u čitavom nizu oblika. Hemijski oblik i vrste nekog metala mogu uveliko da utiču na sve aspekte ponašanja tog metala i biološke efekte koje on stvara. Različiti prirodni vodni sistemi sadrže različite razmere brojnih vrsta.

Slika 1. Najvažniji oblici i putevi konverzije tragova metala u prirodnim vodama

Ekološko zdravlje (humana ekologija)

• Stavljanjem težišta na čoveka, odnosno antropogene uticaje na ekosisteme i biosferu u celini, kao i efekte izmenjene životne sredine na zdravlje, u svetu se razvila nuačna disciplina: Environmental Health. Nedostatak sličnih pojmova u našem jeziku je doveo do toga da se za ovu novu naučnu disciplinu koristi izraz humana (medicinska) ekologija ili jednostavnije – ekološko zdravlje.

• Ekološko zdravlje predstavlja onaj aspekt zdravlja i bolesti koji su određeni faktorima u životnoj sredini. Pojam se takođe odnosi na teoriju i praksu procene i kontrole faktora u životnoj sredini koji potencijalno mogu uticati na zdravlje. Ekološko zdravlje podrazumeva i direktne patološke posledice uticaja hemikalija, zračenja i nekih bioloških agenasa, kao i one (često indirektne) posledice na zdravlje i opštu dobrobit u širem fizičkom, tehnološkom, socijalnom i estetskom okruženju, u šta spada i stanovanje, urbani razvoj, upotreba zemljišta i saobraćaj.

• Struĉnjak za ekološko zdravlje je osoba koja je imala formalnu obuku i koja je angažovana na poslovima upravljanja rizikom po zdravlje, ili koja rukovodi ovim poslovima.

• Sluţbe za ekološko zdravlje su Ustanove ili delovi Ustanova koje primenjuju politiku ekološkog zdravlja kroz aktivnosti monitoringa i kontrole i koje su angažovane na promociji zdravlja tako što podržavaju primenu tehnologije i ponašanja koji su prijatelji životne sredine i koji funkcionišu u okviru prihvatljivog rizika.

• Ne mislimo da ovim definicijama medicina „prisvaja“ ekotoksikologiju, već samo težište ove naučne discipline pomeramo ka čoveku uz istovremenu želju da ukažemo na potrebu trajne saradnje naučnika-stručnjaka iz više oblasti na rešavanju složenih ekotoksikoloških problema.

• Ekosistem se može opisati kao entitet jasno definisan u prostoru i vremenu sa svim organizmima koji ga čine, fizičkim uslovima klime i tla, kao i međusobnim odnosima u njemu samom. Prirodne ekosisteme karakteriše stabilnost koja je određena odgovarajućim autoregulacionim mehanizmima.

• Zbog sve većeg broja intervencija u prirodi i aktivnosti čovek je uticao na to da imamo sve manje prirodnih ekosistema, tako da npr. u gradovima i njihovoj okolini dominiraju delimično ili potpuno antropološki izmenjeni ekosistemi tzv. veštački ekosistemi. Zbog toga se postavilo pitanje kako u okviru veštačkih ekosistema procenjivati ekološki kapacitet, opterećenost sredine ili procenjivati uticaje na životnu sredinu.

• Ekološki kapacitet je stanje dinamičke ravnoteže ekosistema, u kojem vladaju relativno usaglašeni odnosi između svih komponenti i elemenata, što omogućava normalnu evoluciju ekosistema. Ravnoteža vlada sve dotle dok ne bude ugrožena nekim spoljnim uticajem ili jakom unutrašnjom aktivnošću.

• Opterećenjem možemo smatrati sve neželjene promene fizičkih, hemijskih i bioloških svojstava životne sredine (vazduha, vode, zemljišta) koji mogu nepovoljno delovati na živa bića ili narušiti njihov eko sistem. Sam termin „opterećenost životne sredine“ podrazumeva takvu izmenu sredine da ona postaje nepogodna za život ljudi. Materija ili energija postaje opterećujuća kada se pojavi u nepoželjnom mestu i vremenu, kao i nepoželjnim količinama.

Šta je to što određuje da je neka hemijska supstanca štetna?

• Da li će neka hemijska supstanca (ili kakav drugi agens, kao na primer jonizujuće zračenje) biti štetna po zdravlje zavisi od nekoliko faktora. Jedan od njih je doza, odnosno količina potencijalno štetne supstance koju je neka osoba unela u organizam, inhalirala ili apsorbovala preko kože. Količina oštećenja (ukoliko ga uopšte ima) zavisi od veličine doze te supstance u određenom vremenskom periodu.

• Akutna ekspozicija podrazumeva jednu jedinu dozu; hronična ekspozicija dešava se tokom celog života ili većeg dela života jedinke; dok suphronična ekspozicija podrazumeva ponovljene ekspozicije koje se dešavaju bar u jednom periodu života jedinke.

ŠTA UTIĈE NA DOZU I ODGOVOR?

• Na dozu i odgovor utiče rastvorljivost određene hemijske supstance u vodi ili ulju (masnoći). Toksične hemikalije koje su rastvorljive u vodi veoma se brzo prenose kroz većinu ćelija u ljudskom organizmu, ali se retko u njemu duže zadržavaju. Ove se hemijske supstance vrlo brzo iz organizma izlučuju urinom. Toksini koji se rastvaraju u uljima ili masnoći (obično organski molekuli) se slabo kreću kroz organizam. Oni se nagomilavaju i u organizmu ostaju godinama u lipidnim (masnim) naslagama ili kostima. Npr. olovo je u najvećoj meri fiksirano za kosti sa biološkim poluživotom od 10 i više godina.

Pojmovi u toksikologiji i znaĉenje

• Otrovi - su supstancije sintetičkog, biološkog ili prirodnog porekla i preparati proizvedeni od tih supstancija koji uneti u organizam ili u dodiru sa organizmom mogu ugroziti život ili zdravlje ljudi ili štetno delovati na čovekovu sredinu.

Razvrstavanje

otrova

ŠTA JE OSNOVNO MERILO TOKSIĈNOSTI?

• Osnovnim merilom toksičnosti se smatra minimalna smrtna doza ili kako se uobičajeno kaže letalna doza (LD ili LDLO), koja predstavlja minimalnu količinu materija koja može da izazove smrt eksperimentalne životinje. Osim minimalne letalne doze, kao merilo toksičnosti se još češće koriste vrednosti srednje letalne doze, skraćeno LD50 (opisane ranije kod pojma otrov), a u slučaju kada se toksikant nalazi u gasovitom obliku, koristi se izraz LC i LC50 za letalnu koncentraciju

Kako se određuje toksičnost?

• Za odreĊivanje toksiĉnosti najčešće se koriste tri metode u cilju utvrđivanja nivoa pri kome neka supstanca počinje da predstavlja opasnost po zdravlje. Svaka od ove tri metode ima određena ograničenja. Jedna metoda je izveštaj o slučaju (obično ga podnosi lekar) i odnosi se na pojedinca (pojedince) koji je pretrpeo neželjene zdravstvene efekte ili doživeo smrt usled ekspozicije nekoj hemijskoj supstanci. Ova vrsta informacije obično podrazumeva akcidentalno trovanje, prekomernu dozu droge, ubistvo ili pokušaj samoubistva.

• Druga se metoda oslanja na laboratorijska istraživanja (obično na laboratorijskim životinjama) kojima se određuje toksičnost, dužina zadržavanja otrova u organizmu, ugroženi delovi tela i (ponekad) način dešavanja oštećenja. U ovakve studije bi, idealno, trebalo da budu uključeni aspekti praćenja i analiziranja ne samo prvobitne hemijske supstance nego i njenih metabolita - potencijalno štetnih hemijskih supstanci u koje se prvobitno uneta supstanca mogla da pretvori u samom telu.

• Treća metoda je epidemiološka, sa populacionim studijama, ljudima koji su bili izloženi određenoj hemijskoj supstanci ili oboljenjima.

• Akutna toksičnost i hronična toksičnost se obično određuju testovima na živim laboratorijskim životinjama.

Shema 1. Proces toksikološke evaluacije

• Američka akademija nauka procenjuje da samo 10% od oko 72.000 hemijskih supstanci koje se koriste, biva podvrgnuto kompletnoj proveri toksičnosti, a samo 2% biva adekvatno testirano u svrhu određivanja njihove kancerogenosti, teratogenosti ili mutagenosti. Ovo je posledica nedostatka finansija, ali i kompleksnosti ovakvih testova. Skoro ni jedna od ovih hemijskih supstanci nije testirana da bi se utvrdilo kakva oštećenja ona izaziva na nervnom, endokrinom ili imunom sistemu. Svake godine na tržištu se pojavi oko 1.000 novih hemikalija, a o eventualnim štetnim efektima koje one izazivaju znamo vrlo malo. Trenutno ne postoji zakonska regulativa za oko 99,5% svih hemikalija koje se nalaze u prometu u svetu.

Koji su putevi i obim ekspozicije?

• Postoje tri glavna puta ekspozicije hemijskim supstancama:

inhalacija,

dermalni kontakt (kontakt hemijske supstance sa kožom ili sluzokožom) i

ingestija.

• INHALACIJU karakteriše brz unos toksičnih jedinjenja u respiratorni sistem. Većina hemijskih jedinjenja koja se inhaliraju su gasovi ili isparenja isparljivih tečnosti. Međutim, i čvrste materije i tečnosti mogu da budu unete inhalacijom ako su u obliku prašine ili aerosola. Inhalacija toksičnih agenasa generalno ima za posledicu brzu i efikasnu resorpciju jedinjenja u krvotok, usled velike površine plućnog tkiva i broja krvnih sudova u tom tkivu. Poznavanje napona pare (VP) određene hemijske supstance može da pomogne u određivanju inhalacionog rizika kod određene ekspozicije. Što je niži VP, to je manje verovatno da će hemijska supstanca proizvesti gas koji se lako inhalira i obratno. Rastvorljivost supstance u vodi je takođe važan faktor koji doprinosi razvitku simptoma.

• DERMALNI KONTAKT ne karakteriše tako brza apsorpcija kao što je to slučaj s inhalacijom, iako se neke hemijske supstance veoma lako unose preko kože. Mnoga organska jedinjenja su rastvorljiva u lipidima (mastima), pa se, stoga lako apsorbuju preko kože i sluzokože. Apsorpciju povećava oštećenost kože, toplo vreme, a pojedine oblasti tela (npr. prepone) lakše apsorbuju hemijske materije nego drugi delovi (npr. šake).

• Unošenje supstance u digestivni trakt ili INGESTIJA te supstance predstavlja ređi put ekspozicije. Međutim, slučajan kontakt "ruka-usta", pušenje ili gutanje pljuvačke i sluzi koja sadrži kontaminirajuće supstance mogu takođe da rezultiraju ekspozicijom ovim putem. Medicinsko osoblje, u bolničkom ili vanbolničkom okruženju, sreće se i sa hemijskom ekspozicijom ingestijom, tamo gde je došlo do slučajnog trovanja ili pokušaja samoubistva.

Šta su maksimalno dozvoljene koncentracije štetnih materija?

• Maksimalno dozvoljene koncentracije štetnih materija

(MDK) (u vazduhu radnog prostora, u vodama vodnih tokova

i zemljištu) - se najpreciznije određuju na osnovu

eksperimentalnih rezultata sa laboratorijskim životinjama, a

veoma retko sa ljudima - dobrovoljcima. Međutim, u praksi se

najčešće do rezultata dolazi proračunavanjem, polazeći od

vrednosti letalne doze i letalne koncentracije (LD, LD50, LC i

LC50), a isto tako i korišćenjem formula koje kao ulazni

podatak koriste fizičko-hemijske karakteristike toksikanta

(temperaturu topljenja, temperaturu ključanja, gustinu,

molekulsku masu, indeks prelamanja i sl.).

• Maksimalno dozvoljena koncentracija (MDKrp) štetnih materija u atmosferi radnog prostora - smatra se ona koncentracija škodljivih gasova, para i aerosola (u daljem tekstu - škodljivih supstancija) u vazduhu radnih mesta koja ne prouzrokuje oštećenje zdravlja pri svakodnevnom osmočasovnom radu (pri normalnim klimatskim uslovima i neforsiranom disanju).

Šta je to GVI?

• Graniĉna vrednost imisije (GVI) je veličina koja predstavlja najviši dozvoljeni nivo koncentracije zagađujućih materija u vazduhu životnog prostora.

• Vrednosti GVI se orijentaciono mogu izračunati korišćenjem MDKrp prema sledećim jednačinama:

Log GVIkratkotrajna (logMDKkr) = -1,78 + logMDKrp

Log GVIsrednja dnevna (logMDKsd) = -2,00 + 0,86 logMDKrp

• Za orijentaciono izračunavanje ovih koncentracija umesto MDKrp mogu se koristiti vrednosti LC50, kao i neke fizičke konstante kao što je, npr. temperatura ključanja.

Kancerogene materije

• Faktori koji mogu da izazovu oštećenje DNK ćelija mogu da budu:

- endogenog porekla, kao što su neki hormoni,

vitamin D2, holesterol, žučne kiseline i dr. I

- egzogenog porekla, gde dolaze mnogobrojni

agensi iz radne i životne sredine.

• Egzogeni kancerogeni dele se na:

- hemijske supstance i njihove smeše;

- fizičke agense: jonizujuća zračenja i ultravioletni

zraci;

- biološke agense: virusi, bakterije i neki paraziti i

- kombinovani agensi.

• Prema načinu delovanja hemijski kancerogeni se dele u tri grupe, i to:

direktni kancerogeni

prokancerogeni

promotori ili akceleratori

• Grupa 1: Agens je kancerogen za ljude.

• Grupa 2

• Grupa 2A: Agens je verovatno kancerogen za ljude.

• Grupa 2B: Agens je moguće kancerogen za ljude

• Grupa 3: Agens nije klasifikovan kao kancerogen za ljude.

• Grupa 4: Agens verovatno nije kancerogen za ljude.

• Glavni izvor kancerogena:

I pušenje (30-40% slučajeva oboljevanja)

II nepravilna ishrana (20-30%)

IV izloženost na radnom mestu (5-15%)

V izloženost iz životne sredine (do 10%)

VI nasledni – genetski faktori (10-20%)

ALERGIJE

• Može se slobodno reći da alergije predstavljaju jednu od najčešćih bolesti savremenog čoveka. Porast broja alergijskih manifestacija može se objasniti umnožavanjem raznih supstanci sa kojima dolazimo u kontakt u kući, na ulici i na poslu, ali i povećanom osetljivošću ljudi u velikim gradovima.

KOJI SU USLOVI ZA UPRAVLJANJE ŢIVOTNE SREDINE SA FORMALNO-PRAVNOG

ASPEKTA?

• da ne postoji odgovarajuća zakonska regulativa,

• da zakoni budu primenljivi,

• da postoji spremnost države da ih sprovodi,

• da postoje razrađeni mehanizmi za sprovođenje zakona,

• da je razvijena inspekcijska služba sa odgovarajućim kadrom,

• da su tužilaštvo i sudstvo spremni (imaju iskustva i znanja) za rešavanje ove problematike.

Najznačajniji zakoni u oblasti zaštite životne sredine su:

• Zakon o zaštiti životne sredine („Sl.glasnik RS“, br. 135/2004);

• Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu („Sl.glasnik RS“, br. 135/2004);

• Zakon o strateškoj proceni uticaja na životnu sredinu („Sl.glasnik RS“, br. 135/2004) i

• Zakon o integralnom sprečavanju i kontroli zagađivanja životne sredine („Sl.glasnik RS“, br. 135/2004).

„Način na koji su pri proceni uticaja uzeti u obzir činioci

životne sredine, uključujući podatke o: vazduhu, vodi,

zemljištu, klimi, jonizujućem i nejonizujućem zračenju, buci i

vibracijama, biljnom i životinjskom svetu, staništima i

biodiverzitetu, zaštićenim prirodnim dobrima, stanovništvu,

zdravlju ljudi, gradovima i drugim naseljima, kulturno-

istorijskoj baštini, infrastrukturnim, industrijskim i drugim

objektima ili drugim stvorenim vrednostima“

(Tačka 4.)

STRATEŠKE PROCENE UTICAJA NA ŢIVOTNU SREDINU

ZAKON O ZDRAVSTVENOJ ZAŠTITI

• U članu 13, tačka 4. stoji da se društvena briga za zdravlje na nivou autonomne pokrajine, opštine, odnosno grada sprovodi kroz:

„planiranje i ostvarivanje sopstvenog programa za očuvanje i

zaštitu zdravla od zagađene životne sredine što je prouzrokovano

štetnim i opasnim materijama u vazduhu, vodi i zemljištu,

odlaganjem otpadnih materija, opasnih hemikalija, izvorima

jonizujućeg i nejonizujućeg zračenja, bukom i vibracijama na

svojoj teritoriji, kao i vršenjem sistematskog ispitivanja životnih

namirnica; predmeta opšte upotrebe, mineralnih voda, vode za piće

i drugih voda koje služe za proizvodnju i preradu životnih

namirnica i sanitarno-higijenske i rekreativne potrebe, radi

utvrđivanja njihove zdravstvene i higijenske ispravnosti i

propisanog kvaliteta“.

• Ostvarivanje opšteg interesa u zdravstvenoj zaštiti u Republici se sprovodi kroz (član 18, tačka 6.):

„epidemiološko i higijensko sistematsko praćenje,

kao i sistematsko praćenje i ispitivanje uticaja

zagađenja životne sredine na zdravlje ljudi, kao i

sistematsko ispitivanje zdravstvene ispravnosti

životnih namirnica, predmeta opšte upotrebe i vode

za piće“.

• Pod javnim zdravljem u smislu ovog zakona podrazumeva se ostvarivanje javnog interesa stvaranjem uslova za očuvanje zdravlja stanovništva putem organizovanih sveobuhvatnih aktivnosti društva usmerenih na očuvanje fizičkog i psihičkog zdravlja, odnosno očuvanja životne sredine, kao i sprečavanje nastanka faktora rizika za nastanak bolesti i povreda, koji se ostvaruju primenom zdravstvenih tehnologija i merama namenjenih promociji zdravlja, prevenciji bolesti i poboljšanju kvaliteta života.

ZAKON O PLANIRANJU I IZGRADNJI („Sl.glasnik RS“, br. 47/2003)

• U članu 21 (tačka 8.) koji se odnosi na izradu urbanističkih planova, kao sastavni deo plana je i pravilo uređenja koje mora da sadrži:

„opšte i posebne uslove o zaštiti životne sredine od

različitih vidova zagađenja i zaštite života i zdravlja

ljudi i zaštite od požara, nepogoda i uništavanja“.

• Prema ovom Zakonu, Generalni projekat (član 100.) mora da sadrži „procenu uticaja na životnu sredinu“, a Idejni projekat (član 101.) mora da sadrži „procenu uticaja na životnu sredinu“ i „mere za sprečavanje ili smanjenje negativnih uticaja na životnu sredinu“.

RIZIK OD ZAGAĐIVANJA ŢIVOTNE SREDINE

• Unošenje velikog broja polutanata u vodu, vazduh i zemljište u količinama koje priroda ne može da svlada svojim autoregulacionim mehanizmima doveli su do ireverzibilnih procesa koji su uticali na izmenu faktora životne sredine i značajnog povećanja obima ekspozicije život sveta na planeti različitim polutantima.

• Povećana ekspozicija polutantima direktno deluju na povećanje rizika po zdravlje i život čoveka, biljni i životinjski svet. Da bi se kvantifikovao nastali rizik brojne naučne discipline su razvile metode, uključujući i ekotoksikologiju koja je našla značajno mesto u procesu procene rizika od zagađene životne sredine.

• Sam proces procene rizika je deo analize uticaja koja obuhvata sledeće faze:

Identifikacija izvora polutanta

Transport polutanta

Transformacija i ponašanje polutanta

Recipijent//Efektor

TRANSFORMACIJA I SUDBINA POLUTANTA

• Procesima kruženja su obuhvaćene sve komponente ekosistema, kako biotičke, kao što su biljke, životinje, gljive i mikroorganizmi, povezani trofičkim odnosima, tako i abiotičke komponente, kojima pripadaju vazduh, voda i zemljište.

• Antropogenim aktivnostima u atmosferi se unosi veliki broj različitih jedinjenja, od kojih su neka veoma reaktivna, pa je broj mogućih hemijskih reakcija veoma veliki i teško predvidiv. Ovo važi još više ako se uzmu u obzir moguće varijante temperature, vlažnosti, pritiska i prisustvo ili odsustvo katalizatora i drugih faktora koji mogu da utiču na pokretanje i tok neke hemijske reakcije.

• Najvažnije zagađujuće materije koje dospevaju u atmosferu gradova i direktno ili indirektno utiču na zdravlje stanovnika, a mere se na najsavremeniji način u automatskog mreži monitoringa u Beogradu su:

sumpor-dioksid (SO2),

ugljen-monoksid (CO),

suspendovane čestice (PM10, PM2,5),

azot-monoksid (NO),

azot-dioksid (NO2),

prizemni ozon (PO3),

BTX (benzol, toluol, ksilol).

Azot-dioksid

• Najvažniji način formiranja azot dioksida predstavlja oksidacija azot monoksida koja se dešava noću na račun prizemnog ozona:

NO + O3 NO2 + O2 (1)

• Do razgradnje azot dioksida dolazi u toku dana pod uticajem ultraljubičastog sunčevog zračenja (UV). Pri tome se dobija azot monoksid i slobodni atom kiseonika:

NO2 + kUV NO + O (2)

• gde je sa kUV simbolički označen uticaj ultraljubičastog zračenja na razgradnju NO2 i oslobađanje jednog atoma kiseonika. Faktor k zavisi od intenziteta ultraljubičastog zračenja i određuje brzinu produkcije ozona. Ovako oslobođeni atom kiseonika učestvuje dalje u formiranju ozona.

Prizemni ozon

• Uzroci nastajanja i razgradnje prizemnog ozona vezani su za uticaj UV sunčevog zračenja, reakcije sa azotnim oksidima i prisustvo različitih posrednika.

• Nastajanje ozona odvija se u sledećem procesu (Schurath 1985). Slobodni atom kiseonika iz jednačine (2) pripaja se molekulu kiseonika uz pomoć posrednika M:

O + O2 + M O3 + M (3)

• Proces nastajanja ozona u atmosferi gradova vezan je za prisustvo azotnih oksida, ali (prema jednačini (3)) i niza drugih zagađujućih materija, u prvom redu ugljovodonika, takođe poreklom iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Visoke koncentracije ozona su, pored toga što su i same opasne, takođe i znak svestrano zagađene atmosfere.

• Veza između koncentracija NO, NO2 i O3, uz istovremeni uticaj UV data je sledećim, veoma važnim, odnosom:

C(O3) = kUV c(NO2)/c(NO) (4)

• Iz navedenog odnosa sledi da je osim produkcije NO, koji je prvi prekursor, potrebna i veća koncentracija NO2, kao i istovremeno intenzivno UV zračenje. Jednačina (4) omogućuje i procenu koncentracija ozona na osnovu podataka o azotnim oksidima.

• Razgradnja ozona je brža u područjima gde je produkcija NO u procesima sagorevanja veća, a pritom nema UV zračenja. To se dešava noću u gradovima sa intenzivnim automobilskim saobraćajem.

• Tako je u planinskim ili ruralnim područjima, gde nema automobilskog saobraćaja i izduvnih gasova, ili drugih produkata sagorevanja (koji sadrže NO), prisutna veća koncentracija ozona u noćnim časovima. Prema jednačini (1) uporedo sa razgradnjom ozona dolazi do

povećavanja koncentracije NO2.

Letnji smog

• Letnji smog predstavlja vizuelizaciju kulminacije aerozagađenja. Smanjivanje vidljivosti je posledica prisustva krupnih molekula ugljovodonika u vazduhu, koji se ponašaju kao aerosoli i prouzrokuju difuziju svelosti. Ugljovodonici potiču iz automobilskih motora, a paralelno sa visokom produkcijom ugljovodonika ide i visoka produkcija azotnih oksida.

• Prisustvo ugljovodonika stimuliše formiranje ozona (jednačina (3)), pa se u ovakvim situacijama javljaju i ekstremne koncentracije ozona. Pri visokim koncentracijama ugljovodonika, može se očekivati i veća koncentracija benzena, koji je kancerogen.

• U urbanoj sredini se odvijaju procesi koji dovode do veoma jako izraženog dnevnog hoda koncentracije ozona. U toku vedrog dana, pod uticajem ultraljubičastog (UV) sučevog zračenja, koncentracija ozona brzo raste na račun NO2 (jednačine (2) i (3)). U toku noći NO uzima od ozona treći atom kiseonika i pretvara ga u običan molekul kiseonika (vidi jed. (1)). To dovodi do prividno paradoksalne situacije u noćnim i jutarnjim časovima, da u jako zagađenom vazduhu sa visokim koncentracijama azotnih oksida ima malo ozona. Ukoliko u grad dođe čistiji vazduh iz okoline, dakle sa manje azotnih oksida, u njemu će noću biti više ozona.

PRAĆENJE VREMENSKOG TOKA PRIZEMNOG OZONA I AZOTNIH OKSIDA

• Aerozagađenje ima izrazit dnevni tok i prostornu raspodelu. Dnevni tok aerozagađenja javlja se zbog vremenskog toka ljudskih aktivnosti u gradu, a u prvom redu zbog postojanja „špiceva“ u saobraćaju. Prizemni ozon ima svoj dnevni tok koji je prouzrokovan UV zračenjem i prisustvom azotnih oksida. Maksimalne vrednosti javljaju se u popodnevnim časovima kada se jako UV zračenje podudara sa formiranjem azotnih oksida u periodu saobraćajnog „špica“.

Slika 2. Dnevni hod azota dioksida i ozona u toku devet uzastopnih dana

• Ekotoksikološke karakteristike polutanata se u procesu procene rizika posebno razmatraju, s obzirom da je sudbina isteklih ili oslobođenih hemikalija prvenstveno određena sledećim procesima u životnoj sredini:

fotolizom – ukoliko hemikalija ima sposobnost da absorbuje sunčevu svetlost;

biodegradacijom – gde pod uticajem prisutnih mikroorganizama nastaju nove komponente (u svim supstratima sredine);

metabolizmom – u biljkama i životinjama;

hidrolizom – gde nastaju hidrolitički produkti, takođe u svim supstratima sredine;

disocijacijom;

sorpcijom na komponentama sredine i

bioakumulacijom u biljkama i životinjama.

EKOTOKSIKOLOŠKE KARAKTERISTIKE POLUTANATA

• Istovremeno se moraju analizirati načini i putevi kretanja hemikalija, imajući u vidu da od istih takođe zavisi sudbina u prirodi:

• isparavanje – hemikalija može da se transportuje vazduhom, a kada se nađe u vazduhu, može da se transportuje na više načina. Istovremeno, indirektno preko vazduha, hemikalija može da kontaminira zemljište, vodu, biljke ili životinje i to tako što dolazi do adsorbcije na česticama prašine i precipitacije;

• proceđivanje koje omogućava kretanje hemikalije kroz vodu i zemljište, ako postoji odgovarajući rastvarač, odnosno ako je hemikalija rastvorljiva;

• kretanje po površini, prateći kretanje vode ili zemljišta;

• kontaminiranje lanca ishrane, npr. – hemikalija koja dospe u akvatični ekosistem može biti zahvaćena mikroorganizmima ili uneta od strane riba i dalje u lanac ishrane, ili preko vode dospeti na poljoprivredne površine procesom navodnjavanja i sl.

• Procese u životnoj sredini, kako je to napred navedeno, teško je pratiti i kvantifikovati, pa se zato za potrebe određivanja ekotoksikoloških karakteristika koriste indirektne metode primenom bitnih fizičkih i hemijskih karakteristika, kao što su:

• rastvorljivost u vodi (WS) koja odražava (1) hemijsku mobilnost, (2) hemijsku stabilnost, (3) hemijsku akumulaciju, (4) hemijsku bioakumulaciju i (5) hemijsku absorbciju;

• odnos oktanol/voda (Kow) je indikator bioakumulacije ili potencijal biokoncentracije;

• isparljivost ili napon pare (VP), parametar koji određuje moguće uticaje hemikalije na živi svet.

• Ukoliko ne raspolažemo potrebnim podacima, navedene indikatore i parametre možemo da izvedemo koristeći sledeće jednačine:

Log Kow = 4.158 – 0.80 logWS

1. Metilen hlorid

WS (20oC) = 6.450 – 7.250 mg/l

Kow = 8

VP (20oC) = 3.756 mmHg

WS – pokazuje da će se hemikalija procediti, kretati i biti biorazgrađena, a neće bioakumulirati i biti adsorbovana.

Kow – ukazuje da se hemikalija neće bioakumulirati.

VP – je indikator da će hemikalija isparavati i da postoji problem zbog inhalacije.

Istovremeno može doživeti fototransformaciju i precipitaciju nastalih produkata na zemlju.

2) Benzo(a)pyren

WS (25oC) = 0,00038 mg/l

Kow = 1.096

VP (20oC) = 5x10-9 mmHg

WS - pokazuje da se hemikalija može adsorbovati na česticama zemlje, može se bioakumulirati i neće se proceđivati. Biodegradacija joj je veoma slaba.

Kow – ukazuje na bioakumulaciju i potencijal da uđe u lanac ishrane. Rezidue mogu da se nađu u hrani i vodi.

VP – pokazuje da isparljivost nije od značaja.

Putevi ekspozicije mogu da budu unošenje hranom ili vodom.