T1_Životné prostredie a jeho zložky

Umelé/antropogénne/ materiálne prostredie

- obytné prostredie - výrobné závody, továrne - služby a vybavenosť - rekreačné a kultúrne zariadenia - komunikácie a letiská - prístavy a hrádze - ostatné

Prírodné prostredie

1.Neživá príroda (Abiosféra): pôda, vzduch, voda, slnečné žiarenie, rádioaktivita, teplota, vlhkosť

2.Živá príroda (Biosféra):fauna, flóra, mikroorganizmy a huby

Človek - spoločnosť - sociálne prostredie

Pracovné prostredie

RIEŠENIE KRÍZOVÝCH SITUÁCIÍ – ENVIRONMENTÁLNYCHIng. Mária Šimonová, PhD.

1 ŽIVOTNÉ PROSTREDIE A JEHO ZLOŽKY

1.1 VŠEOBECNE O ŽIVOTNOM PROSTREDÍ

Životné prostredie je možné chápať z rôznych hľadísk, pričom v najširších súvislostiach predstavuje všetky prírodné podmienky na povrchu Zeme potrebné pre život človeka. Najčastejšie je definované podľa nórskeho vedca S. Wika takto [33]: "Životné prostredie je tá časť sveta, s ktorou je človek vo vzájomnej interakcii, t.j. ktorú používa, ovplyvňuje a ktorej sa prispôsobuje". Táto definícia bola prijatá za oficiálnu na konferencii UNESCO v roku 1967. Svet, ktorý znamená prírodné prostredie, nemožno celkom stotožňovať s pojmom životné prostredie človeka. Popri biotickom a abiotickom svete, s ktorým je človek v interakcii, vystupuje tu ešte sociálne prostredie, do ktorého človek musí vstupovať, ak chce uspokojiť úplne všetky svoje potreby. Až takéto komplexné prostredie možno nazvať životným prostredím. V priebehu vývoja života na Zemi, sa vytvorila medzi prostredím a organizmami v celej biosfére a v jej jednotlivých ekosystémoch dynamická rovnováha, ktorá môže byť narušovaná prírodnými ako aj antropogénnymi faktormi. Medzi prírodné faktory možno rátať kozmické vplyvy, vlastnosti atmosféry, tektonické javy, klimatické zmeny, rádioaktivitu prostredia a biologické a iné faktory. K antropogénnym faktorom patria hlavne spôsob a objem čerpania prírodných zdrojov, množstvo a spôsob emisie do prostredia, zásahy do krajiny, vnášanie cudzorodých látok a zavádzanie cudzích alebo vytvorených organizmov do ekosystémov.

Životné prostredie človeka je možné vyjadriť pomocou nasledujúcej schémy 33

Obr.1.1 Schéma životného prostredia človeka


Životné prostredie možno rozdeliť podľa viacerých kritérií. Z hľadiska vertikálneho členenia delíme životné prostredie na tieto zložky 33:

a) atmosféru (vzdušný obal Zeme), b) hydrosféru (vodstvo),c) tektosféru (zemský povrch).

Relatívne tenké rozhranie medzi atmosférou, hydrosférou a litosférou tvorí biosféra v ktorej sa nachádzajú, žijú, vyvíjajú a rozmnožujú živé organizmy.

Z hľadiska horizontálneho členenia delíme životné prostredie na 33:

a) svetadiely,b) moria, c) ostrovy.

Z hľadiska rozsahu delíme životné prostredie človeka na:

a) mikroprostredie - životné prostredie jednotlivca (pracovné, obytné ),b) mezoprostredie - životné prostredie skupiny (mesto, dedina...),c) makroprostredie - životné prostredie určitej populácie (krajina),d) globálne prostredie - životné prostredie celej populácie (planéta).

Z hľadiska pôvodu prevažujúcich zložiek sa životné prostredie delí na

a) prírodné (lesy, lúky, mokrade,...),b) pozmenené (nevýrazné a menšie zásahy človeka),c) umelé (továrenské komplexy, dopravná infrašktruktúra,...),d) sociálne (rozmanité ľudské vzťahy - pracovné, peňažné, právne,...).

Ak analyzujeme problematiku životného prostredia človeka, potom jeho kvalitu bude ovplyvňovať viacero biotických, abiotických i antropogenických faktorov. Za najdôležitejšie považujeme tieto faktory 33.:

a) prírodné (klimatické, hydrologické, biologické a pod.),b) hygienické (čistota ovzdušia a vody, hluk, funkčný systém odpadového hospodárstva, realizácia hygienických zásad v praxi, atď.),c) technické (úroveň technizácie, informatika, doprava a komunikačná sieť, atď.),d) spoločenské (zdravotné a sociálne javy, školstvo, kultúra atď.), e) výtvarné (výtvarná úroveň antropogenizovaného prostredia).

Uvedené faktory kvality životného prostredia, najmä ich harmoničnosť, vzájomné prepojenie a integrita, vyjadrujú kvalitu životného prostredia. Človek svojou výrobnou činnosťou a inými aktivitami prispôsobuje prostredie svojim potrebám (antropogenizácia), avšak výsledný efekt tohto snaženia môže priniesť i negatíva, ktorých následky oslabujú, a niekedy i spochybňujú takéto úsilie. Ako príklad je možné uviesť negatívne účinky exhalátov z výrobných závodov, a teplární, kontamináciu vody a pôdy cudzorodými látkami (pesticídy, herbicídy, ťažké kovy...), problémy odpadového hospodárstva atď. Následky znečisťovania životného prostredia sú neraz odhaľované až po vzniku vážnych zdravotných a spoločenských


problémov (ekzémy, narušenie imunity, závadná pitná voda,...), a nie vždy sa darí zjednať nápravu.

Existujú regióny (oblasť Žiaru nad Hronom-výroba hliníka, Krompašsko-ťažba medi a polymetalov, atď.), kde je kvalita životného prostredia tak narušená, že jeho navrátenie do pôvodného stavu bude dlhodobé a bude vyžadovať veľké investície. Na časti územia Slovenskej republiky sa vyskytujú značné problémy s kvalitou životného prostredia, ktoré sú vo veľkej miere vytvárané záťažami (napr. čierne skládky) vzniklými v minulosti. Z hľadiska kvality životného prostredia rozlišujeme tri kategórie kvality:

a) prostredie zdravej pohody,b) zdravé, ale neposkytujúce pohodu,c) nezdravé.

1.2 HLAVNÉ ABIOTICKÉ ZLOŽKY PRÍRODNÉHO PROSTREDIA

1.2.1 OVZDUŠIE

Ovzdušie tvorí plynný obal (atmosféru) Zeme [12]. Podobne ako celá naša planéta i plynný obal Zeme prešiel dlhým a zložitým vývojom, ktorého kvalitatívnu a kvantitatívnu stránku dodnes nemožno detailne popísať. Vývoj plynného obalu našej planéty prebieha v úzkej súvislosti s vývojom samotnej Zeme, pričom jeho začiatky siahajú až do predgeologického obdobia, t.j. do obdobia pred 5-6 miliardami rokov. Na základe poznania chemického zloženia zemskej kôry, dnešnej atmosféry, ako aj na základe najnovších informácií o zložení povrchov a atmosfér planét slnečnej sústavy, sa všeobecne prijal názor, že podstatnými zložkami prvotnej atmosféry Zeme boli vodík, hélium, metán, oxid uhličitý a voda. Vedľajšie zložky tvorili dusík a vzácne plyny. Počas vývoja plynného obalu Zeme opustili oblasť zemskej gravitácie v dôsledku prírodných jadrových reakcií veľké kvantá plynov (hlavne vodík a hélium) a na rozhraní doby predgeologickej a geologickej, došlo ku kondenzácii obrovského množstva vodných pár (začiatok praoceánskeho obdobia). V dôsledku tejto kondenzácie činí hmotnosť celkového množstva vody na Zemi približne 1,4.1018 t. Na začiatku starohôr, t.j. v období, kedy sa predpokladá vznik života na Zemi, atmosféra musela obsahovať dostatočné množstvo oxidu uhličitého, aby mohla prebiehať fotosyntéza. Významná časť tohoto plynu sa spotrebovala pri vzniku vápencov.

Vývoj plynného obalu Zeme možno považovať za zložitý priebežný dynamický proces, ktorého skutočná rýchlosť je však veľmi pomalá, čo dokazuje i výskum, podľa ktorého od začiatku treťohôr nedošlo k podstatným zmenám zloženia zemskej atmosféry. Stav všetkých plynov môže byť v širokom rozsahu podmienok vyjadrený stavovou rovnicou ideálneho plynu. Predpokladá sa, že pre atmosferické plyny, ktoré uvažujeme buď samostatne alebo ako zmes, platí táto rovnica v tvare [35]:

p .V =m . R .T , (1.1)

kdep.............tlak plynov,V............ objem plynov,


m.............hmotnosť plynov,R.............plynová konštanta,T..............teplota plynov.Atmosféra Zeme je teda v dynamicky rovnovážnom stave, avšak sústavnými zásahmi človeka dochádza k jej postupnému znečisťovaniu. Podľa súdobých informácií má dnešný vzduch okrem vody 18 stálych súčastí, ktoré sú rozdelené do niekoľkých skupín [34]:

podstatné zložky (N2, O2), vzácne plyny (Ar, Ne, He, Kr, Xe), uhlíkaté plyny (CO2, CH4, CO, HCOH), dusíkaté plyny ( N2O, NH3, NO2), sírnaté plyny ( SO2, H2S), ostatné plyny (O3, H2).

Jednotlivé súčasti vzduchu sú zastúpené rôznym podielom (objemové %). Priemerné zloženie vzduchu prináša tabuľka 1.1:

Tabuľka 1.1

Priemerné zloženie vzduchu 35

Plyn Objemové % Plyn Objemové %N2 78,084 N2O 2,0.10-5 - 4,0.10-5

O2 20,946 NH3 1,0.10-6 - 1,0.10-4

Ar 0,934 NO2 1,0.10-6 - 1,0.10-4

CO2 0,034 NO 1,0.10-6 - 1,0.10-4

Ne 1,8.10-3 SO2 2,0.10-8 - 1,0.10-4

He 5,2.10-4 HCHO max. 1,0.10-5

CH4 1,7.10-4 Xe 8,7.10-6

Kr 1,2.10-4 O3 1,0.10-7 - 5,0.10-5

CO 6,0.10-5 H2S 2,0.10-8

H2 5,0.10-5

Z tabuľky vyplýva, že z hľadiska koncentrácií jednotlivých plynov môžu mať významnejší vplyv na mnohorakú funkciu atmosféry práve tie plyny, ktoré sú v nej obsiahnuté v najväčšom množstve, t.j. dusík, kyslík, argón a oxid uhličitý. Chemické zloženie atmosféry je okrem prírodných procesov čím ďalej, tým viac ovplyvňované zásahom človeka do prírody, čo vedie k zmenám zloženia vzduchu hlavne nad jednotlivými priemyselne exploatovanými teritóriami.

Jednotlivé zložky atmosféry majú rôzne fyzikálno chemické vlastnosti, ktoré určujú aj ich priemerný čas zotrvania v atmosfére . Predpokladajme, že sa v atmosfére nachádza M hmotnostných jednotiek sledovanej zložky. Ak F je rýchlosť jej vytvárania a R je rýchlosť jej premeny alebo opúšťania danej časti atmosféry, potom pre stav dynamickej rovnováhy platí F = R. Z toho plynie, že stredný čas zotrvania bude vyjadrený rovnicou:

= M

F=M

R (1.2)


Hodnota predstavuje čas, za ktorý by daná zložka úplne vymizla z ovzdušia, ak by

neexistoval nijaký jej zdroj. Priemerné časy zotrvania niektorých zložiek atmosféry sú uvedené v nižšie uvedenej tabuľke:

Tabuľka 1.2 Priemerný čas zotrvania vybraných látok v atmosfére 35

Zložka atmosféry Zložka atmosféry hélium 1.107 roka ozón 2 rokydusík 106 roka voda 10 dníkyslík 5.103 roka amoniak 7 dníoxid uhličitý 15 rokov oxid dusičitý 6 dníoxid dusný 8 rokov oxid siričitý 4 dnivodík 6,5 rokov sulfán 2 dnimetán 4 roky

Stálosť zloženia ovzdušia je zabezpečovaná rovnováhou medzi látkovými vstupmi a výstupmi. Za hlavné vstupy treba považovatˇ:

degazáciu zemského plášťa, vrátane magmatických a vulkanických procesov, rádioaktívne procesy, činnosť živých organizmov, činnosť človeka.

Hlavné výstupy:

oxidácia plynných a tuhých látok a procesy zvetrávania, tvorba sedimentov, únik do kozmického priestoru, interakcie s hydrosférou, výstupy spojené s činnosťou živých organizmov a človeka

Jednotlivé zložky ovzdušia ako aj mnohé znečisťujúce látky, vstupujú do vzájomných reakcií alebo reagujú následkom slnečného žiarenia za vzniku fotochemických reakcií rôzneho stupňa, výsledkom ktorých sú nové látky. Tieto často v dôsledku vlastnej fotolýzy majú krátku životnosť, rozpadávajú sa a ich vzniklé produkty vstupujú do nových reakcií. Fotochemické reakcie v atmosfére môžeme rozdeliť na reakcie prebiehajúce v plynnej, kvapalnej a tuhej fáze. Medzi najdôležitejšie molekuly a radikály, ktoré ovplyvňujú dynamickú rovnováhu ovzdušia patria 35:O3, O2, NOx, HxOy (H2O2, H2O, HO2°, HO°), CO, CH4, HCHO a iné.

V dôsledku reaktivity vyššie uvedených látok ako aj vplyvom slnečného žiarenia v rôznych vrstvách atmosféry prebieha veľké množstvo reakcií. Energiu slnečného žiarenia vyjadruje vzťah h (h- Planckova konštanta J.s, -kmitočet žiarenia). K základným reakciám z cyklu NOx a O3 patria.

NO2 + h NO + °O

°O + O2 O3

O3 + NO NO2 + O2


Do týchto základných cyklov sú zahrnuté aj reakcie vedúce ku vzniku °OH radikálov:

O3 + h O2 + °O

°O + HOH 2 °OHVzniklý atomárny kyslík môže reagovať s vodou za vzniku °OH radikálov, ktoré patria medzi najreaktívnejšie častice v atmosfére a ochotne napadajú aj základné zložky atmosféry ako sú CO a CH4 a ďalšie.

S oxidom uhoľnatým reaguje hydroxylový radikál takto:

°OH + CO CO2 + °H

Atomárny vodík H° s molekulou kyslíka vytvára hydroperoxylový radikál:

°H + O2 HO2°

Hydroperoxylový radikál s oxidom dusnatým (prítomným v ovzduší) vytvára znova hydroxylový radikál podľa rovnice:

HO2° + NO OH° + NO2

Hydroxylový radikál °OH môže následne reagovať s ďalšími zložkami vzduchu, napr. s NO alebo NO2:

HO° + NO HNO2

Vzniklá kyselina dusitá podlieha vlastnej fotolýze podľa rovnice

HNO2 + h HO° + NO

Reakcia HO° s NO2:

HO° + NO2 HNO3 - vzniklá kyselina podobne ako vyššie uvedená podlieha fotolýze:

HNO3 + h HO° + NO2

Najdôležitejšou zložkou ovplyvňujúcou chémiu stratosféry je ozón O3. Medzi hlavné reakcie, ktoré patria do ozónového cyklu patria tieto:

O2 + h °O + °O

O2 + h 2 O

°O + O2 O3

O3 + °O 2 O2

O3 + h O2 + °O

Posledná rovnica je rovnicou štiepenia ozónu, ktorá prebieha vplyvom viditeľnej oblasti

svetla (pri vlnovej dĺžke 1180 nm) za vzniku molekulárneho a atomárneho kyslíka, pričom zo vzniklých produktov má väčší význam (vzhľadom na jeho reaktivitu) atomárny kyslík °O, ktorý vzniká v horných vrstvách atmosféry pri fotodisociácii niektorých molekúl, napríklad oxidov dusíka:

N2O + h N2 + °O

Atomárny kyslík je veľmi reaktívny a s molekulárnym kyslíkom reaguje za vzniku ozónu takto:

°O + O2 O3


Po reakcii s ozónom je ozón deštruovaný podľa rovnice:

°O + O3 2 O2

Z oxidov dusíka sú zdrojom N2O hlavne pôdne mikroorganizmy. V troposfére je stály, nad tropopauzou podlieha fotolytickej reakcii:

N2O + h N2 + °O

Ďalší spôsob odčerpávania oxidu dusného z atmosféry sú reakcie s atomárnym kyslíkom:

N2O + °O 2 NO, alebo N2O + °O N2 + O2

Oxid dusnatý NO pochádza prevážne z prírodných zdrojov, zvlášť zo spaľovacích procesov. Zdrojom NO v atmosfére sú tryskové lietadlá, výskumné rakety a raketoplány V prítomnosti kyslíka sa oxiduje na NO2. Medzi najdôležitejšie reakcie patrí rozkladná reakcia NO s ozónom:

NO + O3 NO2 + O2

Oxid dusnatý vzniká aj ožiarením oxidu dusičitého svetlom:

NO2 + h NO + °O

Z oxidov síry prevažuje proces oxidácie SO2 s hydroxylovými radikálmi HO°:

HO° + SO2 HOSO2, pričom konečný produkt je H2SO4

Metán CH4 sa vyznačuje menšou reaktivitou a preto jeho čas zotrvania v atmosfére je veľký. Konečným produktom transformácie metánu a ďalších uhľovodíkov je relatívne stály CO. S atomárnym kyslíkom reaguje takto:

°O + CH4 CH3° + HO°

CH4 + HO° CH3° + H2O

CH3° + O2 CH3OO° - metylperoxylový radikál, ktorý sa vo voľnej atmosfére rozkladá:

CH3OO° + NO NO2 + CH3O° - metoxylový radikál, ktorý s molekulou kyslíka dáva:

CH3O° + O2 CH2 O (formaldehyd) + HOO° (peroxidový radikál)

Formaldehyd CH2O, na svetle s vlnovou dĺžkou v UV oblasti, podlieha fotolýze za vzniku radikálu HC°O:

CH2O + h HC°O + H°

V ďaľšej reakcii radikál HC°O reaguje so vzdušným kyslíkom:

HC°O + O2 CO + HOO°

Vzniklý CO následne rozkladá ozón v reakcii:

CO + O3 CO2 + O2

Najvážnejší problém pre ozónovú vrstvu predstavujú fréony typu fluórtrichlórmetán a difluórdichlórmetán, ktoré sa difúziou dostávajú do atmosféry v takých množstvách v akých


sa vyrábajú. Vzhľadom na svoju nereaktívnosť sa postupne dostávajú až do stratosféry, kde po ich vlastnom fotolytickom rozklade za uvoľnenia Cl° narušujú ozónovú vrstvu.Primárna je reakcia homolytického štiepenia väzby C - Cl:

CFCl3 + h °CFCl2 + Cl° a zároveň CFCl3 + h °CFCl + 2 Cl°

Vzniklé atómy chlóru sa zapájajú do reakcií s ozónom (ozónový cyklus) takto:

Cl° + O3 °ClO + O2

Vzniklý radikál °ClO reaguje s kyslíkom za vzniku molekulového kyslíka a atomárneho chlóru:

°ClO + °O Cl° + O2

Atomárny chlór °Cl znova štiepi ozón O3 podľa predchádzajúcej reakcie. Radikál °ClO však tiež reaguje s ozónom, ktorý rozkladá podľa reakcie:

°ClO + O3 OClO + O2

Z uvedených reakcií je zrejmé, že Cl° ako aj °ClO štiepia molekuly ozónu, čím prispievajú k jeho celkovému úbytku v stratosfére, t.j. v ozónovej vrstve.Podobne ako reaguje atomárny chlór, reaguje aj atomárny bróm:

CBrF3 + h °CF3 + Br°

Br° + O3 BrO + O2

Za istých podmienok prúdenia a prítomnosti radikálov °ClO prebehne táto reakcia:

°ClO + O3 °Cl + 2 O2

°Cl + O3 °ClO + O2

Plynný obal, t.j. atmosféra obklopuje pevný a kvapalný povrch Zeme súvislou vrstvou. S pribúdajúcou výškou sa okrem tlaku a hustoty mení aj teplota. Teplota ovzdušia pravidelne neklesá, ale mení sa podľa toho, ktorá vrstva prepúšťa alebo absorbuje žiarenie. Na základe teplotného profilu, vo vertikálnom smere delíme atmosféru na 5 charakteristických na seba nadväzujúcich vrstiev [35]:

1. Troposféra (do výšky 12 km od povrchu Zeme),2. Stratosféra (12 - 50 km/),3. Mezosféra (50 - 80 km),4. Termosféra , tiež "ionosféra" ( 80 - 800 km), 5. Exosféra ( 800 - 35.000 km).

Na hraniciach pásiem medzi tropopauzou, stratopauzou a mezopauzou sa nachádzajú niekoľkokilometrové teplotne stabilizované vrstvy, ktoré sa nazývajú tropopauza, stratopauza a mezopauza. Troposférou nazývame spodnú vrstvu atmosféry bezprostredne nad zemským povrchom. Samotný názov je gréckeho pôvodu a znamená miešať, čo vystihuje oblasť s intenzívnym horizontálnym i vertikálnym prúdením vzduchu. Prízemnou nazývame 1-2 m hrubú najnižšiu vrstvu vzduchu. Medznou vrstvou rozumieme vzduch do výšky 1 km. Nad touto vrstvou sa už neuplatňuje bezprostredný vplyv povrchu. Nad pólmi siaha troposféra do výšky 8 km a nad rovníkom do 15 km. Vyššie uvedená hranica 12 km platí pre mierne klimatické pásmo. Typickou črtou troposféry je pokles teploty s rastúcou výškou - približne o 7 °C na každý km. Na hornej hranici dosahuje 215-220°K. Nad troposférou je niekoľko km


hrubá vrstva vzduchu o stálej teplote, tzv. tropopauza. Troposféra tvorí takmer 80 % hmotnosti celej atmosféry, nachádza sa v nej takmer všetka vodná para i prachové častice a prebiehajú v nej najdôležitejšie meteorologické deje.

Spodná vrstva atmosféry pohlcuje iba časť infračerveného žiarenia, ktoré spôsobuje hlavne vodná para. Vzduch sa v troposfére zohrieva vplyvom tepla vyžarovaného povrchom Zeme. Ohriaty vzduch nižšej hustoty vytvára stúpajúce - konvektívne prúdy, vynášajúce vodnú paru, ktorá vo výškach kondenzuje na prachových časticiach, a vytvára oblačnosť. Konvekciou sa do vyšších vrstiev troposféry dostávajú aj nebezpečné exhaláty, kde sa pod vplyvom horizontálneho prúdenia rozptyľujú.

Za určitých meteorologických podmienok sa stáva, že teplota s výškou neklesá pravidelne, ale v určitej výške sa ustáli, prípadne stúpa. Takýto jav sa nazýva inverziou teploty a vyskytuje sa za bezvetria v zimných mesiacoch v morfologicky vhodných oblastiach ako sú údolia a kotliny. V prírodnom prostredí sa za takýchto okolností vytvára hmla. Ak sú v oblasti prítomné zdroje znečistenia vzduchu, je inverzia veľmi nepriaznivý činiteľ, pretože vďaka nehybnosti vzduchu vo vertikálnom i horizontálnom smere, nedochádza k rozptylu nebezpečných exhalátov.

Stratosféra je charakterizovaná zvyšovaním teploty s pribúdajúcou výškou, ktorá vo výške okolo 50 km dosahuje maximálnu teplotu 273° K. Je oblasťou so stálou inverziou teploty a pre svoju relatívnu nepohyblivosť je oblasťou ovzdušia, ktorá je veľmi citlivá voči znečisteniu a za istých podmienok by sa mohla stať rezervoárom exhalátov. V stratosfére sa ešte nachádza menšie množstvo vodných pár. Stúpanie teploty v stratosfére spôsobuje skutočnosť, že sa v nej sústreďuje všetok ozón, ktorý pohlcuje ultrafialové žiarenie slnka, následkom čoho sa zohrieva. Ozónová vrstva Zeme (niekedy nazývaná ako "ozonosféra") od 15 do 60 km, s maximálnou koncentrácie ozónu vo výške okolo 25 - 35 km. Táto vrstva takmer úplne pohlcuje ultrafialové žiarenie vlnových dĺžok v rozsahu 200 - 300 nm, ktoré je veľmi nebezpečné pre všetky vyššie organizmy. Nad stratosférou sa nachádza teplotne stabilizovaná stratopauza.

Mezosféra sa nachádza nad stratopauzou a v nej dochádza k znižovaniu teploty s nárastom výšky. Vo výške okolo 80 km je teplotné minimum 180 °K. V mezosfére sa už nenachádzajú vodné pary a chemické zloženie je podobné ako v troposfére. Tlak je podstatne nižší ako v stratosfére. Nad mezosférou sa nachádza teplotne stabilizovaná mezopauza.Nad mezopauzou sa v rozpätí 80 - 800 km nachádza termosféra, v ktorej teplota pomerne rýchlo stúpa a vo výške 300 km dosahuje asi 600 °K, pričom maximum predstavuje teplota okolo 1300 °K. Termosféra, niekedy nazývaná tiež ako ionosféra je charakteristická ionizáciou v nej existujúcich atómov (ionizácia, ktorú vyvoláva a ovplyvňuje slnečná činnosť nastáva už od výšky okolo 60 km). V ionosfére rozlišujeme jednotlivé výškové hladiny, v ktorých nastáva určitý druh ionizácie, napr. v oblasti "D" (60 - 90 km) prevláda fotoionizácia NO, v oblasti "E" (90 - 120 km) prevláda fotoionizácia molekulového O2 a v oblasti "F" prevláda fotoionizácia N2 a O2. Ionizácia atmosféry spôsobuje korpuskulárne a krátkovlnné elektromagnetické vlnenie.

Exosférou (sférou rozptylu) označujeme oblasť nad 800 km. Od výšky 800 km začína v atmosfére prevládať hélium a od 1600 km vodík. Exosféra vo výške nad 35000 km plynulo prechádza do medziplanetárneho priestoru s teplotami nižšími ako 100 °K.


Napriek gigantickej kapacite atmosféry dochádza k jej postupnému znečisťovaniu v rôznom rozsahu z variabilných zdrojov ľudskej činnosti pochádzajúcich prevážne z výroby, dopravy a poľnohospodárstva. Ako emisie označujeme celkovú produkciu exhalátov vyjadrenú v hmotnostných jednotkách za určité obdobie, napr. tony/rok. Imisiami označujeme celkové množstvo exhalátov, ktoré vznikli z emisií buď ich vzájomnou interakciou alebo po reakcii s jednotlivými zložkami ovzdušia. Ich množstvo sa vyjadruje obvykle v hmotnostných jednotkách na jednotkovú plochu, napr. t.km-2. Znečistenie atmosféry bude priamo úmerné celkovej produkcii exhalátov z jednotlivých zdrojov znečistenia sledovaného teritória. Jeho územný a priestorový rozmer bude ovplyvňovaný meteorologickými faktormi, z ktorých rozhodujúce budú: smer a rýchlosť vetra, vertikálna stálosť atmosféry, zrážková činnosť.Na znečistení atmosféry sa podieľa celý rad zdrojov, ktoré možno podľa podielu na znečisťovaní pre podmienky SR na konci 90. rokov zoradiť takto [35]:

1. doprava (automobily, lokomotívy s naft. pohonom, letecká a riečna doprava) - 50-60 %,2. výrobné procesy v priemysle (hutníctvo, chemický a petrochemický priemysel, výroba

celulózy a papieru, výroba cementu...) - 15-20 %,3. spaľovacie procesy v energetike (teplárne, domáce pece a sporáky...) - 10-15 %,4. spaľovanie a likvidácia odpadov (spaľovne odpadov, skládkovanie odpadov...) - 6 %,5. poľnohospodárstvo a potravinárstvo ( veľkovýkrmňa zvierat, použitie pesticídov a herbicídov, mäsokombináty ...) - 5 %,6. služby (autoservisy, čistiarne, práčovne...)- 4 %.

Celosvetový priemer produkcie znečisťujúcich látok (mil.ton ročne) na konci 90. rokov (odhad) bol nasledujúci:

doprava - 110 mil.t/r, z čoho 80 mil.t/r-CO, 1 mil.t/r-SOx , 10 mil.t/r-NOx, 17 mil.t/r- CxHy a 2 mil.t/r - tuhých častíc,

spaľovanie palív - 44 mil.t/r, priemysel - 30 mil.t/r, spracovanie odpadov - 10 mil.t/r.

Doteraz známe znečisťujúce látky možno rozdeliť do troch základných skupín nasledujúcim spôsobom:

1. Plyny a anorganické látky, ktoré obsahujú [33]:

deriváty oxidácie síry (SO2, SO3, H2SO4, sírany...), deriváty oxidácie dusíka (NO, NO2, HNO3, dusičnany...), uhlíkaté látky (CO, CO2, ...), ostatné znečistenie (zlúčeniny Pb, H2S, NH3, Cl2, Cl-, HF, F-, rádioaktívne látky...).

2. Plyny a organické látky, ktoré obsahujú [33]:

uhľovodíky (nasýtené a nenasýtené, cyklické polycyklické, ľahké a aromatické), aldehydy a ketóny (formaldehyd, akroleín, acetón,...), iné organické znečistenie (alkoholy, chlórované uhľovodíky, merkaptány, sulfidy,...) a

iné zapáchajúce látky.

človek živočíchy rastlinstvo materiál


3. Aerosóly, ktoré obsahujú [33]:

čiastočky tuhých látok (prach, sadze), častice tekutých látok (olejové a dechtové lúhy, mikrokvapôčky unášaných látok,...), druhotné splodiny (O3, oxidanty,...).

Z územného hľadiska znečistenie ovzdušia delíme takto[33]:

1. lokálne (znečistenie miest a priemyselných oblastí - rádovo km až desiatky km),2. regionálne (znečistenie ovzdušia spodnej časti troposféry územných celkov až časti

kontinentov - rádovo 100 až 1000 km),3. globálne (znečistenie voľnej atmosféry, t.j. zmeny zloženia atmosféry ako celku).

Za typický globálny jav, ktorý vzniká v dôsledku znečistenia ovzdušia možno považovať narušenie ozónovej vrstvy, ktoré vyvoláva celý rad škodlivých dopadov na biocenózu planéty Zem.

Účinky narušenia ozónovej vrstvy

- rakovina kože - narušenie - narušenie - degradácia - šedý zákal reprodukcie reprodukcie plastov - imunitné poruchy - zníženie odolnosti voči škodcom

Obr.1.2 Schéma dopadov narušenia ozónovej vrstvy [33] Vzhľadom na alergizujúce, astmatické, mutagénne, teratogénne a iné negatívne účinky znečistenia ovzdušia, je tejto problematike venovaná čím ďalej, tým väčšia pozornosť. Pokračujúci výskum prináša dostatok svedectiev o ďalších stránkach negatívneho účinkovania exhalátov a iných cudzorodých látok, čo dáva významný podkladový materiál pre potrebu radikálneho znižovania znečistenia ovzdušia po stránke kvantitatívnej i kvalitatívnej. Ochrana ovzdušia sa dosahuje troma základnými opatreniami:

1. minimalizáciou množstva exhalátov,2. vhodnou lokalizáciou zdrojov znečistenia (závody nemožno stavať v centrách miest...),3. budovaním vhodných komínov.

Minimalizácia množstva exhalátov je nosným opatrením ochrany ovzdušia a realizuje takto:

a) zmenou kvality palivovej alebo surovinovej základne,b) zmenou výrobnej technológie,c) optimalizáciou spaľovacieho alebo technologického procesu, čo za istých podmienok

(napr. meteorologických) môže viesť až k obmedzeniu alebo zastaveniu výroby,d) použitím odlučovačov (prachu, aerosólov a iných cudzorodých látok) vyššej účinnosti než

malo pôvodné zariadenie,


e) predlžovaním času využívania odlučovacích zariadení a udržovaním ich správnej funkcie. Vhodná lokalizácia zdrojov je významné opatrenie, ktorým sa môže dosiahnuť radikálne zníženie znečistenia ovzdušia nad záujmovým územím (napr. mesto), nerieši však absolútne množstvo škodlivých látok, emitovaných konkrétnym zdrojom znečistenia. Umiestnenie zdroja, ktorý produkuje aj znečisťujúce látky je ovplyvnené rôznymi okolnosťami, je závislé individuálnych parametroch a ovplyvňujú ho územno technické, rozptylové, emisné a iné štúdie.

Koncentrácia znečisťujúcich látok sa nad rozptylovým územím môže významne ovplyvniť aj budovaním vhodných komínov. Výška komínov pozitívne ovplyvňuje koncentráciu znečisťujúcich látok nad záujmovým teritóriom. Z vysokých komínov sa šíria exhaláty na veľké vzdialenosti, čo obvykle spôsobuje pokles priemernej exhalačnej záťaže na prijateľné množstvo. Druhou charakteristikou komínov je ich vybavenosť pre zachytávanie exhalátov. Najnovšie komíny majú zabudované priamo v telese komína výkonné špeciálne lapače a filtre na princípe elektromagnetických, fyzikálnych, chemických i kombinovaných metód. Metódy čistenia vzduchu sú závislé na pôvode znečistenia. Ak sa jedná zachytávanie prachových častíc, potom sa využívajú tieto zariadenia a metódy:

a) usadzovacie komory, b) žalúziové odlučovače,c) cyklónové odlučovače,d) látkové liltre,e) elektrostatické odlučovače,f) mokré mechanické odlučovače.

Pri zachytávaní priemyslových škodlivín a iných nebezpečných látok sa používajú tieto metódy:

a) absorpcia (vo vhodnom absorbente),b) adsorpcia (na vhodnom adsorbente),c) oxidácia (najčastejšie O2 zo vzduchu),d) redukcia (C, CO, H2, ...),e) spaľovanie - rozklad teplom.

Kvalita ovzdušia sa posudzuje s dôrazom na prítomnosť znečisťujúcich látok, pričom nezastupiteľnú úlohu zohráva monitorovanie. Pod týmto pojmom rozumieme odber vzoriek a analýzu uskutočňovanú kontinuálne pracujúcimi automatickými analyzátormi. V širšom zmysle monitorovanie znamená akékoľvek systematické a plánované určovanie kvality ovzdušia v požadovanej frekvencii. Jedným z predpokladov objektívneho monitorovania sú vysoké nároky na časové a priestorové rozloženie meraní. Pre posudzovanie kvality ovzdušia sa vo zvýšenej miere používajú štandardy, s ktorými sa porovnávajú odobrané vzorky vzduchu, čím sa získajú údaje pre definovanie zloženia vzduchu ako aj pre výšku znečistenia nežiaducimi prímesami. V oboch prípadoch ide o koncentračné údaje zložky ovzdušia.

Časové rozloženie meraní je závislé od druhu a vlastností znečisťujúcej látky ako aj od doby a metódy analytického procesu. Pre potreby monitorovania sa väčšina analytických metód klasickej chémie ukazuje ako nedostatočná, a preto sa používajú metódy fyzikálne a fyzikálno -chemické. Medzi najfrekventovanejšie súdobé metódy patria tieto:


a) kolorimetrické metódy,b) chromatografické metódy (analýza uhľovodíkov a pesticídov),c) emisná spektrálna analýza vo viditeľnej, infračervenej a ultrafialovej časti svetla

(stanovenie cca 70 známych prvkov),d) hmotnostná spektrometria (pre výskum nových látok vznikajúcich fotochemickými

reakciami v ovzduší),e) elektrochemické analytické metódy - hlavne coulometria, polarografia (stanovenie celého

spektra toxických kovov v úletoch),f) atómová absorpčná spektrometria (stanovenie kovov),g) inverzná polarografia (stopové množstvá prvkov tvoriacich amalgámy, t.j. Cu, Pb, Tl, Zn,

Cd, Sn, Ga, Ge, Bi, ),h) nukleárne analytické metódy, hlavne aktivačná analýza a rádionuklidová

roentgenofluorescenčná analýza (analýza atmosferických aerosólov).

Podľa platných hygienických predpisov sa v rámci monitorovania ovzdušia sledujú tieto látky: oxid siričitý, aerosól kyseliny sírovej, sírovodík, oxidy dusíka, amoniak, chlór, fluoridy, oxid uhoľnatý, formaldehyd, fenoly, minerálne kyseliny, benzén, olovo, mangán, arzén, sadze, polietavý prach, prašný spád, voľný oxid kremičitý v prašnom spáde, kyanovodík, ozón a oxidovadlá.

Hustota monitorovacích staníc závisí na viacero faktoroch, z ktorých najdôležitejšie sú tieto:

- súčasné a v budúcnosti predpokladané stabilné a mobilné zdroje,- súčasné a v budúcnosti predpokladané rozloženie obyvateľstva,- meteorologickí činitelia - smer a rýchlosť prevládajúceho vetra, vertikálna stálosť

atmosféry,- georeliéf sledovanej oblasti,- známe účinky znečistenia ovzdušia

1.2.2 VODA

Voda je podstatnou zložkou biosféry 35. Živé organizmy obsahujú 70 - 90 % vody a bez nej by nemohli prebiehať fyziologické procesy v žiadnom organizme. Stratu 15 - 20 % telesných tekutín človek nie je schopný prežiť. Voda pokrýva väčšinu povrchu planéty Zem a jej celkové množstvo sa odhaduje na cca 30 mil. km3, z čoho len 2,8 % je vody sladkej, 2,15 % vody je v zamrznutom stave (ľadovce...), O,62 % pripadá na podzemnú vodu a 0,0091 % tvorí voda vo vodných tokoch a v podzemí. Zvyšok je kapilárna voda v pôde, voda v atmosfére, živočíchoch a rastlinách. Veľké množstvo vody sa spotrebováva v energetike, priemysle, stavebníctve, ťažbe a poľnohospodárstve. Oceány, moria, jazerá a vodné toky sa využívajú pre vodnú dopravu ako aj na rekreačné účely. Preto sa zabezpečenie dostatku kvalitnej vody dnes stáva jedným z limitujúcich faktorov rozvoja ľudstva. V rámci tohoto úsilia sa v súčasnej dobe čoraz viac realizujú také projekty ako sú diaľkové vodovody, odsoľovanie morskej vody, transport vody v cisternách a cisternových lodiach a realizujú sa pokusy s transportom ľadovcov k brehom subtropického pásma a pod.

Činnosťou človeka však dochádza k sústavnému znečisťovaniu riek, jazier a postupne aj morí, následkom čoho dochádza k nedostatku kyslíka a následnému rozmnožovaniu anaeróbnych baktérií, ktoré spolu so zelenými riasami vody znehodnocujú, respektíve znemožňujú


existenciu ostatných, vo vode prítomných rastlinných a živočíšnych druhov. Z tohoto dôvodu sa ochrana vôd stáva stredobodom pozornosti ľudskej činnosti.

Voda je chemická zlúčenina dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka. Vzhľadom na to, že vodík i kyslík sú zložené z viacerých izotopov, i voda je zložená z viacerých druhov molekúl. Pri existencii 3 izotopov vodíka (1H - 3H) a 6 izotopov kyslíka (14O - 19O), je možných až 36 variant molekúl vody, z ktorých 9 variant bude zložených zo stabilných nuklidov. Z týchto sú v najväčšom množstve zastúpené molekuly 1H2

16O - 99,73 % a molekuly 2H2

16O - t.j. D216O 2,3.10-6 %, ktoré nazývame tiež ako "ťažká voda". Rozdielne

izotopové zloženie molekúl vody sa prejavuje aj rozdielnymi fyzikálnymi konštantami vyššie uvedených dvoch hlavných typov molekúl vody, ktoré sú uvedené v tabuľke č. 1.3

Tabuľka 1.3 Fyzikálne konštanty vody 35

VodaTeplota topenia

(°C)

Teplota varu (°C)

Hustota(kg.m-3)

Max. hustota u

teploty(°C)

Špec. skup. tep.topenia(kJ.kg-1)

Špec. skup. tep.topenia(kJ.kg-1)

1H216O 0 100 998,203 3,98 333,5 2259

D216O 3,82 101,42 1105,34 11,185 332,4 2072

D216O , t.j. deutériumoxid sa chemickými vlastnosťami podstatne nelíši od H2

16O. Jeho reaktivita je však nižšia. Rozpustnosť zlúčenín v deutériumoxide je nižšia.

Hustota kvapalnej vody sa od 0° C zväčšuje a pri 3,98 ° C má maximálnu hustotu ( =998,2 kg.m-3), potom klesá až po teplotu, kedy = 958,4 kg.m-3, čo sa v praxi prejavuje tým, že voda chladnejšia ako 4 °C (je ľahšia) zostáva na povrchu aj počas zamŕzania. V dôsledku tejto anomálie nemôžu vody zamrznúť až ku dnu.

Množstvo tepla potrebné na zmenu skupenstva sa nazýva špecifické skupenské teplo topenia, resp. tuhnutia (333,3 kJ. kg-1 ) a vyparovania, resp. varu (2257 kJ. kg-1 ). V rámci premeny vody na ľad, vzrastá jej objem o 9,2 %, čo sa výrazne prejavuje vo zvýšenej eróznej činnosti vody v prírode. Voda aj ľad sa neustále vyparujú, čo spôsobuje sústavnú prítomnosť vodných pár. V uzavretom priestore pri danej teplote a tlaku, sa po istom čase ustaľuje rovnováha, pri ktorej je priestor nasýtený vodnou parou. Tlak nasýtených pár E s teplotou t vzrastá, čo dokumentuje tabuľka 1.4.

Tabuľka 1.4Závislosť tlaku nasýtených pár na teplote 35

T (°C) 0 5 10 15 20 30 50 100E (105Pa) 6,1 8,7 12,3 17,0 23,37 42,43 123,3 1013,27

Voda má po ortuti najväčšie povrchové napätie (Nm-1), ktoré s teplotou klesá. Táto vlastnosť je príčinou stúpania vody v zemných kapilárach, zmáčacej schopnosti, udržovania prachu a drobného hmyzu na povrchu vody. Povrchové napätie vody znižujú pracie prostriedky a zmáčadlá, čím sa zlepšuje jej čistiaca schopnosť. V tabuľke 1.5 je uvedená závislosť povrchového napätia na teplote:


Tabuľka 1.5Závislosť povrchového napätia na teplote 35

t (° C) 0° 20° 40° 60° 80° (Nm-1) 75,5.10-3 72,6.10-3 69,5.10-3 66,0.10-3 62,3

Voda predstavuje slabo disociované médium s prítomnosťou katiónu - vodíkového iónu a aniónu, ktorý predstavuje hydroxylová skupina. Vodíkový ión vo vode sa nazýva hydroxóniový ión H3O+ (v praxi H+), čo znamená, že vodíkový ión je vo vode hydratovaný.

Disociáciu vody možno vyjadriť takto:

2 H2O H3O+ + OH-, alebo H2O H+ + OH-

Disociačnú rovnováhu vody charakterizuje disociačná konštanta KH2O:

aH+

+ aOH- 2 cH

+ cOH-

KH2O = = . - (1.3) aH2O H20 cH2O

kdea - aktivita [mol.l-1],c -koncentrácia látkového množstva [mol.l-1],H2O -je aktivitný koeficient nedisociovaných molekúl vody [-],

-je stredný aktivitný koeficient ionizovanej vody [-]. V zriedených roztokoch sa považuje aktivita vody za konštantnú, t.j. aH2O = konšt., H2O = 1, a možno ich zahrnúť do konštanty Kv, nazývanej iónový súčin vody:

Kv = KH2O .aH2O = aH+.aOH

- = 2

cH+.cOH

-, mol2.l-2 (1.4)

Pri 25° C je hodnota Kv = 1,008 . 10-14 mol2. l-2, t.j. približne 10-14. Potom v čistej destilovanej vode pri 25°C bude platiť : aH

+ = aOH

- = 10-7 mol. l-1 (1.5)

aktivita aH+ sa charakterizuje záporným logaritmom aktivity, ktorý sa označuje ako pH

roztoku,t.j. pH = -log aH

+ (1.6) aH

+ = 10-pH (1.7)

Voda, ktorej pH = 7 je neutrálna, pretože v nej aH+ = aOH

-. Roztoky s pH 7 označujeme ako kyslé, roztoky s pH 7 ako zásadité.

Významnou vlastnosťou prírodnej vody je oxidačno - redukčný potenciál, tzv. redox potenciál, ktorého hodnota predurčuje oxidačné alebo redukčné podmienky vo vodách. Pozitívna hodnota redox potenciálu charakterizuje oxidačné pomery a negatívna redukčné pomery. Oxidačné podmienky prírodných vôd sú spojené s obsahom rozpusteného kyslíka, ktorý dáva vode pozitívny redox potenciál. Pre približný výpočet redox potenciálu sa používa empirický vzťah:

E = 0,70 - 0,06 pH mV (1.8)


Charakteristikou veličinou vody je jej elektrolytická konduktivita, t.j. špecifická vodivosť , ktorá predstavuje vodivosť kocky vodiča s hranou o dĺžke 1 m. Jednotkou vodivosti je S . m-1, v praxi častejšie mS . m-1.

Rozpustnosť tuhých látok vo vode vyjadruje rozptýlenie jednotlivých molekúl alebo iónov inej látky medzi molekulami vody. Vzhľadom na dipólový charakter vody sa v nej dobre rozpúšťajú iónové zlúčeniny a látky majúce dipólový charakter. Rozpustnosť je priamo úmerná stykovej ploche rozpúšťanej látky s vodou a u väčšiny látok rastie s teplotou (KNO 3). Udáva sa v g alebo mg na 100 g alebo 1 liter vody (roztoku). Dipólový charakter vody umožňuje dobré rozpúšťanie polárnych kvapalín (anorganické, niektoré organické kyseliny a alkoholy). Nepolárne molekuly (napr. uhľovodíky) sa v nej rozpúšťajú zle. Rozpustnosť plynov vo vode v závislosti od ich tlaku pri konštantnej teplote, ktorú určuje Henryho zákon, klesá s rastúcou teplotou a s obsahom solí. Preto sa varom dajú plyny z kvapaliny vypudiť.

Dôležitou charakteristikou vôd sú ich senzorické vlastnosti, t.j. také, ktoré môžu registrovať zmysly človeka. Sem patria teplota, farba, zákal, priehľadnosť, pach a chuť. Teplota podzemných vôd závisí od hĺbky vrstiev z ktorých voda vyviera a od rýchlosti jej prúdenia. Jej obvyklá teplota je v rozsahu 5 - 13° C. Vyššiu teplotu majú vody minerálne a termálne. Za termálne považujeme vody s teplotou vyššou ako +25° C. Teplota povrchových vôd sa prispôsobuje teplote ovzdušia, pričom u stojatých vôd s rastúcou hĺbkou relatívne rýchlo klesá. Optimálna teplota pitnej vody je v rozmedzí 8 - 12° C. Chuť vody je daná prítomnosťou látok, ktoré sa do vody dostávajú prirodzenou cestou respektíve znečistením. Chuť vody je najviac ovplyvňovaná obsahom Fe, Mn, Mg, Zn, Cu, Cl-, SO4

-, HCO3-, CO2, a i.

Vyšší obsah zlúčenín Fe, Mn zhoršuje chuť vody a vody s vyšším obsahom Mg a SO4-

spôsobujú horkosť vody. Najvhodnejšie pH vody je v rozmedzí 6 - 7, pričom nad pH 8 má voda lúhovo-mydlovú chuť. Pach vody spôsobujú prchavé látky, ktoré z hľadiska pôvodu môžu byť primárne:

- ako prirodzená súčasť vody, napr. H2S,- biologického pôvodu (odumieraním rastlín, rias, baktérií, plesní,...),- splaškového pôvodu (domáce a priemyslové odpady).

Sekundárny pach získa voda v priebehu technologickej úpravy, napríklad zápach po chlorácii. Fyzikálny indikátor čistoty vody je jej farba, ktorú vytvárajú rozpustené i nerozpustené látky. Ak voda obsahuje minimum malých rozpustených častíc jej farba je blankytne modrá. Zvyšovaním prítomnosti uvedených častíc ako aj prítomnosťou vápenatých solí, sa farba vody mení do zelena. Žltú až hnedú farbu povrchovej vody spôsobujú látky humínového pôvodu a trojmocné železo.

Zákal vody spôsobujú nerozpustené aj koloidné látky anorganického pôvodu (ílové minerály...) a organického pôvodu (organické koloidy, planktón...). Zákal podzemných vôd spôsobujú hlavne anorganické látky, čo vyvoláva nežiadúci vzhľad. Pôvod a vývoj hydrosféry je úzko spojený s vývojom ostatných častí Zeme. Medzi hydrosférou, atmosférou, litosférou a biologickou hmotou dochádza k sústavnej výmene vody, čo spôsobuje zmeny chemického a izotopového zloženia vôd. Rozdelenie vôd podľa vzniku:

a/ juvenilné (vznikli pri primárnej diferenciácii zemského plášťa),b/ recirkulované (zúčastňujú sa na hydrologickom obehu atmosférou).


Nepretržitá cirkulácia vody, t.j. obeh vody je vyvolaná slnečnou energiou, ktorá spôsobuje vyparovanie vody a zemskou gravitáciou. Veľký obeh vody sa uskutočňuje medzi oceánom a pevninou, zatiaľ čo malý obeh vody nad oceánmi alebo moriami. Rozdelenie vôd podľa výskytu v prírode:

a) zrážkové, b) povrchové, c) podpovrchové.

Voda ako stála súčasť atmosféry sa vyskytuje vo forme pár, kvapiek a kryštálikov (tvoriacich oblaky) a vo forme atmosférických zrážok. Pod pojmom zrážková alebo atmosférická voda sa rozumie voda v kvapalnom alebo tuhom skupenstve, ktorá pri kondenzácii vodných pár prechádza z ovzdušia na zemský povrch. V závislosti od teploty a stupňa nasýtenia vzduchu parami, majú zrážky buď kvapalnú alebo tuhú povahu (sneh, ľadovec a pod.). Zrážková voda je najčistejší druh prírodnej vody, avšak prechodom cez nižšie vrstvy troposféry, dochádza k "vymývaniu" vzduchu, a tým sa znečisťuje.

Zrážková voda obsahuje predovšetkým rozpustené plyny, ktoré tvoria normálne zloženie vzduchu (O2, N2, CO2, vzácne plyny), plynné znečisteniny (SO2, SO3, NOx, NH3,...) ako aj tuhé látky (prach, dym, mikroorganizmy, atď.). Z aniónov obsah síranov a hydrogénuhličitanov a z katiónov obsah Ca2+ a Mg2+ býva vyšší ako 10 mg.l-1. V dôsledku slabej mineralizácie atmosferických vôd sa ich pH pohybuje okolo 5-6. Nad priemyselnými oblasťami vplyvom pohlcovania SO2, SO3 a NOx môže mať pH hodnoty okolo 4, čo zvyšuje aj kyslosť povrchových vôd. Tento stav vyvoláva chorobnosť stromov v lesnom hospodárstve, okyseľuje pôdy, postihuje niektorých predstaviteľov biocenózy a spôsobuje i technické problémy ako je korózia betónu, železa a iných kovov.

Povrchová voda je voda odtekajúca alebo zadržovaná v prirodzených a umelých nádržiach na zemskom povrchu. Vzniká zo zrážok, z výronov podzemnej vody a z roztápania ľadovcov. Vodný útvar, prijímajúci vodu z určitého povodia sa nazýva vodný recipient, v ktorom, sa voda buď pohybuje alebo je bez pohybu. Podľa tejto charakteristiky rozlišujeme:

1. Vody stojaté

a) prirodzené (moria, a oceány, jazerá, močiare),b) umelé (rybníky, priehrady, nádrže).

2. Vody tečúce

a) prirodzené (potoky, rieky, veľtoky),b) umelé (kanály, prieplavy).

Podľa lokality sa povrchové vody delia na:

- vody kontinentálne, - vody morské.


Vody kontinentálne vznikajú z atmosférickej a podpovrchovej vody. Chemické zloženie kontinentálnych vôd je určované predovšetkým reakciami medzi atmosferickou vodou, pôdou a horninami. Povrchové vody, zásobované podpovrchovými vodami sú viac mineralizované, kým u prevažujúcich atmosferických vôd je mineralizácia slabšia. Za posledné desaťročia sa kvalitatívne zloženie povrchových vôd významne zmenilo vplyvom činnosti človeka a došlo k ich intenzívnemu znečisťovaniu. Podľa hodnôt znečistenia sa povrchové toky klasifikujú do týchto tried:

I - veľmi čisté,

II - čisté,III - znečistené, IV - silne znečistené,V - veľmi silne znečistené.

Povrchové vody sa hodnotia tzv. bežným hodnotením podľa STN 75 7221, pri ktorom sa hodnotí minimálne 9 ukazovateľov, ktoré sú uvedené v tabuľke 1.6.

Tabuľka1.6 Ukazovatele a triedy čistoty vody 35

Ukazovateľ Trieda čistoty vodyI II III IV V

Rozpustený O2 (mg.l-1)

7 6 5 3 3

BSK5 (mg.l-1) 2 5 10 15 15CHSK (Mn)(mg.l-1)

5 10 15 25 25

Saprobita oligo-saprobita

beta-mezo-saprobita

beta-alfa-mezo-sapr.

alfa-mezo -saprobita

polysaprobita

Rozpustené látky (mg.l-1)

300 500 800 1200 1200

Nerozpustené látky (mg.l-1)

20 20 30 50 50

pH 6,58,5 6,5 - 8,5 6,0 - 8,5 5,5 - 9,0 5,59,0Teplota (°C) 22 23 24 26 26Coli-index zárodky v 1l)

103 104 105 106 106

Biochemická spotreba kyslíka, BSK, je definovaná ako množstvo rozpusteného molekulového kyslíka, spotrebovaného za určitý časový interval pri aeróbnom biochemickom rozklade organických látok prítomných vo vode. Toto množstvo je úmerné množstvu prítomných rozložiteľných látok vo vode, čo umožňuje stanoviť stupeň jej znečistenia. Obvykle sa stanovuje po 5 dňoch ako BSK5.

Chemická spotreba kyslíka, CHSK, udáva množstvo kyslíka potrebného na oxidáciu organických látok za použitia oxidačných činidiel, najčastejšie za použitia manganistanu draselného alebo dichrómanu draselného. Saprobita je biologický stav, vyvolaný znečistením vody biologicky rozložiteľnými organickými látkami. Oligosaprobita zahrňuje čisté vody pstruhových potokov s veľmi malým znečistením. Beta-mezosaprobita - voda celkom dobrej


akosti, mierne až stredne znečistená, menej vhodná pre vodárenskú úpravu, vhodná pre rekreáciu. Beta-alfa-mezosaprobita predstavuje vodu stredne až silne znečistenú so stredným deficitom kyslíka. Alfa-mezosaprobita sa týka vôd silne znečistených organickými prípadne aj anorganickými látkami s výrazným deficitom kyslíka ako aj oživaním organizmov, ktoré indikujú nečisté prostredie. Polysaprobita je označenie pre veľmi znečistené vodné toky, v nej prebiehajúce rozkladné procesy vedú k úplnému kyslíkovému deficitu. Je typická pre recipienty, pod vyústením mestských odpadových vôd.

Povrchové vody obsahujú obvykle väčšie množstvá organických látok ako humínové látky, produkty životnej činnosti vodných organizmov, polyfenoly, organické znečisteniny (splašky) a priemyslové odpady. Veľmi dôležitou časťou všetkej vody prítomnej na Zemi je morská voda, ktorá je v absolútnej prevahe. Jeho najvýznamnejšou vlastnosťou je stálosť chemického zloženia, pričom priemerné množstvo rozpustených látok v oboch najväčších oceánoch činí 35 g.l-1. Mineralizácia Mŕtveho mora dosahuje hodnoty až 280 g.l-1. Prevažujúcou zložkou minerálnych látok v oceánoch je NaCl, t.j. chlorid sodný. Len desatinu tejto hodnoty dosahujú spolu sírany, katióny vápnika, horčíka, anióny uhličitanové a hydrouhličitanové a oxid uhličitý, ktorý je zachytávaný z atmosféry. Dôležitou vlastnosťou vôd je ich schopnosť viazat uhlík obsiahnutý v CO2 ako aj produkovať kyslík.Orientačné porovnávacie údaje o viazaní uhlíka z CO2) a o produkcii kyslíka za 1 rok prináša tabuľka.

Tabuľka 1.7

Viazanie uhlíka a produkcia kyslíka v rôznych ekosystémoch

Ekosystém Uhlík (t.ha-1) Kyslík (t.ha-1)Svetový oceán 3,75 10,00Lesy 2,50 6,67Kultúrne plodiny 1,48 3,95Stepi 0,35 0,93

Podpovrchová voda sa vyskytuje pod zemským povrchom vo všetkých formách a skupenstvách. Podľa pôvodu delíme tieto vody na:

- vadózne, vznikajúce presakovaním zrážkových a povrchových vôd do zeme a v malej miere aj kondenzáciou vodných pár atmosferického pôvodu pod povrchom,

- juvenilné, vznikajúce kondenzáciou vodných pár unikajúcich z chladnúcej magmy v zemskom plášti. Môžu sa dostať pozdĺž puklín v zemskej kôre až na povrch a vyvierať ako termálne pramene a žriedla.

Pôdna voda je časť podpovrchovej vody, ktorá nevytvára súvislú hladinu a nevypĺňa všetky póry. Vyskytuje sa v prevzdušnenom pásme, kde sú póry vyplnené vodou aj vzduchom.

Podzemná voda je tá časť podpovrchovej vody, ktorá vypĺňa dutiny zavodnených hornín bez ohľadu na to, či vytvára alebo nevytvára súvislú hladinu v pôde. Podľa mineralizácie delíme podzemné vody na obyčajné a minerálne. Obyčajná voda má nízky obsah rozpustených látok, plynov či mikroorganizmov. Rýchlosť prúdenia podzemných vôd v povrchových častiach zemskej kôry sa pohybuje v rozmedzí 1 - 1000 m ročne, zatiaľ čo v hĺbke 1000 - 2000 m je táto rýchlosť 0,0001 - 0,1 m ročne. Počas presakovania vody pôdnymi vrstvami sa rozpustné látky v tejto vode rozpúšťajú a priamo vylúhujú. Takto sa dostávajú do podzemnej vody sírany a chloridy alkalických kovov a zemín, dusičnany z umelých hnojív a malé množstvá fluoridov, bromidov, jodidov a fosforečňanov.


Zložitejšie reakcie prebiehajú v takejto vode za prítomnosti CO2 a O2, kedy málo rozpustné uhličitany vápnika, horčíka, železa a mangánu prechádzajú na hydrouhličitany, ktoré sú rozpustné.

Pitná voda má z fyziologického hľadiska pre človeka a živočíchov základný význam. Umožňuje látkovú výmenu, usmerňuje teplotné a tlakové pomery a je jednou z hlavných zložiek výživy. Mala by obsahovať stopové biogénne prvky v takom, množstve aby zabezpečila ich optimálnu využiteľnosť ľudským organizmom. Najvhodnejšie uskupenie biogénnych prvkov mávajú podzemné vody. Z týchto dôvodov sa kladie na jej kvalitu veľký dôraz, a preto sú oficiálnymi hygienickými normami (STN 757111) stanovené prísne požiadavky na fyzikálne a chemické vlastnosti pitnej vody, ktoré sú uvedené v tabuľke č.1.8.

Tabuľka 1.8Požiadavky na fyzikálne a chemické vlastnosti pitnej vody

Záväzné ukazovatele najvyššia prípustná koncentrácia (mg.l-1)

Stanovené ukazovatele(mg.l-1)

Ortuť 0,001 Rozpustený kyslík min.50 %Selén 0,01 Aktívny chlór min. 0,05, max 0,3Kadmium 0,01 Amoniak a NH+ max. 0,5Vanád 0,01 Železo - hromad. zás. max. 0,3Chróm 0,05 Železo - individ. zás. max. 0,5Arzén 0,05 Mangán - hromad.zás. max. 0,3Striebro 0,05 Mangán - individ. zás. max. 0,5Olovo 0,05 Hliník max. 0,3Meď 0,05 Zinok max. 5Bárium 1,5 Horčík max. 125Kyanidy 0,01 Celk. vápnik+horčík min.0,375 mmol.l-1

Sírovodík 0,01 Alkalita min.0,375 mmol.l-1

Fluoridy 1,5 pH 6-8Fenoly (jednomocné) 0,05 Fosforečnany max. 1,0Ropa a jej deriváty 0,01 Dusitany max. 0,1CHSK (Mn) 3,0 Dusičnany max. 50Farba 20 (Pt) Chloridy max. 100Zákal 5 ZF Sírany max. 250Rádioaktivita - 0,1 Bq.l-1 Tenzidy (aniónové) max. 0,2Rádioaktivita - 1 Bq.l-1 Humínové látky max. 2,5

Podľa účelu použitia sa voda delí na úžitkovú a prevádzkovú (technologickú). Úžitková voda je voda hygienicky nezávadná, ale nepoužíva sa na ako pitná a na varenie. Používa sa na umývanie, kúpanie a na výrobné účely. Prevádzková voda sa používa na rôzne prevádzkové účely v priemysle a poľnohospodárstve. Delí sa na vody výrobné, chladiace, pracie, oplachovacie, betonárske a pod. Za odpadové vody považujeme vody, ktoré boli použité na sídliskách, obciach, domoch, závodoch, zdravotníckych zariadeniach a iných objektoch. Odpadové vody sa najčastejšie vypúšťajú do povrchových vôd. Podľa akosti rozoznávame odpadové vody:

- čerstvé,- nahnité,


- infekčné, - rádioaktívne,- toxické.

Anorganické látky nachádzajúce sa v splaškových vodách sú jednak látky, ktoré predstavujú základné zložky pitnej a úžitkovej vody, jednak ich tvoria látky pochádzajúce z fekálií, moča, odpadkov z domácností, umývacích a čistiacich prostriedkov. Najvýznamnejšie sú chloridy, sodík, draslík, fosforečnany a anorganické formy dusíka (napr. NH3). Normou je limitovaný obsah rozpustených látok - síranov a chloridov. Chloridy majú svoj pôvod v moči, zlúčeniny fosforu v moči, fekáliách a syntetických detergentoch. Zlúčeniny dusíka sú zastúpené amoniakálnym dusíkom, močovinou a aminokyselinami, ktoré môžu byť buď voľné alebo viazané v bielkovinách. Z organických látok patria k hlavným zložkám znečistenia sacharidy a organické kyseliny, ktoré v dôsledku svojej rozpustnosti sú v kvapalnej fáze. Vysokomolekulárne polysacharidy (škrob, celulóza) sa nachádzajú najmä v tuhej fáze. Sem patria aj organické bezdusíkaté kyseliny ako sú kyseliny octová, propiónová, maslová, mliečna, citrónová, šťavelová a ďalšie. Ďalej sem patria lipidy, t.j. tuky, vosky, steroidy, fosfolipidy, uhľovodíky a soli vyšších mastných kyselín, t.j. mydlá. V prevažne organicky znečistených odpadových vodách možno prítomné organické látky rozdeliť z hľadiska biologickej rozložiteľnosti a toxicity do týchto skupín:

1. Látky netoxické a biologicky rozložiteľné - napr. sacharidy, aminokyseliny, alifatické kyseliny, bielkoviny a pod. Ide prakticky o nezávadné zlúčeniny, najčastejšie prítomné v odpadových vodách potravinárskeho priemyslu. Biologicky rozložiteľné látky, svojím rozkladom ovplyvňujú kyslíkový režim vôd, t.j. spotrebúvajú kyslík.

2. Látky toxické, ale biologicky rozložiteľné - napr. fenoly, organofosforové pesticídy, sulfofenylalkány, odpadové vody z výroby umelých živíc atď. Pri poklese koncentrácie týchto inak toxických látok pod medznú hodnotu, prebehne ich biologický rozklad.

3. Látky netoxické, ale biologicky ťažko rozložiteľné - napr. ligninsulfonany, organické farbivá, hydroaromatické zlúčeniny, polyetylénglykoly a pod. Látky tejto skupiny sú z hľadiska toxicity neškodné, ale v dôsledku pomalého biologického rozkladu sa v prostredí hromadia, a môžu predstavovať pre živé organizmy vážne nebezpečenstvo.

4. Látky toxické a biologicky ťažko rozložiteľné - napr. chlórované uhľovodíky, nitroanilíny, niektoré tenzidy atď. Ide o najnebezpečnejšie látky, ktoré by sa nemali do prostredia vôbec dostávať, a preto ich použitie treba minimalizovať.

Znečistenie vodného prostredia odpadovými sa z obecného hľadiska delí naa) prvotné, b) druhotné.

Prvotné znečistenie tvoria:

- plávajúce látky - hrubý odpad, ktorý pôsobí neesteticky, oleje a tuky brániace prístupu O2

do vody a tenzidy, ktoré enormne penia a zabraňujú tiež prístupu O2 do vody, - nerozpustné látky, ťažšie ako voda, ktoré sa usadzujú na dne, čím porušujú rovnováhu

biocenózy,- anorganické rozpustné látky, zvyšujúce mineralizáciu vody,- organické látky rozpustené i nerozpustené, ktoré sa rozkladajú za spotreby O2,- toxické látky,- tepelné znečistenie, ktoré vzniká vypúšťaním ohriatych vôd, - bakteriálne znečistenie.

A - prevzdušnenie odpadovej vody z U s

prímesou aktiv. kalu z D

Odvoz spracovaného kalu


Druhotné znečistenie vzniká v dôsledku chemických a biologických reakcií, vyvolaných prísunom látok, ktoré podporujú rozmnoženie napr. vodných mikroorganizmov. Hynutie mikroorganizmov za rozkladu predstavuje druhotné znečistenie. Druhotné znečistenie vzniká aj v dôsledku poveternostných zrážok, ktoré pri prechode znečistenou atmosférou "vymyli" v nej obsiahnuté plyny, soli, aerosóly, baktérie a mikróby a strhli ich so sebou do vody. Aby sa zabránilo kontaminácii vodných tokov znečistenou vodou, táto sa musí čistiť. V rámci čistenia odpadových vôd sa využívajú rôzne procesy, ktorých finálnym efektom musí byť vyčistená voda. Ako vedľajší produkt čistenia odpadových vôd sa získava kal a plyn. V každej čistiarni vôd pracuje linka zneškodňovania odpadových vôd a linka zneškodňovania (spracovania) kalu. Blokovú schému čistiarne odpadových vôd znázorňuje obrázok 1.3.

prívod vzduchu na aktiváciu

Odpad.voda Vyčistená voda U D

usadený aktivovaný kal z D pre A a Z Z zahustený čerstvý kal BIO vyhnitý kal Linka výroby kalu

Obr. 1.3 Bloková schéma čistiarne vôd 35

Legenda : U - usadzovacia nádrž prečerpanie usadeného kalu do Z A - aktivačná nádrž čerpanie usadeného aktiv. kalu do A a Z D - dosadzovacia nádrž Z - zahusťovacia nádrž BIO - nádrž vyhnívania kalu (vývin bioplynu)

Z pritekajúcej odpadovej vody, obsahujúcej aj pevné, rôzne veľké časti odpadu, sa najprv tieto zachytávajú na lapáku piesku a ostatné plávajúce časti na sitách. Znečistená voda zbavená týchto veľkých nečistôt vteká spodkom do usadzovacej nádrže U, kde prebieha proces usadzovania nečistôt. Usadené makročastice nečistôt sú transportované potrubím cez Z do BIO, kde prebieha metánové kvasenie za vzniku bioplynu, t.j. CH4 a CO2 , ktorý sa využíva obvykle pre potreby samotnej čističky odpadovej vody. Vrchná časť znečistenej vody z usadzovacej nádrže U priebežne odteká do aktivačnej nádrže A, ktorá obsahuje riedky aktivovaný kal (mikroorganizmy, baktérie, huby, prvoky, vírniky a štetinovce). Tu dochádza k aktivácii znečistenej vody v 3 fázach. V prvej fáze prebieha adsorpcia koagulovaných koloidných nečistôt na vločky aktívneho kalu. V druhej fáze - karbonizačnej, dochádza k rozkladu a oxidácii organických látok na CO2 a H2O a v tretej fáze - nitrifikačnej, dochádza k rozkladu a oxidácii dusíkatých látok na NO2

- a NO3- .


Z aktivačnej nádrže A vteká aktivovaný kal spodkom do dosadzovacej nádrže D, kde dochádza k sedimentácii aktivovaného kalu a z hladiny po obvode odteká vyčistená voda do prírodných povrchových vôd. Usadený aktivovaný kal sa priebežne odčerpáva a dodáva z časti do aktivačnej nádrže A pre aktivačné procesy a z časti je odvádzaný cez zahusťovaciu nádrž do nádrže pre vyhnívanie kalu-BIO. Vyhnitý kal sa odčerpáva z nádrže BIO do linky úpravy kalu, kde po spracovaní predstavuje homogénnu látku šedočiernej farby. Takýto upravený kal môže byť v ďalšej etape použitý na viaceré účely, predovšetkým v oblasti poľnohospodárstva.

1.2.3 PÔDA

Pôda je prírodný útvar, ktorý vznikol na hranici atmosféry alebo hydrosféry s povrchom zeme. Je najvrchnejšou časťou zemskej kôry, ktorá má na sebe rastlinný príkrov a jej typickou vlastnosťou je úrodnosť, t.j. schopnosť umožniť rast rastlín. Okrem toho, že je základným výrobným prostriedkom, je jednou zo základných zložiek životného prostredia, ktorá je zdrojom potravy, surovín a umožňuje kolobeh živín. Je zároveň faktorom, ktorý ovplyvňuje klímu a obývateľnosť krajiny. Na rozdiel od vzduchu a vody, sa antropogenické znečistenie pôdy nedá pozorovať zmyslami. Znečistenie však môže významne ovplyvniť úrodu alebo znížiť jej kvalitu. Pôda môže byť znečisťovaná vysokými dávkami priemyslových hnojív, pesticídmi, únikom ropných produktov a nebezpečných látok ako aj prostredníctvom znečisteného vzduchu.

Dve hlavné funkcie pôdy sú:

1. produkcia potravín,2. zabezpečenie rovnováhy biosféry.

Pri zabezpečovaní rovnováhy biosféry sa vplyv pôdy prejavuje v regulovaní a ovplyvňovaní predovšetkým týchto faktorov:

a) zloženie atmosféry,b) zloženie povrchových a spodných vôd,c) akumulácia energie slnka,d) umožnenie kolobehu živín.

Fyzikálne je pôda definovaná ako trojfázový disperzný systém, ktorá má tieto hlavné fáze:

- pevnú,- kvapalnú,- plynnú.

Pevnú fázu predstavuje minerálny podiel (mechanická, koloidná a molekulárna disperzia) a organický podiel (humus a pôdna živina). Kvapalnú fázu tvorí pôdny roztok, t.j. voda a roztok minerálnych látok. Plynnú fázu tvorí tzv. pôdna atmosféra, v ktorej na rozdiel od vzduchu je hlavnou zložkou oxid uhličitý. Podiely fáz sú závislé od typu pôdy a podielu vody v póroch. Obsah kyslíka v pôde s hĺbkou klesá, zatiaľ čo oxid uhličitý stúpa. Celkový obsah vzduchu v pôde je závislý od:

- pórovitosti pôdy,


- okamžitého obsahu vody v pôde.

Proces vzniku pôdy ovplyvňuje viacero pôdotvorných činiteľov, z ktorých ako hlavné vystupujú tieto:

- pôdotvorný substrát,- podnebie (teplota, zrážky),- živé organizmy (porasty,...), - reliéf terénu (nadmorská výška),- podzemná voda,- čas, - činnosť človeka.

Podľa údajov OSN sa z celosvetového hľadiska pre poľnohospodárske účely využíva cca 1,5 miliárd ha, t.j. asi 50 % pôdneho fondu, čo predstavuje asi 29 % pevniny. Táto plocha spolu s lesmi predstavuje cca 60 % pevniny. Z nevyužitých potenciálnych pôdnych zdrojov, t.j. 50 % sa nachádza:

- 25 % vo veľmi chladnom podnebí,- 25 % vo veľmi suchom podnebí,- 25 % na veľmi strmých svahoch, - 10 % v oblastiach s veľmi malou vrstvou úrodnej pôdy,- 15 % iné.

Antropogenizáciou planéty sa pôdny fond doteraz zmenšil minimálne o 20 miliónov km2 a odhaduje sa, že každoročný záber tejto pôdy v dôsledku výstavby miest, dopravnej siete, závodov, atď. predstavuje 5 - 7 .106 ha pôdy. Ak by tento proces pokračoval nezmeneným tempom, o sto rokov by sa plocha poľnohospodárskej pôdy zmenšila na 1/3 pôvodnej plochy. Sústavné zmenšovanie pôdneho fondu je spôsobené týmito dôvodmi:

a) eróziou, b) výstavbou,c) ťažba nerastov,d) skladovaním odpadu,e) rozširovaním intravilánu obcí,e) prevodom poľnohospodárskej pôdy do ostatných nepoľnohospodárskych plôch,f) prevodom ornej pôdy do ostatnej poľnohospodárskej pôdy (pasienky, lúky, sady). Práve preto patrí ochrana pôdy medzi najdôležitejšie a najsledovanejšie ochranné opatrenia v celosvetovom i celoslovenskom merítku. Jej aktuálnosť potvrdzuje i permanentný deficit potravín vo svete, zvlášť v tých oblastiach, kde je vysoký nárast populácie. Z hľadiska ochrany životného prostredia s dôrazom na ochranu pôdy, sa prioritne sledujú tieto ukazovatele:

úbytok hrúbky pôdy (napr. eróziou), kde je treba mať na zreteli skutočnosť, že 1mm humusovej vrstvy vzniká po dobu 10-90 rokov,

plošný úbytok pôdy (v dôsledku iného využitia),


úbytok v produkčnosti (eróziou, znečistením, nánosmi, zaburinením, zvýšením hladiny spodnej vody,...).

Pre minimalizáciu úbytku pôdneho fondu ako aj za účelom zlepšenia kvalitatívnych a kvantitatívnych stránok pôdneho fondu sa prijíma rad opatrení, z ktorých najdôležitejšie sú:

obmedzenie výstavby na poľnohospodárskych celkoch, zlepšenie agrotechnických opatrení na ochranu pôdy pred veternou a vodnou eróziou, využitie najmodernejších metód získavania nového pôdneho fondu (rekultivácie a pod.).

Za účelom ochrany poľnohospodárskeho pôdneho fondu boli v podmienkach Slovenskej republiky stanovené tieto zásady:

minimalizácia narušenia poľnohospodárskej pôdy, použitie pôdy horšej kvality, skrývky horných vrstiev poľnohospodárskej pôdy pri stavebnej činnosti (pri stavbe

diaľnice), rekultivácia terénu ( rekultivácie bývalých skládok ...).

Pôdny fond sa podľa určenia delí takto:

a) poľnohospodársky pôdny fond,b) lesný pôdny fond,c) vodné plochy,d) neplodná pôda,e) zastavané plochy,f) ostatná pôda.

Z hľadiska antropogénnych foriem sa pôdny povrch klasifikuje takto:

1. Montánny (ťažobný) pôdny povrch, ktorý sa podľa georeliéfu ďalej člení na: a) vypuklý,b) vydutý,c) rovinný, d) hlbinný.

2. Industriálny (priemyslový).

3. Agrárny (poľnohospodársky).

4. Urbárny (sídlištný).

5. Komunikačný (dopravný).

6. Litorálny (pobrežný).

7. Militárny (vojenský).

8. Funerálny (pohrebný).

Rozdelenie pôd podľa kyslosti

Pôdy zásadité pH7,5

Pôdy neutrálnepH 6,5 - 7,5

Pôdy slabo kyslépH 5,3 - 6,4

Pôdy silne kyslépH 4,6 - 5,2


9. Celebrálny (oslavný).

Intenzívne využitie poľnohospodárskej pôdy z ekologického hľadiska vyvoláva neraz i nežiadúce dôsledky, medzi ktoré ako najdôležitejšie možno tieto:

výrazná zmena rázu krajiny, zmena hydrologických a atmosferických podmienok, zvýšenie výskytu chorôb rastlín, zvýšenie výskytu škodcov, zníženie počtu užitočnej zvere (prepelice,...), nebezpečenstvo vodnej erózie (povodne,...), nebezpečenstvo veternej erózie.

Podľa fyzikálno-chemických kritérií sa pôda delí na tieto typy:

1. Čiernozem - typická pôda nížin, ktorej hlavným znakom je čierna farba, hrudkovitá štruktúra s mohutným humusovým horizontom. Tento typ pôd má neutrálnu reakciu, je dobre prevzdušnená, bohatá na živiny a preto aj veľmi úrodná.

2. Hnedozem - pôda nížin a nízkych pahorkatín, neraz v susedstve čiernozeme s charakteristickou hnedou farbou. Má menej výdatnú humusovú vrstvu, avšak s dostatkom živín. Pôdne reakcie sú neutrálne alebo slabo kyslé.

3. Illimerizovaná pôda (ílovitá) - typická pre pahorkatiny a podhoria s ochudobnenou hornou vrstvou. Humusová vrstva je slabšia a menej kvalitná a jej reakcia je slabo kyslá.

4. Hnedé pôdy - typické pre nadmorskú výšku okolo 500 - 600 m v chladnejšom podnebí, s miernymi zrážkami so slabou, avšak pomerne kvalitnou vrstvou humusu. Reakcia pôdy je neutrálna. Vo vyšších zalesnených pásmach, kde teploty klesajú a dažde sú výdatné, reakcia pôdy je kyslá a humusová vrstva nekvalitná.

5. Podzoly - typická pôda hôr, ktorej vlastnosti ovplyvňuje chladné a daždivé počasie. Humusová vrstva je slabá a samotný humus nevyzretý, s vysokým obsahom kyselín, ktoré rozrušujú minerálne zložky. Reakcia pôdy je výrazne kyslá.

Z obecného hľadiska v pôde rozlišujeme 3 vrstvy, ktoré sa nazývajú pôdnymi horizontmi. Vo vertikálnom smere ich delíme takto:

a) horizont A - je najvrchnejšia časť pôdy a obsahom humusu, v ktorej prebiehajú najintenzívnejšie biochemické premeny,

b) horizont B - vrstva v ktorej sa hromadia minerálne látky, ktoré sem zanáša voda,c) horizont C - zvetraná materská hornina, pod ktorou sa nachádza nenarušená vrstva

materskej horniny.

Kyslosť pôd je dôležitý ukazovateľ, ktorý ovplyvňuje životné podmienky mikroorganizmov, ktoré sa zúčastňujú biochemických procesov v pôde. Rozdelenie pôd podľa kyslosti je na obrázku č. 1.4.

Pesticídy

Boj proti hmyzu Krmivá Rastliny Boj proti parazitomVzduch

Živočích


Obr. 1.4 Rozdelenie pôd podľa kyslosti

Zvýšená kyslosť pôd znižuje rozpustnosť mnohých minerálnych látok, hlavne zlúčenín horčíka, draslíka, sodíka a vápnika. Kyslosť pôd sa znižuje vápnením - buď suchým spôsobom alebo mokrým. V prvom prípade ide o pridávanie mletého vápenca (CaCO3), v druhom, menej častom prípade sa aplikuje na danú pôdu vápenný roztok (hasené vápno- Ca(OH)2). Z fyzikálnych vlastností pôdy sú najdôležitejšie tieto:

1. Zrnitosť, ktorá ovplyvňuje pohyb vody v pôde a jej sorpčné vlastnosti.

2. Vzdušnosť pôdy, t.j. aerácia, ktorá udáva množstvo vzduchu v pôde s dôrazom na kyslík a oxid uhličitý. S pribúdajúcou hĺbkou sa obsah kyslíka zmenšuje a obsah oxidu uhličitého zväčšuje.

3. Teplota pôdy, ktorej zdroje sú v slnečnom žiarení, horúcom zemskom jadre a v biochemických procesoch v pôde.

Pre operatívne posúdenie teploty zeme je zavedený tzv. geotermický stupeň, ktorý definuje, že od hĺbky cca 30 m sa teplota pôdy každých 33 m zvyšuje o 1°C. Z chemických vlastností pôdy sú najdôležitejšie tieto:

1. Obsah anorganických látok, ktorý je závislý na druhu prevažujúcich hornín v danom priestore. Najčastejšie priemerné zastúpenie v anorganických látkach majú tieto prvky:

- kyslík (cca 50 %),- kremík (cca 25 %),- ostatné (hliník v íloch, vápnik vo vápenci a sadrovci), železo, sodík, draslík, horčík, vodík,

titán, menej uhlík, chlór, fosfor, síra, mangán a niektoré ďalšie.

2. Obsah organických látok, ktorý je daný humusom a predstavuje súbor organických látok nazhromaždených v pôde a zmiešaných s minerálnym podielom, ktorý pochádza z odumretých živočíchov a rastlín.

Činnosťou človeka sa dostávajú do pôdy rôzne druhy znečisťujúcich látok. Znečisťujúce látky môžu negatívne ovplyvňovať samotné rastliny a cestou potravinového reťazca aj človeka a živočíchy. Mnohé zo znečisťujúcich látok majú alergizujúce, toxické, karcinogénne, mutagénne, teratogénne a iné škodlivé účinky. Výrazný problém predstavuje znečisťovanie pôdy v dôsledku používania enormných dávok umelých hnojív a pesticídov. Podľa druhu škodlivých činiteľov, proti ktorým sa používajú, pesticídy sa delia takto:

- fungicídy - proti chorobám vyvolaných hubami,- insekticídy a akaricídy - proti hmyzu a roztočom,- herbicídy - proti burinám,- rodendicídy - proti hlodavcom,- iné látky špeciálneho určenia.

Kolobeh pesticídov v prírode prináša obrázok č.1.5.

Vnútorné procesy samočistenia

ChemickéFyzikálne Biologické


Obr. 1.5 Schéma kolobehu pesticídov v prírode

Pesticídy sú všeobecne organického pôvodu rôznorodej chemickej štruktúry a v ich molekulách sú typické atómy fosforu, síry, chlóru alebo dusíka. Dnes už zakázaný pesticíd DDT sa vyznačoval veľkou rezistenciou, svedectvom čoho je aj jeho stálosť odhadnutá až na 30 rokov. Okrem pesticídov za ďalšie znečisťujúce látky treba považovať predovšetkým tieto:

- karcinogéne látky (ťažké kovy, dioxíny, polyaromatické uhľovodíky),- tenzidy (t.j. povrchovo aktívne látky, ktoré znižujú povrchové napätie roztokov a detergenty,

ktoré predstavujú hlavne pracie a čistiace prášky),- ropné látky. Po interakcii znečistenín s pôdou môže dochádzať k týmto zmenám:

a) zmena agrotechnických vlastností pôdy,b) zmena chemických vlastností pôdy,c) zmena mechanickej štruktúry pôdy,d) zmena pH pôdy,e) zmena charakteru podpovrchových vôd.

Po znečistení pôdy rozložiteľnými organickými látkami dochádza k tzv. samočisteniu pôdy, kedy sa zvyšky tiel rastlín i živočíchov rozkladajú až na základné prvky. Pri tomto deji, ktorý je znázornený na obr.č.1.6, prebiehajú dva podstatné procesy:- humifikácia (syntetizácia sekundárnych zložiek humusu),- mineralizácia (tvorba jednoduchých minerálnych látok).

- filtrácia - aeróbna oxidácia - rozklad bielkovín

- absorpcia - anaeróbna redukcia

Pôda a voda


- adsorpcia

Obr.1.6 Vnútorné procesy samočistenia

Fyzikálne procesy vedú k zachyteniu znečisťujúcich častíc v pôdnych póroch. Aeróbna oxidácia spôsobuje mineralizáciu, zatiaľ čo u anaeróbnej dochádza k redukcii humóznych látok za uvoľňovania NH3, H2S a merkaptanov (väzba -SH). Rozklad bielkovín nastáva v dôsledku mikrobiologických procesov, ktoré ak prebiehajú za prístupu vzduchu, označujeme ako tlenie, bez prístupu vzduchu ako hnitie. Pôdne mikroorganizmy sa podieľajú aj na premene a akumulácii biogénnych prvkov - S, P, K, Fe, Ca. Pri nadmernej koncentrácii znečistenia, pôda stráca svoju samočistiacu schopnosť, a môže sa stať trvalo znehodnotenou. Najčastejšie zdroje znečistenia pôdy sú tieto:

1. Továrne a teplárne (popolček, SO2).2. Doprava (vzniká až 200 druhov uhľovodíkov, NOx).3. Cementárne (prachové úlety MgO, CaO, K2O).4. Spracovateľský priemysel (napr. pri výrobe Al sa kontaminuje atmosféra aj pôda fluórom).5. Ropovody a rafinérie ropy (priesaky ropy a jej produktov...).6. Zavlažovanie pôdy znečistenou vodou.7. Poľnohospodárska činnosť (pesticídy, umelé hnojivá,...). 8. Tuhé odpady (degradácia pôdy rôznymi toxickými látkami...).

1.3 PROBLÉMY ŽIVOTNÉHO PROSTREDIA

Kvalita životného prostredia je v úzkej spojitosti s problémami životného prostredia, ktoré vznikli antropogenizáciou planéty Zem. Problémy životného prostredia z hľadiska ich rozsahu delíme na tri základné skupiny takto:

a) problémy ľudských sídiel:

vysoká koncentrácia obyvateľov (anonymita, zločinnosť...), problémy s odpadmi (hromadenie a voľné pohadzovanie odpadov, zápach...), relatívne vysoká koncentrácia exhalátov v dôsledku dopravy - SO2 , CO, NOx, stovky

druhov uhľovodíkov, ketóny, aldehydy, (zhoršenie dýchacích a srdcových problémov, ekzémy, karcinogenita, oslabenie imunity,...),

zvýšená hladina hluku a infrazvuku, t.j. zvuku nižšieho ako 16 Hz (nad 90 dB poškodenie zdravia, 80 dB - prejazd osobného auta, 130 dB = prah bolesti),

nebezpečenstvo účinkov vysokofrekvenčného elektromagnetického žiarenia (vplyv na CNS, genézia rakoviny, kardiovaskulárne problémy,...),

morálny smog (asociálne javy rôzneho typu, devastácia, ničenie hodnôt, nevkusné nápisy,...).

b) územné problémy (najčastejšie ako regionálne ale aj ako medzinárodné problémy):

plynné exhaláty z priemyslových aglomerácií, ktoré svojou produkciou výrazne zaťažujú nielen vlastný región, ale niekedy aj susedné (napr. emisie bežne produkovaného exhalátu SO2 putujú samostatne alebo ako imisie - sírany až do stokilometrových vzdialeností, pričom vypadávajú v podobe kyslých dažďov alebo snehov ),


kontaminované vody riek a jazier, do ktorých sa v rozpore s normami vypúšťajú exploatované materiály (napr. vylúhované rudy, chemikálie,...) z rôznych druhov výrob (neraz i ťažké kovy, pesticídy, ropné produkty atď.),

kontaminované spodné vody ako následok priemyselných aktivít, niekde ako následok uskladňovania nebezpečných odpadov v rozpore s ekologickými normami.

c) globálne problémy:

sústavný rast počtu obyvateľstva predovšetkým v oblastiach, ktoré sú nedostatočne rozvinuté,

nedostatočná produkcia potravín v nerozvinutých krajinách, vyčerpanie neobnoviteľných prírodných zdrojov (nerasty, uhlie, plyn,... ), znečistenie atmosféry hlavne chlorofluorovanými alifatickými uhľovodíkmi, t.j.fréonmi

(chlórfluórkarbony- tiež CFC), oxidmi C, N, S, CH4, dioxínmi,...), znečistenie vodných tokov, morí a oceánov (odplavovanie herbicídov a pesticídov z polí

do riek a ďalej do morí, milióny ton ropy a tisícky ton ťažkých kovov vchádza ročne do morí a oceánov...),

celkové znečistenie prostredia vplyvom antropogenizácie planéty, zosilňovanie skleníkového efektu a nebezpečenstvo klimatických zmien.

Okrem hlavných globálnych problémov životné prostredie ľudstva je zužované radom ďalších problémov, ku ktorým prispievajú neekologické prístupy v rôznych sférach ľudskej činnosti. Výsledkom tohto stavu sú dennodenné ekologické havárie nebezpečných látok, ktoré neraz prechádzajú do štádia pretrvávajúcich krízových situácií. Uvedený stav prispieva k nárastu ďalších problémov ľudstva, z ktorých je nutné uviesť tieto:

kyslé dažde v dôsledku enormnej produkcie SO2 a NOx, postupné miznutie jednotlivých predstaviteľov flóry a fauny ako následok zhoršujúcich sa

životných podmienok (vyhynie až 100 druhov denne),

narušenie imunitného systému obyvateľov planéty, nárast priemyselných odpadov a obchodu s toxickými látkami, prudký rozmach automobilizmu a s tým súvisiaci nárast emisií CO2 a NOx, ktoré v

priemyslových krajinách predstavujú až 75 % a 48 % z celkového množstva uvedených emisií,

rozširovanie teritórií hladu v protiklade s oblasťami hojnosti, sústavný nárast emigrácie z chudobných do bohatých krajín a odchod obyvateľov vidieka

do miest, výrub tropických pralesov, ktoré predstavujú pľúca planéty, problematické zabezpečenie kvalitnej vody v rozvojových krajinách a ochrana pitnej vody

v priemyslovo rozvinutých krajinách, kde je kvalita vody ohrozovaná toxickými odpadmi, pesticídmi atď.,

zvyšujúce sa nároky na výrobu energie a naliehavé hľadanie jej alternatívnych zdrojov (solárna, geotermálna, veterná a vodná energia, syntéza ľahkých jadier, energia vodíka, atď.),

permanentný rast úbytku pôdneho fondu, zvlášť ornej pôdy, enormný nárast lovu a vznik čierneho obchodu s faunou, zvýšenie počtu teritórií devastovaných občianskymi, teritoriálnymi a inými vojnami.

Problémy narušenej biosféry a ich vzájomnú previazanosť a interakciu vystihujú väzby znázornené na obr.č.1.7.

narušená produktivita biosféry

zhoršenie zdravotného stavu ľudstva hlad a nedostatok vody

problémy narušenej biosféry

preťaženie niektorých území

nárast rozmanitých konfliktov preľudnenie planéty


Obr. 1.7 Problémy narušenej biosféry a ich vzájomná previazanosť

1.4 STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA LÁTOK ZNEČISŤUJÚCICH ŽIVOTNÉ PROSTREDIE

Na celkovom znečistení životného prostredia sa podieľajú rôzne látky v troch základných skupenstvách, o ktorých stručne pojednáva táto podkapitola, ktorá predstavuje podstatné znečisťujúce látky, ich výskyt (určenie) a základnú formu škodlivých účinkov na ľudský organizmus.

Okrem nižšie uvedených látok sa na znečistení (narušovaní) prostredia podieľa i celý rad ďalších organických i anorganických látok, ktoré sú typické pre jednotlivé výrobné procesy a činnosti človeka. Ich účinky sú rozmanité a neraz kumulatívne, t.j. prejavia sa až v neskoršej dobe, kedy dosiahli v organizme človeka hladinu, ktorá je schopná generovať zdravotné problémy. O hlavných predstaviteľoch týchto látok v zmysle medzinárodnej klasifikácie (triedy nebezpečnosti) sa bude pojednávať v ďalších kapitolách.

1.4.1 LÁTKY PEVNÉHO SKUPENSTVA

Zlúčeniny ortuti - ich zdroj je výroba ortuťových moridiel a zrkadiel (zvlášť nebezpečný je ako 2-mocný katión ako aj jeho pary, z ktorých sa usadí v človeku až 80 %)-poškodenie nervov, uvoľňovanie zubov, strata pamäti, slepnutie, hluchnutie a nádory.

Azbest - tepelnoizolačný materiál, ktorý vyvoláva azbestózu, t.j. pľúcna fibróza, kedy postupne zanikajú pľúcne kapiláry a tým sa zmenšuje povrch pľúc. Nebezpečenstvo rakoviny (limitnou hodnotnou vzniku rakoviny je 700 mikrovlákien azbestu na 1liter vzduchu).

DDT( dichlórdifenyl trichlór metylmetán) - insekticíd, ktorý je nebezpečný z dôvodu jeho akumulácie v celom potravinovom reťazci ako aj v orgánoch ľudského tela, zasahuje nervový systém a mozog. Ide o látku, ktorá sa v prírodnom prostredí udrží až 30 rokov.


Dusičnany-umelé hnojivá, ktoré ak sú v potravinovom reťazci spôsobujú methemoglobinémiu, ktorá je zvlášť nebezpečná u dojčiat.

Dusitany - vznikajú z dusičnanov pomocou baktérií ústnej mikroflóry a s červeným krvným farbivom hemoglobínom reagujú za vzniku methemoglobínu, ktorý blokuje prenos kyslíka.

Ťažké kovy - Cd, Hg, Ni, Co, Be, As - nachádzajú sa v odpadových vodách chemických technológií a všeobecne spôsobujú kožné ekzémy alebo kožné a bronchiálne karcinomy.

Mykotoxíny - metabolické produkty toxikogénnych húb usadených v starých orieškoch, pochutinách a niektorých potravinách, spôsobujú rakovinu pečene.

Naftalén - produkt pri rafinácii ropy a uhlia-karcinogén.

Naftylamín - odpad pri výrobe farbív-karcinogén.

Pentachlórfenol -nachádza sa v odpadových vodách koželužní-riziko rakoviny.

Pyrén - nachádza sa v odpadových vodách organických syntéz-karcinogén.

Trichlórfenol - je v odpadových vodách z výroby herbicídov-karcinogén.

Tenzidy - prirodzené a synteticky vyrobené povrchovo aktívne látky majúce karcinogénny účinok, biologicky sú málo rozložiteľné. Znečisťujú vodu penením, čím blokujú prísun vzduchu do vody.

Detergenty - prípravky určené na pranie a čistenie, obsahujú okrem tenzidov aj polyfosforečnany, farbivá, bieliace prípravky. Spôsobujú eutrofizáciu povrchových vôd (proces obohacovania povrchových vôd živinami, čo sa odráža v masovom rozvoji rias až do vyčerpania kyslíka z vody).

Pesticídy - chemické prípravky na ničenie rôznych živočíšnych i rastlinných druhov, ktoré sú pre človeka škodlivé, hlavne z dôvodu ich karcinogenity a mutagenity. Podľa predurčenia sa delia takto:

- akaricídy - chemické prípravky na ničenie roztočov (difenylové deriváty-dicofol, aromatické heterocyklické zlúčeniny-thiochinox, amidíny-chlórdimeform...),

- algicídy - chemické prípravky na potláčanie vodných rias. Môžu byť anorganickej povahy-zlúčeniny Cu, Ag, Cl2 alebo organickej povahy-sodné soli fenolových derivátov, karbamáty a organické soli Cu,

- baktericídy - chemické látky na usmrcovanie baktérií (najmä dezinfekčné prostriedky, ktoré pre ničenie baktérií musia byť patričnej koncentrácie, antiseptiká, niektoré chemoterapeutiká alebo antibiotiká, ktoré majú skôr bakteriostatický účinok, t.j.zastavujú rast baktérií),

- fungicídy - chemické prostriedky proti hubám, poškodzujúcim kultúrne rastliny-používajú sa buď priamo proti hubovitým chorobám alebo na preventívnu ochranu semien, pôsobia buď fungistaticky-zastavujú vývoj a rast alebo fungicídne-priamo ničia huby. Sú pôvodu buď anorganického (zlúčeniny Hg, Cu, ťažkých kovov a S) alebo organické (substituované deriváty fenolov, chinónov a pod.). V poslednom období sa vyvíjajú fungicídy bez obsahu ťažkých kovov,


- insekticídy - chemické prostriedky na ničenie škodlivého hmyzu v rastlinnej výrobe, humánnej a veterinárnej hygiene (najvýznamnejšie sú chlórované uhľovodíky-cyklické zlúčeniny DDT, HCH, lindan, aldrín atď., ako aj organické zlúčeniny fosforu-estery kyseliny fosforečnej, ditiofosforečnej a fosfónovej, napr. fosdrín, dichlórvos, paratiónmetyl) s vysokou stálosťou až 30 rokov,

- moluskocídy - chemické prípravky na ničenie mäkkýšov (slimáky s slizniaky), najčastejšie metaldehyd, síran meďnatý, trifenmorf a niclosamid, ktorý sa používa proti vodným slimákom prenášajúcim na ľudí chorobu bilharziózu ,

- nematocídy - chemické prostriedky proti háďatkám, ktoré napádajú koreňový systém úžitkových rastlín na veľkých plochách-najúčinnejšie sú dichlórpropén, etylénbromid a v súčasnosti látka DD, ktorá je zmesou izomérov dichlórpropénu, metylbromidu a metylizokyanátu,

- rodenticídy - chemické prostriedky s toxickým účinkom na hlodavcov (potkany, myši...) , ktoré spôsobujú veľké škody na zásobách obilovín, potravín a iného materiálu ako aj roznášaním chorôb (Weilova choroba, brušný a škvrnitý týfus, infekčná žltačka, encefalitída,...), z anorganických látok je to fosfid zinku, častejšie látky organické (warfarin, pindon, coumatetralyl, chlorofacin, brodifacoum), po ktorých zasiahnuté zvieratá hynú v dôsledku vnútorného krvácania.

1.4.2 LÁTKY KVAPALNÉHO SKUPENSTVA

Acetaldehyd - nachádza sa v odpadových vodách farmaceutického priemyslu a vzniká pri výrobe syntetického kaučuku-silný promótor (látka podporujúca vznik rakoviny).

Akrylonitril - nachádza sa v odpadových vodách pri výrobe plastov a syntetiky-karcinogén.

Aromatické amíny - nachádzajú sa v odpadových vodách pri výrobe farieb-promótor rakoviny.

Alifatické amíny - nachádzajú sa v odpadových vodách gumárenského priemyslu a vznikajú pri výrobe pesticídov a fotografického materiálu-promótor rakoviny.

Benzén - pochádza sa z petrochemických závodov a z výroby náterových hmôt, spôsobuje toxické účinky a vznik nádorov pri 0,1.10-4 mg/l.

Dechty - sú v odpadových vodách pri výrobe generátorového plynu a pri spaľovaní uhlia-spôsobujú rakovinu.

Dichlórmetán - je v odpadových vodách pri výrobe plastov a syntetického kaučuku-generuje rakovinu.

Chloroform - nachádza sa v odpadových vodách pri výrobe antibiotík a pri výrobe rozpúšťadiel-karcinogén už pri 0,6.10-4 mg/l.

Izoprén - je v odpadových vodách pri výrobe kaučuku-promótor rakoviny a mutagén.

Tetrachlórmetán - prítomný v odpadových vodách pri výrobe syntetických vlákien, mydla a rozpúšťadiel-poškodenie pečene a rakovina.


Trichlórbenzén - nachádza sa v odpadových vodách organických syntéz a v gumárenskom priemysle-mutagén a promótor rakoviny.

1.4.3 LÁTKY PLYNNÉHO SKUPENSTVA

Benzopyrén - pochádza z pri neúplného spaľovania fosilných palív, do organizmu sa dostáva vdychovaním (napr.cigaretový dym) a potravinami-jeden z najsilnejších karcinogénov.

Butadién - je v odpadových vodách pri výrobe kaučuku a pri nedokonalom spaľovaní fosilných palív-riziko rakoviny.

Formaldehyd - je v odpadových vodách organických syntéz a výroby kaučuku, drevotrieskových materiálov spojovaných močovinoformaldehydovou živicou, farmaceutického a gumárenského priemyslu a uvoľňujú ho syntetické linoleá, podlahoviny, nátery, textílie. Vzniká aj pri spaľovaní fosílnych palív a nachádza sa vo výfukových plynoch v doprave - toxické, alergické, mutagénne a karcinogénne účinky.

Nitrosamíny - sú v cigaretovom dyme ako i v dusíkatých hnojivách -pravdepodobný promótor rakoviny.

Radón - prírodný rádioaktívny plyn, ktorého zdrojom je rádioaktívne podložie. Hygienická norma je 100 Bq/m3. Vdychovanie plynu s väčšou aktivitou vyvoláva rakovinu pľúc.

Dioxíny - chlórované deriváty aromatických organických zlúčenín, majúcich vo svojej štruktúre benzénové jadrá pospájané kyslíkovými mostíkmi, t.j. polychlorodibenzodioxíny v skratke PCDD. Sú až 10.000 krát toxickejšie než KCN a poškodzujú imunitný systém, pečeň, pankreas, obličky, spôsobujú zrútenie nervového systému, hormonálne poruchy, sterilitu a rakovinu. Vznikajú hlavne v spaľovniach komunálneho a priemyselného odpadu, odpadu z nemocníc a odpadu, ktorý obsahuje PVC, unikajú aj zo spaľovacích motorov z celulózok a papierní, pri výrobe herbicídov, pesticídov, fungicídov, umelých hnojív, umelých hmôt atď.

Fluór - žltozelený zapáchajúci jedovatý plyn, ktorý sa uvoľňuje pri výrobe hliníka, skla, fluorovaných uhľovodíkov-pri vysokých dávkach (fluoróza) poškodzuje kostnú dreň a zuby človeka.

Chlór - žltozelený štipľavý plyn, ktorý sa uvoľňuje pri výrobe plastov, chlórovaných uhľovodíkov. Jeho toxicita je 3x vyššia než SO2 -silné toxické účinky (edém pľúc) a poškodzuje i rastliny.

Chlorovodík - vzniká pri výrobe vinylchloridu a pri hydrolýze dreva, ostatné chloračné a bieliace procesy, spaľovanie plastov, súčasť sopečných plynov-akútna bronchitída.

Merkaptány - ide o sírne analógy alkoholov, lebo namiesto skupiny -OH obsahujú -SH skupinu viazanú na uhlíkovú skupinu. Vznikajú ako odpadové plyny v rafinériách ropy a pri výrobe celulózy sulfátovým spôsobom. Nižšie merkaptány majú účinok ako sírovodík, t.j. bolesti hlavy, strata rovnováhy, kŕče a majú pravdepodobne karcinogénne účinky stúpajúce s alkylom (butylmerkaptán je najškodlivejší).


Oxid uhoľnatý - nachádza sa vo výfukových plynoch áut (3,5 %), ďalej ako produkt spaľovania uhlíkatých látok pri nedostatočnom množstve O2 (energetika, koksárenský priemysel, metalurgia...). Viaže sa na železo hemoglobínu za vzniku karbonylhemoglobínu, ktorý znižuje objem O2 v krvi. Akútna otrava sa prejavuje bolesťami hlavy, vracaním, hučaním v ušiach, búšením srdca (pri expozícii 0,06-0,12 % CO vo vzduchu za 1 hodinu). Pri expozícii 0,35 % nastáva smrť.

Oxidy dusíka : N2O - vzniká pri nitrifikácii a denitrifikácii amoniakálnych a dusičnanových hnojív v pôde a pri spaľovaní fosílnych palív, spôsobuje skleníkový efekt a narušuje ozónovú vrstvu. NO - jeho zdroj je molekulárny dusík a dusík z paliva pri spaľovaní palív. V ovzduší vznikajú z neho dusičnany, ktoré so zrážkovou vodou vytvárajú slabé kyseliny a fotochemický smog. NO2 - vzniká oxidáciou v plameni ako aj vo voľnom ovzduší a je zo všetkých NOx najtoxickejší. Zdrojom NOx sú aj vulkány, doprava, výroba HNO3 a chemický priemysel. Vo veľkých koncentráciách reaguje s vlhkosťou v pľúcach na HNO2 a HNO3, čo vyvoláva akútne ochorenie dýchacích ciest a edém (opuch) pľúc. NOx zhoršujú choroby srdca, rozširujú cievy čím znižujú krvný tlak a spôsobujú cyanózu (zmodranie pokožky).

Oxidy síry - za normálnych okolností je to SO2, ktorý sa za katalýzy NOx v ovzduší oxiduje na SO3 a tento rýchlo reaguje so vzdušnou vlhkosťou na H2SO4 a jej soli. Zdrojom oxidov síry sú aj vulkány, minerálne pramene, výroba H2SO3 a H2SO4, spaľovanie palív s obsahom S.

Najviac škodí zdraviu hmla oboch kyselín, oxidy síry privolávajú akútnu otravu až pri vysokých koncentráciách (400-500 mg.m-3). avšak aj bežné koncentrácie spôsobujú dráždenie dýchacích ciest, poškodenie sliznice a zápaly.

Ozón, O3 - ide o sekundárnu vzdušnú škodlivinu, ktorá je produktom spaľovania v spaľovacích motoroch, vzniká aj pri elektrických výbojoch (prízemný ozón). Existuje i stratosférický ozón, ktorý vzniká fotochemickými reakciami zo vzdušného kyslíka, ktorý vytvára ozónovú vrstvu okolo Zeme. Toxicita ozónu sa prejavuje už pri koncentrácii 2 mg/m 3

dráždením dýchacieho aparátu a opuchom pľúc. Pri vyšších dávkach (2 mg/l) vzniká edém pľúc a rakovina.

Smog - umelá antropogénna hmla (tuhé a kvapalné aerosólové častice), ktorá vzniká za inverzného zvrstvenia atmosféry v aglomeráciách, kde sa spaľuje veľké množstvo čierneho alebo hnedého uhlia, t.j. produkuje sa veľa SO2, ktorý sa oxiduje na SO3 (so vzdušnou vlhkosťou dáva H2SO4) tzv. londýnsky typ smogu. Niekedy vzniká tzv. losangeleský typ smogu - pôsobením slnečného žiarenia na NOx a uhľovodíky z výfukových plynov áut. Smog sťažuje dýchanie a dráždi horné cesty dýchacie.

Ostatné plynné látky - predstavujú celý rad látok s možným alebo potvrdeným karcinogénnym účinkom, ktoré tvoria 2 hlavné skupiny látok:

a) polycyklické aromatické uhľovodíky (antracén, fluorantén, benzofluorén, benzantracén, benzofluorantén, ...),

b) polychlórované dibenzo-p-dioxíny-PCDDs, ktoré prezentuje 75 látok a dibenzofurany -PCDFs, ktoré prezentuje 135 látok, pričom 17 z nich predstavuje veľmi nebezpečné látky.

Documents

T1_Životné prostredie a jeho zložky