Těžké kovy v životním prostředí Navrátil T. Hojdová M.

Těžké kovy v ŽP Environmentální geochemie chemické složení Země její tekuté a plynné komponenty formy života  dopady kontaminace ekosystémů

Těžké kovy v ŽP Environmentální geochemie

Těžké kovy v ŽP Kov – co to vlastně znamená? kov metaloid polokov esenciální kov toxický kov bio-dostupný kov stopový kov mikronutrient lehký kov těžký kov JOHN H. DUFFUS “HEAVY METALS”—A MEANINGLESS TERM? Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 5, 793–807, 2002.

Těžké kovy v ŽP Těžké kovy – historie termínu... před rokem 1936 – význam „heavy metal“ sensu zbraně nebo střela značných rozměrů, velké schopnosti v roce 1936 Oxford English Dictionary jako první klasifikuje těžké kovy >7 g.cm -1 pak další práce >4 g.cm -1 a >6 g.cm -1 atd. v roce 2001 učebnice toxikologie vydaná v New Yorku – neexistuje chemický základ pro definici těžkých kovů přesto tento termín zůstává používán v literatuře, legislativě a nařízeních kde působí nadál potíže a zmatek... JOHN H. DUFFUS “HEAVY METALS”—A MEANINGLESS TERM? Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 5, 793–807, 2002.

Těžké kovy v ŽP Těžké kovy? proč těžké a které to jsou? co to má za význam?  ve smyslu hustoty  ve smyslu atomové váhy (relativní atomové hmotnosti)  ve smyslu atomového čísla  ve smyslu dalších chemických vlastností  ve smyslu toxicity bez ohledu na jiné parametry  ve smyslu nechemické definice (před rokem 1936) JOHN H. DUFFUS “HEAVY METALS”—A MEANINGLESS TERM? Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 5, 793–807, 2002.

Těžké kovy v ŽP Klasifikace kovů dle chemických vl.

Těžké kovy v ŽP A. a B. třídy kovů

Těžké kovy v ŽP Potenciálně toxické kovy (TK) As, Be, Cd, Co, Cr, Cu Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb Sb, Sc, Se, Ti, Tl, V, Zn FREDERIC R. SIEGEL ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY OF POTENTIALLY TOXIC METALS Springer, 218 pp. with 40 figures and 33 tables, Al

Těžké kovy v ŽP Těžké kovy...

Těžké kovy v ŽP Faktory řídící dopad TK na ŽP chemické parametry látky – daného kovu  Rozpustnost Fe, Mn…  Koncentrace  Speciace viz dále…

Těžké kovy v ŽP Speciace kovů ve vodním prostředí

Těžké kovy v ŽP Parametry prostředí řídící účinkování TK v ŽP fyzikálně-chemické parametry prostředí  pH  redox potenciál  teplota  BSK  salinita  velikost částic  mineralogie  sorpce  bioakumulace

Těžké kovy v ŽP pH

Těžké kovy v ŽP pH prostředí Atm. CO 2 + voda = pH 5,7 příkladová studie Kolontár

Těžké kovy v ŽP Efekt pH na život FREDERIC R. SIEGEL ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY OF POTENTIALLY TOXIC METALS Springer, 218 pp

Těžké kovy v ŽP Příklad = Změna mobility Cd koncentrace Cd při různých hodnotách pH povrchová voda povodí Lesní potok ČR

Těžké kovy v ŽP Esencialita kovů – nutrienty

Těžké kovy v ŽP Esencialita kovů – toxická látka

Těžké kovy v ŽP Zdroje a původ kovů NAVRÁTIL T., MINAŘÍK L. TRACE ELEMENTS AND CONTAMINANTS, in Earth’s System: History and Natural Variability, edited by CILEK V., SMITH R.H., in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS).

Těžké kovy v ŽP Koloběh vody, hydrologický cyklus

Těžké kovy v ŽP Kouzelná voda... Pindar (Pindaros, Pindarus) – “...voda je nejlepší z věcí...” ( BC) - největší řecký básník Pa K Earth Venus Mars

Těžké kovy v ŽP Zvětrávání desintegrace a rozpad původní horniny rozpustné minerály – prvky do roztoku → podzemních vod…. nerozpustné minerály – rozklad na částice

Těžké kovy v ŽP Zvětrávání disintegrace a rozpad původní horniny vzduch voda organismy FAKTORY??

Těžké kovy v ŽP Horniny jako zdroj... Vyvřelé horniny = např. ultrabazické horniny Cr, Co, Ni… Sedimentární horniny = např. břidlice, jíly As, Pb, Zn, Sn… Metamorfní horniny

Těžké kovy v ŽP TK v atmosféře  zvětrávání  vulkanismus (exhalace)  lesní požáry  mořský sprej  ….. Přirozené zdroje

Těžké kovy v ŽP TK v atmosféře - antropogenní zdroje těžba, důlní aktivity emise ze spalování tekuté odpady pevné odpady

Těžké kovy v ŽP Hlavní zdroje znečištění TK v ČR  těžba a zpracování rud  spalování fosilních paliv – tepelné elektrárny  průmysl (výroba cementu, skla, Cl+NaOH….)  odpady (spalovny..)  automobilová doprava  zemědělství (pesticidy, hnojiva (např. fosfátová – Cd)

Těžké kovy v ŽP Uhlí BOUŠKA V., PEŠEK J. QUALITY PARAMETERS OF LIGNITE OF THE NORTH BOHEMIAN BASIN IN THE CZECH REPUBLIC IN COMPARISON WITH THE WORLD AVERAGE LIGNITE International Journal of Coal Geology, 40, 211–235, SHP => 45 miliónů tun ročně např. As obsahuje => 1755 t As

Těžké kovy v ŽP Olovo – nejrozšířenější kontaminant (TK) ! t/rok t/rok <<

Těžké kovy v ŽP Olovo v ovzduší Environmental Pollution Agency, USA, 1985.

Těžké kovy v ŽP Emise olova v ČR Zdroj: databáze EMEP – zákaz

Těžké kovy v ŽP Depozice Pb v ČR NAVRÁTIL T, VACH M, SKŘIVAN P, MIHALJEVIČ M, DOBEŠOVÁ I DEPOSITION AND FATE OF LEAD IN A FORESTED LANDSCAPE LESNI POTOK, CENTRAL CZECH REPUBLIC Water Air Soil Pollution: Focus 4, 2004.

Těžké kovy v ŽP Recentní depozice Pb v ČR NAVRÁTIL T, et al. UNPUBLISHED DATA, 2012.

Těžké kovy v ŽP Throughfall = podkorunové srážky původní složení srážek nad korunami stromů smytý atmosférický aerosol usazený na povrchu rozpouštěné plynné látky a jejich produkty zachycené adsorpcí na povrchu asimilačních orgánů vyloužené metabolické produkty vegetace z povrchu asimilačních orgánů celkový vzrůst koncentrace složek vlivem částečného odpařování vody v korunách stromů úbytek některých komponent v důsledku jejich vstřebání povrchem asimilačních orgánů

Těžké kovy v ŽP Podkorunová depozice v ČR Bulk precipitation 2.5 kg Pb/ha/yr THB 0.9 kg Pb/ha/yr BUKSMRK THS 0.8 kg Pb/ha/yr NAVRÁTIL T, VACH M, SKŘIVAN P, MIHALJEVIČ M, DOBEŠOVÁ I DEPOSITION AND FATE OF LEAD IN A FORESTED LANDSCAPE LESNI POTOK, CENTRAL CZECH REPUBLIC Water Air Soil Pollution: Focus 4, 2004.

Těžké kovy v ŽP Půda Horizonty (ideální profil) O (organický) A (minerální) B (dtto) C (dtto) R (reziduální hornina)

Těžké kovy v ŽP Zvětrávání a půdy půdní horizonty (ideální profil) organický minerální B …. bohatý na jílové minerály a Fe oxidy → adsorpce → koncentrace TK

Těžké kovy v ŽP analýza - chemické formy TK sekvenční extrakce (Tessier et. al., 1979) preferenční vazba na oxyhydroxidy Fe/Mn A B C D E

Těžké kovy v ŽP TK v půdě FREDERIC R. SIEGEL ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY OF POTENTIALLY TOXIC METALS Springer, 218 pp. with 40 figures and 33 tables, 2002.

Těžké kovy v ŽP Profily půdou - koncentrace, extrakce NAVRÁTIL T, VACH M, SKŘIVAN P, MIHALJEVIČ M, DOBEŠOVÁ I DEPOSITION AND FATE OF LEAD IN A FORESTED LANDSCAPE LESNI POTOK, CENTRAL CZECH REPUBLIC Water Air Soil Pollution: Focus 4, 2004.

Těžké kovy v ŽP Humus – mapy isolinií SUCHARA I, SUCHAROVA J DISTRIBUTION OF SULPHUR AND HEAVY METALS IN FOREST FLOOR HUMUS OF THE CZECH REPUBLIC Water, Air and Soil Pollution 2002

Těžké kovy v ŽP Humus – mapy isolinií SUCHARA I, SUCHAROVA J DISTRIBUTION OF SULPHUR AND HEAVY METALS IN FOREST FLOOR HUMUS OF THE CZECH REPUBLIC Water, Air and Soil Pollution 2002

Těžké kovy v ŽP Mapy isolinií – ČR VESELÝ J, MAJER V HYDROGEOCHEMICAL MAPPING OF CZECH FRESHWATERS Bulletin of Czech Geological Survey 3, 1998.

Těžké kovy v ŽP Mapy isolinií – ČR VESELÝ J, MAJER V HYDROGEOCHEMICAL MAPPING OF CZECH FRESHWATERS Bulletin of Czech Geological Survey 3, 1998.

Těžké kovy v ŽP Isolinie pH VESELÝ J, MAJER V HYDROGEOCHEMICAL MAPPING OF CZECH FRESHWATERS Bulletin of Czech Geological Survey 3, 1998.

Těžké kovy v ŽP pH vs koncentrace Cd...? koncentrace Cd při různých hodnotách pH povrchová voda povodí Lesní potok ČR

Těžké kovy v ŽP EKOSYSTÉM - LÁTKOVÉ TOKY Black box NAVRÁTIL T, et al. MANGANESE BIOGEOCHEMISTRY IN A CENTRAL CZECH REPUBLIC CATCHMENT Water Air Soil Pollution 186, , 2007.

Těžké kovy v ŽP Rozdíly v látkových tocích B. BERGKVIST CHANGING OF LEAD AND CADMIUM POOLS OF SWEDISH FOREST SOILS Water, Air, Soil and Pollution: Focus 1, Vol. 74, pp , 2001.

Těžké kovy v ŽP Geochemické archivy profily v ledu sedimentech rašelině letokruhy dřevin zarostlé kapsy kůry …

Těžké kovy v ŽP Archivy – jezerní sedimenty Šumavská jezera Josef Veselý ČGS

Těžké kovy v ŽP Archivy – jezerní sedimenty

Těžké kovy v ŽP Archivy – jezera

Těžké kovy v ŽP Archivy – rašelinné profily MIHALJEVIČ M., ZUNA M., ETTLER V., ŠEBEK O., STRNAD L., GOLIÁŠ V. LEAD FLUXES, ISOTOPIC AND CONCENTRATION PROFILES IN A PEAT DEPOSIT NEAR A LEAD SMELTER (PŘÍBRAM, CZECH REPUBLIC) Science of the Total Environment ??, 2006.

Těžké kovy v ŽP Profily letokruhy dřevin

Těžké kovy v ŽP Profily zarostlé kapsy - kůry

Těžké kovy v ŽP Tuhé emise problémy s čistotou ovzduší současná situace pevné částice

Těžké kovy v ŽP Tuhé emise spalovací procesy – automobily, lokální topeniště, důlní činnost, elektrárenské emise atd.

Těžké kovy v ŽP Elektrárenské popílky Popílek klasický = β-křemene (SiO2) a mullitu (3Al2O3 2SiO2) Popílek fluidní = anhydrit CaSO4, portlandit Ca(OH)2, sádrovec CaSO4 2H2O, kalcit CaCO3, křemen SiO2, hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, bazanit CaSO3 1/2H2O, ettringit Ca6Al2(SO4)3(OH)12 26H2O

Těžké kovy v ŽP Magnetická složka

Těžké kovy v ŽP Sférické objekty

Těžké kovy v ŽP Magnetická složka Magnetit, Fe-bohaté sklo

Těžké kovy v ŽP Vztahy s TK Korelace koncentrací TK s magnetickou susceptibilitou aj. magnetickými parametry

Těžké kovy v ŽP

Pevné částice

Těžké kovy v ŽP Pevné částice