3. MIGRACJA ZANIECZYSZCZEŃ W EKOSYSTEMACH

Transkrypt

1 3. MIGRACJA ZANIECZYSZCZEŃ W EKOSYSTEMACH Ogólny schemat migracji zanieczyszczeń w ekosystemach Emisja, imisja i transmisja zanieczyszczeń w ekosystemach definicje Migracja zanieczyszczeń w atmosferze wzajemne oddziaływanie Migracja zanieczyszczeń w atmosferze erupcje wulkanów Migracja zanieczyszczeń w atmosferze zanieczyszczenia antropogeniczne Migracja zanieczyszczeń w wodach Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych skutki awarii w Czernobylu (1) Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych skutki awarii w Czernobylu (2) Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych DDT Podsumowanie

2 3.01. Ogólny schemat migracji zanieczyszczeń w ekosystemach EKOSFERA pyły i gazy ŹRÓDŁO SUROWCÓW 1/3 SKŁADOWISKO ODPADÓW 2/3 ATMOSFERA migracja zanieczyszczeń w ekosystemach podlega takim samym prawom jak obieg naturalnych komponentów ekosfery HYDROSFERA ścieki komunalne i przemysłowe, odpady zatapiane LITOSFERA (gleba) odpady komunalne i przemysłowe nawozy, pestycydy 2

3 3.02. Emisja, imisja i transmisja zanieczyszczeń w ekosystemach - definicje emisja przemieszczanie zanieczyszczeń ze źródła do ekosfery w jej pojęciu najogólniejszym imisja przeniesienie zanieczyszczeń do receptorów: ludzie, rośliny, zwierzęta transmisja obejmuje wszystkie zjawiska zachodzące pomiędzy źródłem a receptorem w funkcji czasu i przestrzeni: przemiany fizyczne i chemiczne, reakcje wtórne (np.synergizm), rozcieńczanie itp. źródło emisji ekosfera E M I S J A receptory I M I S J A T R A N S M I S J A 3

4 3.03. Migracja zanieczyszczeń w atmosferze wzajemne oddziaływanie MoŜliwości wzajemnego oddziaływania róŝnych substancji: niezaleŝne (np. SO 2 i fenol, SO 2 i HF, H 2 S i CS 2 ) pył/no x, pył/so 2 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 antagonistyczne (SO 2 i NH 3, SO 2, popiół lotny) addytywne (CO 2, CO i CH 4 nasilanie efektu cieplarnianego) synergetyczne efekt silniejszy niŝ addytywne (SO 2 i NO 2 kwaśne deszcze) odczyn opadu ph

5 3.04. Migracja zanieczyszczeń w atmosferze erupcje wulkanów 1994 rok erupcja wulkanu na Kamczatce 1883 rok erupcja wulkanu Krakatau: chmura pyłu wyniesiona na 50 km, pył na powierzchni ponad 800 tys. km 2 utworzył warstwę o wysokości 6 cm erupcja wulkanu na Kamczatce zwiad lotniczy wykrył nad południowo-zachodnią Anglią chmurę pyłu na wysokości 15 km w ciągu 120 godzin pyły wulkaniczne przemieściły się na odległość ok km średnia prędkość ok. 80 km/h 1991 rok erupcja wulkanu Pinatubo na Filipinach do atmosfery trafiło ok. 20 mln ton SO 2 aerozol kwasu siarkowego utworzył pierścień wokół równika w ciągu 2 miesięcy zanieczyszczenia dotarły do USA i Europy Środkowej Bezpośredni wymiar finansowy tej katastrofy zmniejszona o 30 % efektywność elektrowni słonecznej uruchomionej w roku na pustyni Mojave w Kalifornii 5

6 3.05. Migracja zanieczyszczeń w atmosferze zanieczyszczenia antropogeniczne Skutki obecności w atmosferze związków siarki najdotkliwiej odczuła Europa. Ogromne wysiłki skierowane na ograniczenie emisji siarki o 30 % w stosunku do 1980 roku (Świat Nauki, grudzień 1995) nie przyniosły spodziewanych rezultatów. Dopiero pomiary przestrzennego rozkładu zanieczyszczeń w atmosferze wykonane przy uŝyciu lidaru zainstalowanego na pokładzie promu kosmicznego Discovery wykazały, Ŝe ogromna plama aerozoli siarkowych rozciąga się od wybrzeŝy Ameryki aŝ do Europy (2 400 km). Pozwoliło to odrzucić długo utrzymującą się teorię, Ŝe związki siarki emitowane w USA są wymywane z atmosfery nad Atlantykiem. UŜywając tego argumentu Stany Zjednoczone nie podpisały ani I ani II Protokołu Siarkowego zobowiązującego sygnatariuszy do ograniczenia emisji SO 2 do atmosfery. Świat Nauki, marzec 1996 Przeprowadzone symulacje komputerowe wykazały, Ŝe 25 % związków azotu zawartego w wodach Chesapeake Bay pochodzi odległych o 800 km rolniczych stanów: Pensylwanii, Ohio i Kentucky. kolor fioletowy zanieczyszczenia powietrza, kolor pomarańczowy zanieczyszczenia powierzchni ziemi (opad), kolor niebieski zanieczyszczenia wody (opad), popielate romby opad deszczu 6

7 3.06. Migracja zanieczyszczeń w wodach Globalna cyrkulacja wód oceanu światowego niebezpieczeństwo rozprzestrzenienia zatopionych odpadów komunalnych i przemysłowych na całym globie niebezpieczeństwo koncentracji zanieczyszczeń w prądach morskich W 1965 roku w Holandii pomiędzy Hagą a Harlemem fale oceanu wyrzuciły na brzeg duŝe ilości martwych ryb, w organizmie których stwierdzono duŝą ilość siarczanu miedzi. Okazało się, Ŝe źródłem zanieczyszczeń był przemysł chemiczny zlokalizowany nad Zatoką Meksykańską, przy czym zawartość związków miedzi w spuszczanych ściekach nie przekraczała wartości normatywnych. U wybrzeŝy Europy ich koncentracja była jednak 500 x większa. W podobny sposób związki rtęci z Seatle leŝącego w pobliŝu granicy USA i Kanady dotarły wraz Prądem Północno-Pacyficznym do zachodnich wybrzeŝy Alaski. U mieszkańców jednej z wysepek stwierdzono obecność rtęci w organizmie w ilości krotnie przekraczającej poziom dopuszczalny. 7

8 3.07. Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych Izotopy promieniotwórcze odkładają się w tkankach, do których wykazują powinowactwo chemiczne: stront w kościach jod w tarczycy tryt w szpiku kostnym uran w nerkach pluton w płucach cez wraz z krwią rozchodzi się w całym organizmie Izotopy promieniotwórcze wykazują równieŝ zdolność kumulacji w kolejnych ogniwach łańcucha troficznego przykład skaŝenia Sr 90 w jednym z kanadyjskich jezior: skaŝenie wody 1 skaŝenie osadów dennych 200 skaŝenie roślin wodnych 300 skaŝenie tkanek małŝa 750 skaŝenie kości okonia W wyniku naziemnych prób jądrowych prowadzonych w USA w latach 50 największemu napromieniowaniu ulegli Eskimosi i Lapończycy, chociaŝ opad pyły radioaktywnego w Arktyce był 10-krotnie mniejszy niŝ w strefie umiarkowanej. Uproszczona budowa łańcucha troficznego: porosty (silnie absorbujące pył z powietrza) główny składnik poŝywienia karibu i reniferów podstawowy pokarm Lapończyków i Eskimosów 8

9 3.08. Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych skutki awarii w Czernobylu (1) średnie roczne stęŝenie cezu 137 w opadzie całkowitym (Polska) w Bq/m średnie roczne wniknięcie iztopów promieniotwórczych drogą pokarmową (Polska) w Bq/osobę

10 3.09. Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych skutki awarii w Czernobylu (2) średnie roczne stęŝenie cezu 137 w mięsie, drobiu, rybach jajach w Bq/kg średnie roczne stęŝenie cezu 137 w ziemniakach, warzywach, owocach, zboŝach w Bq/kg ,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, średnie roczne stęŝenie cezu 137 w mleku w Bq/dm

11 3.10. Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych DDT Wędrówka DDT w łańcuchach troficznych woda morska 0,0001 mg/l plankton, glony 0,01 mg/kg masy ryby, np. śledź bałtycki 1 mg/kg masy mięsoŝerne ptaki morskie, foki, pingwiny 25 mg/kg tkanki tłuszczowej 70 % - mięso i produkty odzwierzęce (mleko, jaja) 25 % - skaŝone rośliny 5 % - skaŝona woda Wszystkie łańcuchy pokarmowe prowadzące przez ziemiopłody i zwierzęta do człowieka wykazują zdolności kumulowania toksyn i substancji promieniotwórczych. 11

12 3.11. Podsumowanie Migracja zanieczyszczeń w atmosferze czynniki meteorologiczne czynniki topograficzne charakterystyka emitora Migracja zanieczyszczeń w wodach prądy morskie i nurt rzeczny regeneracja wód (stopień rozcieńczenia zanieczyszczenia poniŝej 5 % objętości wody, intensywność wymiany wód) Migracja zanieczyszczeń w glebach (za pośrednictwem wody i powietrza) intensywność wymiany powietrzno-gazowej stopień przepuszczalności wód z opadów atmosferycznych (prędkość przepływów pionowych (iły - 4 mm/h, piaski - 4 m/h) prędkość poziomych przepływów wód w formacjach górotworów Migracja zanieczyszczeń w łańcuchach troficznych (kumulacja najczęściej w tkance tłuszczowej) 12