ONEČIŠĆENJE ZRAKA, TLA I VODE (07)

Dr.sc. Igor Felja

Predavanja iz kolegija Geologija zaštite okoliša

(44087)

OPĆENITA DEGRADACIJA OKOLIŠA

• onečišćenje i degradacija tla, vode i zraka je u više navrata obrađena kroz prethodne cjeline

• promjene u okolišu radi onečišćenja (i zagađenja) su danas globalna pojava i odvijaju se brzinom većom nego ikad

• na mnogim mjestima promjene su ireverzibilne

• na svjetskoj razini moguće je samo ublažavanje posljedica i to samo na nekim mjestima

• degradacija okoliša + prijetnja zdravlju + prekidi u funkcioniranja ekosustava

Sarajevo 2018 god.

(jutarnji.hr)

Mulj nastao izlijevanjem

otpada iz tonera za

printere 2018. god,

provincija Guangdong u

Kini (chinadialogue.net)

Pomor šarana u Eufratu

2018. god (arabnews.com)

ONEČIŠĆENJE ZRAKA

• onečišćenje zraka – bilo kakva strana tvar ubačena u atmosferu iz prirodnog ili umjetnog izvora

• kontinuirani porast emisije tvari u atmosferu

• glavna prijetnja zdravlju

• izvori: oceanski aerosol, pelud, spore, dim iz divljih požara, prašina napuhana vjetrom, vulkanski dim i prah

• vulkani – najveći „prirodni” onečišćivać zraka

• u blizini gradova uz gradski smog stvaraju opasne mješavine plinova i čestica

• onečišćivači zraka se raspadaju i raspršuju u zraku

• mogu postati onečišćivači u hidrološkom ciklusu

• pr. kisele kiše – prvi put opisane u 17. st., „normalna” pojava u 18. st. naročito u Velikoj Britaniji

ONEČIŠĆENJE ZRAKA

• Great smog of London 1952.

• (smog= fog + smoke)

• prosinac 1952. – stagnantnan zrak (magla) u Londonu→

• smanjena insolacija→

• snižavanje temperature→

• pojačano grijanje na ugljen (!) →

• pojačana emisija čestica u zrak→

• masovno onečišćenje zraka→

• SO2 u zraku → stvaranje kisele magle

• udisanje sitno raspršenih kapljica kiseline

• Pea soup fog

• 4.-10.12 1952. - oko 4000 umrlih

Veliki smog u Londonu 1952. (BBC)

ONEČIŠĆENJE ZRAKA

primjer Londona - pozitivna

povratna sprega:

sve više čestica u zraku→

sve niža T zraka→

jače grijanje→

sve više čestica u zraku…

Povezanost Velikog smoga i broja umrlih u Londonu

1952. (Williamson, 1973.)

ONEČIŠĆENJE ZRAKA

• ostali primjeri:

• New York 1966. – slični uzroci kao u Londonu, bez smrtnih slučajeva, ali oko 10% stanovništva sa zdravstvenim problemima

• Istočna Kina 2013. – koncentracija suspendiranih čestica >150 µg/m3

• negdje 300-500 µg/m3

• onečišćenje vidljivo iz svemira

• Sarajevo, Slavonski Brod…

• http://iszz.azo.hr/iskzl/

Kvaliteta zraka u Zagrebu 14.01.2020.

(jutarnji.hr.)

VRSTE ONEŠIŠĆENJA I IZVORA ONEŠIŠĆENJA

• VRSTE ONEČIŠĆENJA:

• Primarna onečišćenja –direktno emitirana iz izvora onečišćenja (motorna vozila, tvornice)

• Sekundarna onečišćenja –nastaju kemijskim reakcijama primarnih onečišćivača (pr. fotokemijskim reakcijama)

• NO2 i NO3 – u kombinaciji s organskim zagađivalima stvaraju opasne i toksične spojeve

IZVORI ONEČIŠĆENJA

Stacionarni – na fiksnim

lokacijama

point (točkasti) izvori – pr.

tvornice

fugitive izvori – pr. mjesta

izložena otpuhivanju vjetrom

(farme, ceste, površinski

kopovi…)

area izvori – veća područja

emisije – pr. urbane zone

Mobilni – prijevozna sredstva

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U ZRAKU

• ČESTIČNA TVAR

• PM (particulate matter)

• dim, prašina, čađa

• organske i anorganske čvrste ili tekuće čestice

• čestice manje od 10 µm – PM 10

• čestice manje od 2,5 µm – PM 2.5

• 85% iz prirodnih izvora

• dezertifikacija, vulkani, požari, poljoprivreda

• antropogeni izvori – gotovo sve od spaljivanja fosilnih goriva, rudnici

• tvari: azbest, olovo, kadmij (i ostali teški metali)

Indeks kvalitete zraka (AQI – Air

Quality Index)

mjerne stanice lebdećih čestica; satne

vrijednosti (gleda se 12 posljednjih sati)

Indeks kvalitete zraka (zrak.ekoakcija.org)

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U ZRAKU

• ČESTIČNA TVAR

• primjer onečišćenja:

• Indonezija 1997.

• zakasnili monsuni – velika suša

• to su iskoristili ratari i pojačali slash-and-burn aktivnosti

• požari se proširili i uzrokovali značajne emisije dima i PM

• 20 milijuna ljudi liječeno od posljedičnih bolesti

• rušenje aviona uslijed dima (234 poginula)

• AQI – 800(!) – ekvivalent 4 kutije cigareta dnevno

Najnovije: AQI u Australiji uslijed požara :

PM 2.5 na razini 374 (03.12.2019.)

Širenje onečišćenja u JI Aziji 1997. (Wikipedia)

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U ZRAKU

• PLINOVITA TVAR

• najveći problem je stvaranje i udisanje kiselih kapljica

• SOX – sumporovi oksidi (50% prirodno-50% antropogeno)

• SO2 bez mirisa i boje

• nastaju spaljivanjem goriva/ugljena i u industriji

• problemi s disanjem, izbjeljivanje listova biljaka, korozija zgrada, metala

• NOX – dušikovi oksidi (gotovo 100% antropogeno)

• NO2 smeđi plin iritantnog mirisa

nastaju ispušnim plinovima i

spaljivanjem goriva

problemi s disanjem, astma, upala

pluća

pozitivan učinak na biljke

(donekle), opasan ako stvori

kiselinu – uništavanje fasada,

izbjeljivanje tkanina

CO – ugljikov-monoksid (91%

prirodan, 9% antropogen)

bez mirisa i boje

ispušni plinovi

udisanje smanjuje prijenos kisika

krvlju (gušenje i smrt) opasan u

malim koncentracijama

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U ZRAKU

• PLINOVITA TVAR

• ozon – sekundarni onečišćivač nastao fotokemijskim reakcijama (djelovanjem sunca na NO2 i O2)

• ne ga miješati sa stratosferskim ozonom!

• opasan je blizu površine

• bezbojan, slatkog mirisa

• problemi s disanjem, iritacija očiju, uništava biljke, uništava usjeve

ostale hlapljive tvari:

metan, propan, butan, benzin

(ugljikovodici)

H2S (prirodan; vulkani…)

HF (antropogen; vrlo toksičan)

ONEČIŠĆENJE TLA

• 1. nastaje kad se u tlo unose tvari koje posredno negativno djeluju na čovjeka, biljke i životinje

• 2. smanjivanje kvalitete tla (plodnosti) na način da ono prestaje biti medij za život organizama

• različiti onečišćivači

• uglavnom antropogeni, a manje prirodni izvori

• herbicidi, pesticidi, amonijak

• ugljikovodici

• teški metali (Se, Cd, Ni, Pb)

problem čišćenja tla – dugotrajan i

skup proces

…minerali glina u tlu su vrlo

efikasni apsorbanti

prirodna svojstva tla – koriste se za

čišćenja u okolišu (pr. posipavanje

rasutih onečišćivača tlom)

čišćenje tla – svodi se na

biorazgradnju (ako je moguća) i na

uklanjanje problematičnog sloja

problem nastaje kad se onečisti tlo

koje nije namijenjeno gradnji

odlagališta otpada

na onečišćenom tlu se često grade

građevine kako bi se spriječila

njegova upotreba za pr.

poljoprivredu

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U TLU

• PESTICIDI

• prije 2. svj. rata korišten DDT – diklor-difenil-trikloroetan za smanjivanje malarije (komaraca) i drugih insekata

• kasnije korišten za glodavce, korov

• kontaktni otrov

• korišten na ljudima protiv tifusa i nametnika

• insekti postaju otporni na DDT, pa se uvode aldrin i dieldrin (spojevi klora)

• nisu biorazgradivi i nisu topivi u vodi

• prijenos u hranidbenoj mreži

• DDT utječe na živčani sustav

• 2001. zabranjena proizvodnja i upotreba na cijelom svijetu

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U TLU

• HERBICIDI

• natrij arsenit (Na3AsO3)

• natrij klorat (NaClO3)

• u pravilu razgradljivi, ali toksični prije razgradnje

• najčešće utječu na nerođenu djecu

• korištenje herbicida ponekad rezultira masovnijom pojavom korova i insekata nego ručno uklanjanje

• kontroverzni glifosfat…?

• ručno uklanjanje krumpirovih zlatica učinkovitije od prskanja (jedna osoba može sakupiti zlatice sa 500 m2 za jedan sat (!)

ONEČIŠĆUJUĆE TVARI U TLU

• UMJETNA GNOJIVA

• agrokemijsko onečišćivanje

• sintetička mineralna gnojiva

• organska i anorganska

• mogu biti ujedno i insekticidi (!)

• nerazgradive tvari u njima se nakupljaju u tlu i vodi

• najčešća posljedica: zakiseljavanje tla

• dušikova gnojiva temeljena na amonijaku - glavni posrednik zakiseljavanja

• unos teških metala (bioakumulacija)

Različit utjecaj dušikovih gnojiva na zakiseljavanje tla

(www.agric.wa.gov.au)

ONEČIŠĆENJE VODE

• degradacija kvalitete vode prema biološkim, kemijskim i fizičkim kriterijima

• stupanj degradacije se procjenjuje s obzirom na upotrebu vode, odstupanja od zadanih normi te na utjecaj na zdravlje i okoliš

• oko 20% svjetskog stanovništva nema pitku vodu

• dodatnih 20% ima pitku vodu loše kvalitete

• oko 2 milijuna (uglavnom djece do 5 g.) ljudi godišnje umre od posljedica bolesti izazvanih vodom loše mikrobiološke kvalitete

• kemijsko onečišćenje vode u porastu

najveći problemi onečišćenja vode

odnose se na:

anoksiju

mikrobiološki neispravnu vodu

unos hranjivih soli (eutrofikacija)

onečišćenje ugljikovodicima

sintetičkim kemikalijama

teškim metalima

mikroplastikom

radioaktivnim materijalom

onečišćenje sedimenta – zasebna

kategorija onečišćenja; usko povezana

s vodom

onečišćenje površinske i podzemne

vode

ONEČIŠĆENJE VODE

• ANOKSIJA (hipoksija/suboksija)

• raspad organske tvari troši kisik

• količina kisika potrebna za aerobnu razgradnju (biochemical oxygendemand – BOD) je jedna od mjera kvalitete vode

• organska tvar – prirodna i unesena

• 33% BOD-a se odnosi na poljoprivrednu proizvodnju

• značajno viši BOD u gradovima radi kanalizacije i oborinskih voda

Putovanje zagađivala u hidrološkom ciklusu (Zogorski i dr, 1996)

ONEČIŠĆENJE VODE

• PATOGENI ORGANIZMI

• mikroorganizmi; prijenosnici bolesti

• kolera, tifus, hepatitis, dizenterija

• razina koliformnih bakterija kao mjera mikrobiološke ispravnosti vode (hrane itd…)

• Escherichia coli (E. coli 0157) –najpoznatija patogena bakterija

• prokuhavanje vode – eliminacija mikroorganizama

Escherichia coli (Wikipedia)

ONEČIŠĆENJE VODE

• HRANJIVE SOLI (eutrofikacija)

• P, N (fosfati, nitrati)

• deterdženti, poljoprivreda, kanalizacija

• problem nastaje ulaskom hranjivih soli u vodeni okoliš; posljedica je cvjetanje mora

• cvjetanje mora:

• nagli porast biomase fitoplanktona→

• iscrpljeni nutrijenti – nastupa glad→

• alge stvaraju niti polisaharida za lov bakterija koje stvaraju hranjive soli→

• ukoliko je hranjivih soli previše alge stvaraju sluzave niti za zaštitu→

• potpuni nestanak hranjivih soli –odbacivanje sluzi→

sluz ostaje u vodenom stupcu – lijepi se

za nečistoće→

intenzivna razgradnja sluzi i stvaranje

mjehurića→

izlazak sluzi na površinu→ MARE

SPORCO (prljavo more)

daljnjom razgradnjom niti se usitnjavaju

i padaju na dno→

prekrivanje i „gušenje” morskog dna→

hipoksija/anoksija (?)

domino efekt!

hipoksija…?

0,2-2 ml O2/l

anoksija…?

<0,2 ml O2/l (bez slobodnog H2S u

vodi)

ONEČIŠĆENJE VODE

• HRANJIVE SOLI (eutrofikacija)

• vjerojatno donos rijekom Mississippi: drenira poljoprivredna područja 48 saveznih država SAD

Jadransko more – pojave hipoksije i

anoksije u sjevernom Jadranu…(?)

…donos slatke vode i stratifikacija u

toplom dijelu godine

…donos hranjivih soli iz Italije

pojave eutrofikacije i cvjetanja mora

ostaju zapisane u sedimentu…(?)

kolonizacija poharanog dna za 2-3

godine

dolazi do promjene bentičkih zajednica!Pojava hipoksije u Meksičkom zaljevu (Raba i dr., 2001)

Epizode anoksije u Sj.

Jadranu

(Ott i dr., 1992)

ONEČIŠĆENJE VODE

• UGLJIKOVODICI

• danas česta pojava

• havarije tankera (pr. Exxon Valdez1989. na Aljasci)

• izljev nafte u Meksičkom zaljevu 2010.

• Deepwater Horizon spill ili BP oilspill

• eksplozija platforme

• iscurilo je 780 000 m3 nafte

• pogođeno dno, obala, vodeni stupac

TOKSIČNE TVARI U VODI

tvari koje stignu s kopna

off-site efekt brojnih aktivnosti na

kopnu

herbicidi, pesticidi, teški metali,

mikroplastika, radioaktivne tvari…

porast stvaranja novih tvari

nepoznavanje njihovih učinaka

problem: nakupljanje, jer nema

biorazgradnje

ulazak u hranidbenu mrežu i

nakupljanje u organizmima na višoj

trofičkoj razini

ZAGAĐIVANJE MORA - AKUMULACIJA ONEČIŠĆENJA U MORSKIM SEDIMENTIMA

• Što se događa s “česticama” koje stižu u more? (HELMEPA, 1989)

ONEČIŠĆENJE SEDIMENTOM I ONEČIŠĆENJE SEDIMENTA

• posebna kategorija „onečišćenja vode” – jer je u dodiru s vodom

• problem u sedimentu s malim česticama…(?)

• …minerali glina u veličinskoj frakciji gline

• glina – dobar apsorbant

• sediment sam po sebi može biti onečišćivač – fizički zapunjavarijeke, zaljeve, luke…

• sediment može u sebi nositi sve prethodno navedene tvari

sediment u lukama i na ispustima –

najopasniji

problem odgođenog utjecaja na

vodu koja se koristi ili općenito na

vodeni okoliš

problem remobilizacije teških

metala pri promjeni koncentracije

kisika u vodenom okolišu

pr. Mn i Fe kod anoksije – prelaze

u topivi oblik i ulaze iz sedimenta u

vodu

problem jezera Butoniga u Istri

tijekom ljetnih mjeseci

• Plastika je umjetan materijal, koji ne nastaje u prirodi

• Nezamjenjiv materijal današnjice

• Glavni problem u onečišćenju okoliša, posebno mora i oceana

https://sb.ecobnb.net/app/uploads/sites/3/2016/03/plastic-trash-in-oceans-and-waterways-1170x490.jpg

https://www.naturalnews.com/2017-12-06-science-mystery-the-

amount-of-microplastics-in-the-baltic-sea-has-remained-constant-

over-the-last-30-years-despite-the-increase-in-plastic-production-

and-scientists-dont-know-why.html

PLASTIČNO ZAGAĐENJE MORA I

OCEANA

• U oceanima se već nalazi više od 150 milijuna tona plastike

• Plutajući otok smeća može se pronaći na sredini Tihog oceana -sadrži više od 5 bilijuna komada plastike

• Plastični otpad prisutan je na obalama, u ledu, na površini mora te kroz cijeli vodeni stupac i na dnu mora i oceana, u sedimentu.

https://cdn.now.howstuffworks.com/media-

content/821d108279d7b7248cdf6b89949ce05715f724231f2369b7da7d4fe2https://questgarden.com/104/43/7/10060311

0329/images/ocean-trash.jpg

• Plastika u moru izuzetno je opasna za brojne organizme

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTrafFVDune0OEYX4hUKzQpYD-

rlHSMthkEbLyOPYfWokbNv5ZY

http://apeuk.org/wp-content/uploads/2017/01/JL-Turtle-Eating-Plastic-Bag-Copyright-Troy-Mayne.png

https://encrypted-

tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQf9iocs__8MqvrqebdxoNRj6HyhbK0qmbz3

h0L5XDsABm7bOhJ

http://cdn.iflscience.com/images/8c255a2e-ac65-54a5-99f3-

30a9c3fe3f22/default-1464367250-2119-seabirds-are-eating-

plastic-litter-in-our-oceans-but-not-only-where-you-d-expect.jpg

http://www.whoi.edu/main/news-releases/2010?tid=3622&cid=80309

• Mikroplastika su male plastične čestice (manje od 1 mm)

koje potječu od raspadanja većih plastičnih ostataka

• Mikroplastične čestice imaju relativno malu gustoću pa plutaju u vodenom stupcu i teško bi same od sebe potonule do dna.

• Najvjerojatniji mehanizam kojim mikroplastične čestice tonu do morskog dna je pomoću morskog snijega.

• Morski snijeg nastaje biološkom agregacijom sitnih čestica fitoplanktona, organske tvari i čestica gline.

• brzina tonjenja morskog snijega procijenjena je na 1 do 368 m/dan.

MIKROPLASTIKA U SEDIMENTU DNA DUBOKOG MORA

• Lokacije uzorkovanja mikroplastike

iz dubokomorskog sedimenta (Van

Cauwenberghe i dr., 2013).

Van Cauwenberghe i dr., 2013

http://plasticforever.blogspot.hr/p/exhibition-plasticene-discontinuity.html

http://www.zerowasteeurope.eu/2013/03/how-much-plastic-litter-is-currently-in-eu-waters/