Διαταραχές των βιογεωχημικών κύκλων των στοιχείων από την απελευθέρωση χημικών ουσιών

στο περιβάλλον

Διεύθυνση Ενεργειακών, Βιομηχανικών και Χημικών Προϊόντων ΓΧΚ

Δρ. Χ. Νακοπούλου

Βιογεωχημικοί κύκλοι των χημικών στοιχείων στο Περιβάλλον

Μετακίνηση των στοιχείων από το αβιοτικό περιβάλλον στους έμβιους οργανισμούς και πάλι στο αβιοτικό περιβάλλον.

Αλληλεπίδραση - μετακίνηση μεταξύ της εδάφους -ατμόσφαιρας -υδάτινου περιβάλλοντος-ιζήματος.

Πώς?Μεσεπιφάνειαατμόσφαιρας-επιφανειακών υδάτων

Eκβολές, Δέλτα ποταμών

Εξάτμιση

Απόπλυση εδαφών

Μεσεπιφάνεια στήλης νερού –νερού των πόρων -ιζήματος

Κατακρήμνιση

Υδάτινο Περιβάλλον - ΩκεανόςO τελικός αποδέκτης

Εσωτερικά ύδατα:Ποτάμια , λίμνες, υπόγεια νερά

Μεταβατικό υδάτινο περιβάλλον :Εκβολές, Δέλτα ποταμών

Θάλασσα, Ωκεανός

Υδρολογικός κύκλος

Υδάτινο Περιβάλλον: Ωκεανός

Το 71% ή 361x106 Κm2 της επιφάνειας του πλανήτηΌγκος 1370 x 106 Κm3 μέτρια πυκνού υδατικού διαλύματος

vΠολύπλοκο και μοναδικό χημικό σύστημαvΔυναμικές ισορροπίες μεταξύ των διαφόρων χημικών ενώσεωνvΠου καταναλίσκονται οι φυσικώς υπάρχουσες ή παράγονται από

τους οργανισμούς και είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την επιβίωσή τους

vΚαι αυτών που εισάγονται και από ανθρωπογενείς δραστηριότητες

vΚύκλοι χημικών ενώσεων μεταξύ των συστημάτων αέρα-θάλασσας, και θάλασσας –πυθμένα.

Βιογεωχημικός κύκλος Άνθρακα

Ο Ωκεανός είναι η μεγαλύτερη δεξαμενή CO2 που παράγεται από την καύση φυσικών καυσίμων. Το πρόβλημα είναι ότι μόνο στα επιφανειακά στρώματα αποκαθίσταται ισορροπία με το προστιθέμενο ατμοσφαιρικό CO2 σε σχετικά μικρούς χρόνους παραμονής (της τάξης ετών).

Ολοκλήρωση της ισορροπίας με πλήρη απορρόφηση εξαρτάται από την ανάμειξη ανώτερων και κατώτερων υδάτινων στρωμάτων και από την επαφή με τα ανθρακικά ιζήματα του πυθμένα, διεργασία που απαιτεί 1000 έτη.

Υπάρχει μία υστέρηση της απορρόφησης του αυξανομένου ατμοσφαιρικού CO2 ,λόγω των αργών ρυθμών αποκατάστασης της ισορροπίας.

Αποτέλεσμα :Φαινόμενο του Θερμοκηπίου To CO2 παραμένει στη στρατόσφαιρα και εμποδίζει τις θερμές αέριες μάζες να

απομακρυνθούν ανακλώντας τις στην επιφάνεια της Γής

Φαινόμενο του Θερμοκηπίου

Βιογεωχημικός κύκλος Αζώτου

Λιπάσματα,Καυσαέρια αυτοκινήτων, Καυσαέρια Βιομηχανιών , Απόβλητα Βιομηχανιών ,

Αστικά λύματα

Ευτροφισμός

Περίσσεια αλάτων Ν (P, Si)(θρεπτικών συστατικών )

Απότομη άνθηση του φυτοπλαγκτού(bloom)

Εξαφάνιση “εκλεκτικών”ειδών

Αύξηση του πλήθους των ειδών που είναι δείκτες

ρύπανσης

Πιθανότητα εμφάνισης ανοξικών συνθηκών λόγω Πιθανότητα εμφάνισης ανοξικών συνθηκών λόγω ανεπάρκειας D.O. (π.χ. Κλειστές θάλασσες, ανεπαρκής κυκλοφορία-μη ανανέωση των

υδατίνων μαζών

Βιογεωχημικός κύκλος Φωσφόρου

Αστικά λύματα, Λπάσματα,

Απορρυπαντικά,Οργανοφωσφορικά,

Βιομηχανικά απόβλητα

Ευτροφισμός

Ανθρωπογενείς δραστηριότητες : Απόβλητα Χημικής Βιομηχανίας , αστικά λύματα, οργανικοί διαλύτες, πετρελαιοειδή, εντομοκτόνα κ.λ.π.

Απελευθέρωση επικινδύνων χημικών ουσιών στο περιβάλλον

Διαταραχές στους βιογεωχημικούς κύκλους των στοιχείων

….Προβλήματα στο περιβάλλον

Κύκλος C : Φαινόμενο Θερμοκηπίου

Κύκλοι S, N: Όξινη Βροχή

Κύκλοι C, S, N κ.ά. : Φωτοχημικό νέφος

Κύκλοι P, N: Ευτροφισμός

Βιοσυσσώρευση & Βιομεγέθυνση επικινδύνων χημικών στους υδρόβιους

οργανισμούς

Παραμένουσες , μη βιοδιασπώμενεςχημικές ουσίες

Χημικές ουσίες υψηλής ανησυχίας (SVHC, REACH)

Persistent, Bioaccumulated, Toxic PBT, Very Persistent, Very Bioaccumulated vPvB

Ανθεκτικές, Βιοσυσωρεύσιμες, Τοχικές ΑΒΤάκρως Ανθεκτικές, άκρως Βιοσυσωρεύσιμες, αΑαΒ

Κριτήρια ΑΒΤ και αΑαΒ σύμφωνα με το παράρτημα ΧΙΙΙ του REACH

Iδιότη-τα

ΑΒΤ αΑαΒ

Α,(P)Ανθεκτι-κότητα(Persi-stence)

Η ουσία πληροί το κριτήριο Α (P) σε οποιαδήποτε από τις περιπτώσεις:Ο χρόνος ημιζωής της αποικοδόμησής τηςείναι:

Η ουσία πληροί το κριτ. αΑ (vP) σε οποιαδήποτε από τις περιπτώσεις:Ο χρόνος ημιζωής της αποικοδόμησής της είναι:

Α. Στο θαλασσινό νερό >60 μέρες

α. Σε θαλασσινό,γλυκό νερό

ή σε νερό εκβολώνποταμού

Β. Σε γλυκό νερό ή σε νερό εκβολών ποταμού(Estuarine Water):

Γ. Σε θαλάσσιο ίζημα : >180 μέρεςβ. Σε ίζημα θαλασσινού,

γλυκού νερού ή εκβολών ποταμούΔ. Σε ίζημα γλυκού νερού >120 μέρες

ή εκβολών ποταμού

Ε. Στο έδαφος >120 μέρες γ. Στο έδαφος

>40 μέρες

>60 μέρες

>180μέρες

>180μέρες

Κριτήρια ΑΒΤ και αΑαΒ σύμφωνα με το παράρτημα ΧΙΙΙ του REACH

Ιδιότητα ΑΒΤ: Κριτήριο Β αΑαΒ Kριτήριο αΒ

Βιοσυσσώρευση BCF*>2000 BCF*>5000

• BCF (Bioconcentration Factor)Συντελεστής βιοσυγκέντρωσης για είδη υδάτινου περιβάλλοντος

• Βιοσυγκέντρωση: Ορίζεται ως το καθαρό αποτέλεσμα της πρόσληψης, της κατανομής και της απομάκρυνσης μιάς ουσίας σε έναν οργανισμό λόγω της έκθεσής στο νερό και μόνο.

Ενώ• Βιοσυσσώρευση: Περιλαμβάνει όλες τις οδούς π.χ. αέρας, νερό, έδαφος

και τροφή

• BCFσε ψάρι=Cστο ψάρι/C νερό

Κριτήρια ΑΒΤ και αΑαΒ σύμφωνα με το παράρτημα ΧΙΙΙ του REACH

• Η δυνατότητα Βιοσυσσώρευσης μπορεί να εκτιμηθεί και από την τιμή του συντελεστή κατανομής n-οκτανόλης/νερού :logKow.

• Εάν αυτή η τιμή δεν μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά,μπορεί να υπολογίζεται από τη χημική δομή.

• Για ορισμένους τύπους χημικών ουσιών, π.χ.Επιφανειοδραστικές και εκείνες ιονίζονται στο νερό, οιτιμές log Kow μπορεί να μην είναι κατάλληλες για τονυπολογισμό της αξίας BCF.

• Υπάρχουν,ωστόσο, μια σειρά από παράγοντες που δενλαμβάνονται υπόψη κατά τον υπολογισμό του BCF μόνοβάσει των τιμών log Kow.

Μερικοί παράγοντες που δεν λαμβάνονται υπόψη είναι:

• φαινόμενα της ενεργού μεταφοράς.

• μεταβολισμός στους οργανισμούς και πιθανή συσσώρευση των τυχόν μεταβολιτών.

• συγγένεια λόγω ειδικών αλληλεπιδράσεων με συστατικά ιστού.

• Η n-οκτανόλη προσομοιώνει μόνο το κλάσμα λιπιδίων σεοργανισμούς και ως εκ τούτου δεν προσομοιώνει άλλεςδυνατότητες για την αποθήκευση και τη συσσώρευση των ουσιώνκαι των μεταβολιτών τους στους ζώντες οργανισμούς.

Υπολογισμός του BCF μόνο βάσει των τιμών log Kow.

Κριτήρια ΑΒΤ και αΑαΒ σύμφωνα με το παράρτημα ΧΙΙΙ του REACH

Η ουσία πληροί το κριτήριο Τ (Toxic)σε οποιαδήποτε από τις περιπτώσεις:

Α. Χρόνιο NOEC ή EC10 σε Θαλάσσιους οργανισμούς ή οργανισμούς γλυκούνερού

<0.01 mg/l

Β. Η ουσία ταξινομείται ως CMR (Kατηγορίες 1A ή 1B) και Κατηγορία 2 για το R σύμφωνα με CLP

Γ. Η ουσία ταξινομείται ως STOT RE (Kατηγορίες 1 ή 2)σύμφωνα με CLP

NOEC: No Observed Effect ConcentrationH υψηλότερη συγκέντρωση της ουσίας στην οποία δεν παρατηρείται επίπτωση.

Η Βιοσυγκέντρωση και η Βιοσυσσώρευση αφορούν κυρίως λιποφιλικές οργανικές χημικές ουσίες και ενώσεις μετάλλων

Άμεσες και έμμεσες τοξικές επιδράσεις μπορεί να παρατηρηθούν σε έκθεση μακράς διάρκειας

Βιομεγέθυνση: Είναι η συσσώρευση και η μεταφορά των χημικών μέσω της τροφικής αλυσίδας με αποτέλεσμα να αυξάνει η εσωτερική συγκέντρωση στους ανώτερους οργανισμούς τροφικής αλυσίδας. Έτσι έχουμε «δευτερογενή δηλητηρίασή» τους είτε ζουν στο υδάτινο περιβάλλον είτε στο έδαφος η οποία συμβαίνει λόγω της κατάποσης κατώτερων ειδών που έχουν συσσωρεύσει την ουσία. (Δραματική αύξηση της συγκέντρωσης ).Π.χ. Μιναμάτα : Συγκέντρωση Ηg σε 10-55ppm στο ψάρι, στον άνθρωπο 22-144 ppm

νερό

Υδρόβιος οργανισμός(Βιοσυγκέντρωση)

Ψάρι(Βιοσυσσώρευση)

Ανώτεροι οργανισμοί που καταναλώνουν ψάρι

(Βιομεγέθυνση)

ευχαριστώ για την προσοχή σας !