Nakladatelství Pavko
Odborné učební texty

Monitorování životního prostředí

Autor: Jitka Kaličinská; 88 stran A4; vydáno v roce 2006. První vydání.

Přehledná analytická chemie životního prostředí, která se opírá se o platnou legislativu a sleduje cíl ochrany životního prostředí.

Ukázky z textu:

Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) (První ukázka z textu)

Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) je definována jako hmotnostní koncentrace rozpuštěného kyslíku spotřebovaného při biochemické oxidaci organických, popř. anorganických látek ve vodě za aerobních podmínek. Vyjadřuje se v mg.l-1.

Anorganickými látkami se rozumí amoniakální dusík, popřípadě dusitany, které mohou za určitých podmínek podléhat biochemické oxidaci (nitrifikaci), a tím také spotřebovávat rozpuštěný kyslík.

Stanovuje se u vod povrchových i odpadních (splaškové, městské, průmyslové). Patří mezi základní ukazatele, které se v těchto vodách stanovují. Ve vodách pitných, užitkových a podzemních se BSK nestanovuje.

Hodnota BSK závisí na:

  • době inkubace (BSK za n dní se označuje BSKn),
  • teplotě při inkubaci,
  • druhu, koncentraci a stupni adaptace mikroorganismů provádějících rozklad,
  • přítomnosti biogenních prvků,
  • přítomnosti toxických či inhibičních látek,
  • koncentraci kyslíku,
  • pH prostředí.

Aby bylo možné získat srovnatelné výsledky stanovení, používají se standardní testy (uzanční metody stanovení), při nichž jsou podmínky stanovení přesně definovány.

Mezinárodně unifikovanou a celosvětově rutinně používanou metodou je standardizovaná tzv. zřeďovací metoda stanovení BSK5. Vzorek vody se nasytí kyslíkem, jehož obsah se stanoví. Další podíl vzorku se umístí do termostatu (20oC) v uzavřené láhvi. Bez přístupu vzduchu a světla se nechá 5 dní a opět se stanoví obsah rozpuštěného kyslíku. Důležité je dostatečné množství kyslíku během inkubace.

Výsledek: udává se v mg O2.l-1.

Vybraná stanovení kovů ve vodách (Druhá ukázka z textu)

Kovy patří mezi hygienicky i vodohospodářsky významné ukazatele. Stále se zpřísňují kritéria vymezující jejich obsahy v pitných a užitkových, povrchových i odpadních vodách, ale také v kalech, v půdě, dále pak v různých zemědělských produktech a potravinářských výrobcích.

Ve vodách se mohou vyskytovat ve formě jednoduchých kationtů nebo aniontů, komplexních aniontů nebo neutrálních molekul (komplexy s huminovými látkami, aminokyselinami a iontové asociáty s ionty uhličitanovými, hydrogenuhličitanovými, síranovými a fosforečnanovými). Toxicita je závislá na formách výskytu příslušného kovu. Je zřejmé, že podstatně vyšší toxicita přísluší iontové formě kovu než formě komplexní.

Těžké kovy ve vodách

Zdrojem těchto kovů jsou především různá průmyslová odvětví (těžba rud, barevná metalurgie, povrchová úprava kovů, sklářský průmysl, tiskárny, fotografický průmysl aj.). K menším zdrojům se řadí exhalace.

Významnou vlastností těžkých kovů je jejich akumulační schopnost v sedimentech a v biomase některých vodních organismů. Z tohoto důvodu jsou minimalizovány mezní koncentrace kovů v tocích vodárenských a ostatních.

Kovy se dostávají do organismů a pokud je nelze z organismu vylučovat, mohou působit toxicky. Některé prvky nejsou organismy vůbec schopny vylučovat. Jde většinou o prvky, které se vyskytují v zemské kůře a v mořské vodě v poměrně nízké koncentraci (Sn, Ge, Be, Se, As, Mo, Sb, Hg, Bi, Cd, Ag, Au, Te), takže živé organismy nevyvinuly během své evoluce mechanismy k jejich zpracování. Tyto prvky se v tkáních akumulují, a mohou být proto obzvlášť nebezpečné. Nejzávažnější kovové kontaminanty životního prostředí jsou Pb, Cd, Hg.

Metody stanovení těžkých kovů

Ke stanovení je možno použít celou řadu metod, které se liší mezí detekce, náročností na provedení a přístrojové vybavení. Běžně se aplikují dvě skupiny stanovení, výjimečně se používají i metody další. Patří sem tyto metody stanovení:

  • metody atomové spektrometrie,
  • metody voltametrické,
  • metody ostatní.

Metody atomové spektrometrie

a) Absorpční (AAS) - atomizace plamenem, výbojky s dutou katodou, pro koncentrace 10-5 g.l-1 až 10-6 g.l-1. Nižší nároky na koncentraci a na objem potřebného roztoku má elektrotermická atomizace v grafitové kyvetě nebo wolframové kyvetě.

b) Emisní (AES) - vyhodnocováno záření emitované atomy nebo ionty v plazmatu, jiskrový nebo obloukový výboj mezi grafitovými elektrodami, na které byl předem nanesen vzorek a vysušen. Moderní přístroje využívají indukčně vázané plazma.

c) Fluorescenční - méně používané metody, pro stanovení rtuti ve vodě a ovzduší byl vyvinut fluorescenční detektor, který měří fluorescenci par rtuti.

Voltametrické metody

Polarografie se rtuťovou kapkovou elektrodou - vedle sebe se provádí stanovení několika kovů v koncentracích 
10-5mol.l-1.

Diferenční pulsní metoda - nižší mez detekce 10-7 mol.l-1 až 10-8mol.l-1, další snížení meze detekce umožňuje anodická rozpouštěcí voltametrie, při níž se kovy nejprve elektrolyticky zkoncentrují na pracovní elektrodě (rotující uhlíková elektroda nebo visící rtuťová kapka) a sleduje se jejich zpětné rozpouštění.

Ostatní metody

a) Neutronová aktivační analýza - přístrojově nejnáročnější metoda, upravený vzorek se ozáří tokem neutronů, kterými se vytvoří ve vzorku radioaktivní izotopy. Obsah jednotlivých prvků se určí rozborem radioaktivního záření, které vzorek vysílá a které je pro příslušné izotopy charakteristické. Mez detekce je 10-9 až 10-10g. Je to velmi citlivá metoda, stanovení není ovlivněno chemickou formou prvků.

b) Plynová chromatografie - používá se pro organometalické sloučeniny.

c) Spektrofotometrie UV - s dithizonem (difenylthiokarbazon) vzniká barevná komplexní sloučenina.

Vzorkování vod pro stanovení Pb, Cd a Hg je jednodušší v tom, že tyto analyty jsou prakticky stálé a s výjimkou organometalických sloučenin nedochází k jejich těkání a ztrátám. Problém v oblasti stopových koncentrací přináší materiál nádob, do kterých se vzorky odebírají. Běžné sklo uvolňuje do odebraného vzorku velká množství celé řady iontů podle svého složení. Nejlépe proto vyhovují plastové láhve z teflonu nebo polyethylenu, které byly předem louženy zředěnými minerálními kyselinami (HCl, HNO3) vysoké čistoty. Výjimkou je stanovení rtuti, kde se používá skleněná vzorkovnice.

Skladování: +4oC, při delším až -20oC, zvláště tehdy, když mají být stanoveny organometalické sloučeniny.

Olovo (Pb, Pb2+, organometalické sloučeniny)

Dříve se olovo do vod dostávalo hlavně splachy z komunikací a vegetací z nejbližšího okolí frekventovaných silnic. Výfukové plyny obsahovaly olovo jako rozkladné produkty tetraalkylolova, které bylo běžnou antidetonační přísadou benzínů. V menší míře přispívají ke kontaminaci i závody na zpracování olova a olověných slitin. Do vody se dostává také z olověného potrubí.

Převládající formou bývá rozpuštěný ion Pb2+, ale vzhledem ke schopnosti tvořit organometalické sloučeniny, vyskytují se ve vodě hlavně ionty Et3Pb2+, Et2Pb+. Sloučeniny tetraalkylolova jsou velmi těkavé a při provzdušňování vody snadno přecházejí do atmosféry.

Akumuluje se v kostech a jiných tkáních s věkem. Interferuje s enzymy červených krvinek a při vyšších dávkách může způsobit smrt, při menších dávkách způsobuje mentální retardaci. V trávě podél dálnic mohlo být často tolik olova (200 mg.kg-1), že mohlo usmrtit dobytek.

Od 1. 1. 2001 je zakázáno používat v České republice olovnaté benzíny (Vyhláška Ministerstva dopravy a spojů č. 244/199 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva dopravy č. 102/1995 Sb., o schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích). Tato změna souvisí s celoevropskou strategií snižování emisí škodlivin z provozování motorových vozidel.

Vyhláška MZd č. 252/2004 Sb., pro pitnou vodu udává NMH = 10μg.l-1.

Metody stanovení:

  • AAS: λ = 283,3nm, plamen acetylen - vzduch,
  • diferenční pulsní polarografie,
  • plynová chromatografie: s plamenovým fotometrickým detektorem,
  • spektrofotometrie: s dithizonem, l = 520 nm, červený dithizonát olovnatý.

Hlavní kapitoly

ÚVOD 
ZÁKLADNÍ POJMY 
VODA 
FUNKCE VODY 
ZNEČIŠTĚNÍ POVRCHOVÝCH VOD 
SYSTÉM PRÁVNÍCH PŘEDPISŮ VE VODNÍM HOSPODÁŘSTVÍ 
CHEMICKÝ A FYZIKÁLNÍ ROZBOR VOD 
ODBĚR VZORKŮ VOD 
KONZERVACE, DOPRAVA A SKLADOVÁNÍ VZORKŮ 
METODY STANOVENÍ JEDNOTLIVÝCH UKAZATELŮ VOD 
VYBRANÁ STANOVENÍ KOVŮ VE VODÁCH 
VYBRANÁ STANOVENÍ NEKOVŮ A POLOKOVŮ VE VODÁCH 
STANOVENÍ ORGANICKÝCH LÁTEK VE VODÁCH - SKUPINOVÁ STANOVENÍ 
STANOVENÍ ORGANICKÝCH LÁTEK VE VODÁCH - CHEMICKÁ INDIVIDUA 
OVZDUŠÍ 
ZÁKLADNÍ POJMY 
LEGISLATIVA V OCHRANĚ OVZDUŠÍ 
LIMITY ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ 
ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKY - POLUTANTY (ZL) 
ODBĚR VZORKŮ OVZDUŠÍ 
NEJVÝZNAMNĚJŠÍ ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKY (ZL) V OVZDUŠÍ 
PŮDA 
VZORKOVÁNÍ PŮDY 
KONTAMINANTY V PŮDÁCH