Kontaminované půdy a rtuť Nadlimitní koncentrace toxických kovů, mezi něž patří i rtuť, jsou v životním prostředí nežádoucí. Přítomnost těchto kovů v půdách přímo ovlivňuje jejich obsah v potravinovém řetězci a podzemních vodách. Životní prostředí je kontaminováno rtutí z přírodních zdrojů,...
Kontaminované půdy a rtuť
Nadlimitní koncentrace toxických kovů, mezi něž patří i rtuť, jsou v životním prostředí nežádoucí. Přítomnost těchto kovů v půdách přímo ovlivňuje jejich obsah v potravinovém řetězci a podzemních vodách.
Životní prostředí je kontaminováno rtutí z přírodních zdrojů, především z minerálů a hornin, a rtutí z antropogenní činnosti (průmyslová výroba, hornictví, hutnictví, výroba cementu, zemědělská výroba apod.).
Vysoká toxicita rtuti a schopnost vstupovat do životního prostředí v posledních letech výrazně ovlivnila její použití v zemědělství a v průmyslové výrobě.
Nejtoxičtější formou výskytu rtuti je "methylrtuť" a "ethylrtuť". Protože však bylo prokázáno, že mikroorganismy jsou schopny na methylrtuť převézt také všechny ostatní formy rtuti (HgS, Hg(OH)2, HgCl2 atd.) neexistuje méně nebo více toxická sloučenina. Přibližně 95 % methylrtuti je absorbováno zažívacím traktem živých organizmů, biologický poločas setrvání v organismu je přibližně 70 dní.
Dostupnost rozpustných a tím pádem ekologicky závadných frakcí těžkých kovů je ovlivněna složením půdy, hodnotou pH a redoxními podmínkami. Pro posouzení možného zatížení prostředí stopovými prvky, zvláště pak pozdní působení odpadních látek na podzemní vody, jsou důležité znalosti mobility těžkých kovů v půdách.
MOBILITA RTUTI
Protože se rtuť v půdách vyskytuje ve velmi nízkých koncentracích a zbytková rtuť se ve výluzích velmi obtížně analyzuje, nebyl dosud proveden kvantitativní výzkum rozpustnosti rtuti z různých odpadních materiálů a půd vyluhováním různými vyluhovacími činidly.
Rtuť tvoří stabilní komplexy s organickými substancemi půd. Z toho důvodu je "zanesená rtuť" v neutrálních, humózních půdách rychle vázána do komplexů a tomu také odpovídá nízká dostupnost rtuti pro rostliny. Průměrné obsahy rtuti v různých typech půd jsou v literatuře uváděny v hodnotách koncentrace v rozmezí 0,01-0,3 mg/kg. Všeobecně se konstatuje, že v půdách s vyšším obsahem humusu se vyskytují vyšší obsahy rtuti.
Pro posouzení environmentálního rizika je důležité kromě stanovení celkového obsahu Hg v kontaminovaných půdách také zkoumání způsobu vazby Hg v jednotlivých sloučeninách. K tomuto účelu bylo vyvinuto mnoho různých typů speciačních analýz. Velké množství různých postupů použitých ke stanovení "methylrtuti" a "ethylrtuti" i kovové Hg a HgS nejrůznějšími autory vede k velkému množství obtížně srovnatelných dat. Podrobné studie rovnovážných koncentrací Hg mezi roztokem extrakčního činidla a pevnou matricí nejsou zatím v literatuře dostupné.
OKOLÍ PODNIKŮ
Přítomnost rtuti v silně kontaminovaných půdách v okolí velkých průmyslových objektů způsobila depozice z provozu koksoven a hutních provozů. Předpokládá se přítomnost kovové rtuti, chloridu rtuťnatého a sulfidu rtuťnatého nespecificky vázaných v matrici. Efektivita výluhů je silně ovlivněna množstvím organické matrice nebo pufrujících karbonátů.
Dostupnost jednotlivých rozpustných a tedy ekologicky závadných frakcí těžkých kovů je ovlivněna mnoha faktory (složením půdy, pH hodnotami a redoxními podmínkami), jak již bylo uvedeno výše, a je důležitá nejen z hlediska biologické látkové produkce, ale také pro zhodnocení očekávaného zatížení spodních vod.
Protože rtuť tvoří stabilní komplexy s organickými substancemi půdy, je v neutrálních humózních půdách rychle vázaná do komplexů. Tomu také odpovídá nízká dostupnost rtuti pro rostliny.
POUŽITÉ METODY
K posouzení vyluhovatelnosti rtuti ze silně kontaminovaných půd a ke zhodnocení možného následného vlivu na povrchové a spodní vody byly vybrány čtyři vzorky ze silně znečištěné oblasti ostravského regionu. Všechny vzorky obsahovaly vysoký podíl organických dehtovitých sloučenin, který se projevoval pronikavým dehtovitým zápachem.
Po homogenizaci byly vzorky rozděleny na dvě části. Jedna část byla ponechána v původním stavu (dále neupravený vzorek - N). Druhá byla mechanicky upravena mletím na velikost částic menší než 0,2 mm (dále upravený vzorek - U).
Původní koncentrace rtuti v pevných vzorcích (5,82-9,01 mg/kg) byla stanovena jednoúčelovým atomovým absorpčním spektrometrem AMA 254 (fy ALTEC Praha).
Koncentrace některých dalších prvků ve sledovaných půdách, které jsou uvedeny v tabulce 2, byly stanoveny metodou rentgenové fluorescenční spektrometrie. Koncentrace Zn a Sr se pohybovaly v rozmezí 250-510 mg/kg , koncentrace V, Pb, Cu a Cr v rozmezí 70-180 mg/g a koncentrace zbývajících prvků (Co, Ni, As, Cd, Zn, Sn, Ce ) byly menší než 50 mg/kg.
Rtuť ve výluzích byla rovněž stanovena jednoúčelovým atomovým absorpčním spektrometrem AMA 254 (fy ALTEC Praha). Uvedené výsledky jsou střední hodnotou ze dvou paralelních stanovení.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Vzorky byly louženy vodou podle vyhl. č. 338/97 Sb., kyselinou dusičnou podle Metodiky monitorování zemědělských a lesních půd a půd chráněných území České republiky a kyselinou sírovou jako modelovým roztokem kyselých dešťů. Výluhy v uvedených činidlech byly připraveny z neupraveného i upraveného vzorku.
[*] Vodný výluh
Ke zhodnocení vlivu půdy znečištěné rtutí na podzemní a povrchové vody byly vzorky louženy vodu podle vyhlášky č. 338/97 Sb. I přes relativně vysoké celkové koncentrace rtuti ve vzorcích byla koncentrace rtuti ve výluzích připravených z upravených i z neupravených vzorků menší než limitní koncentrace uvedená pro první třídu vyluhovatelnosti výše uvedené vyhlášky, tj. 0,001 mg/l.
[*] Výluh v kyselině dusičné o koncentraci 2 mol/l
Pro posouzení dostupnosti rtuti rostlinami byly sledované půdy louženy kyselinou dusičnou podle Metodiky monitorování zemědělských a lesních půd a půd chráněných území České republiky.
[*] Výluh v kyselině sírové o koncentraci 0,008 mol/l
Pro posouzení vlivu kyselých dešťů na vyluhovatelnost Hg byly vzorky louženy kyselinou sírovou o koncentraci 0,008 mol/l. Koncentrace rtuti ve výluzích z upravených i neupravených vzorků byla nižší než 0,001 mg/l (viz tab 3).
Ze srovnání vylouženého množství Hg v různých činidlech, přepočtené na podíl vyloužené Hg z její původní koncentrace v tuhém vzorku vyplývá, že působením vody ani ředěné kyseliny sírové jako modelového roztoku pro kyselé deště se Hg do jejich roztoku neuvolní. V případě vodného výluhu s největší pravděpodobností došlo k vysrážení nerozpustného sulfidu rtuťnatého nebo vznikly stabilní komplexy s huminovými a fulvokyselinami.
Z toho vyplývá, že půdy silně kontaminované rtutí nemusí být nutně zdrojem tohoto těžkého kovu v povrchových nebo podzemních vodách.
Působení kyseliny dusičné o koncentraci 2 mol/l uvolnilo maximálně 17,36 % Hg z její původní koncentrace ve vzorku.
Na obr. 1 je provedeno srovnání vylouženého podílu Hg v kyselině dusičné o koncentraci 2 mol/l z upravených i neupravených vzorků. Z výsledků je zřejmé, že úprava vzorku na velikost částic menší než 0,2 mm a tím zvětšení povrchu, který je ve styku s extrakčním činidlem, nevede vždy k uvolnění většího množství Hg do roztoku. Je tedy pravděpodobné, že Hg není v těchto typech vzorků sorbována na povrchu částic. Rovněž se nepotvrdilo, že Hg je ve vzorcích přítomná v kovové formě, ale bude v půdách vázána v poměrně stabilní chemické sloučenině pravděpodobně organokovového typu.
Závěry
K posouzení vyluhovatelnosti rtuti do životního prostředí (do povrchových a spodních vod) byly vybrány čtyři vzorky půdy silně kontaminované rtutí z ostravského regionu. Výluhy v různých činidlech byly připraveny ze vzorků, u kterých byla ponechána původní velikost částic a tzv. upravených vzorků, u kterých byla velikost částic zmenšena mletím na velikost menší než 0,2 mm.
[*] Vodný výluh: Koncentrace rtuti ve vodných výluzích připravených ze všech vzorků půd je menší než 0,001 mg/l. Podle Vyhlášky 338/97 Sb. mohou být tyto kontaminované půdy, i přes relativně vysoký obsah Hg, zařazeny do třídy vyluhovatelnosti I.
[*] Výluh v kyselině dusičné: Loužením vzorků v kyselině dusičné o koncentraci 2 mol/l z původní koncentrace rtuti ve vzorcích přešlo do roztoku 7,73-17,36 % rtuti z upravených vzorků a 5,07-16,22 % rtuti ze vzorků s původní velikostí částic. Z toho vyplývá, že ani kyselinou dusičnou nedochází k uvolnění veškeré rtuti přítomné v kontaminované půdě. Výluh v kyselině sírové: Také v kyselých výluzích, získaných pomocí kyseliny sírové (modifikace kyselých dešťů) z upravených a neupravených vzorků je koncentrace rtuti nižší než 0,001 mg/l. Nemusí tedy obecně platit, že kyselé deště mohou následně způsobit znečištění podzemních a povrchových vod rtutí.
[*] Bylo dokázáno, že ve sledovaných vzorcích půd není převážné množství Hg sorbováno na povrchu částic a je vázána ve vzorku v relativně stabilní chemické sloučenině.
VLASTA ŠTEFANIDESOVÁ,
JANA SEIDLEROVÁ,
PAVLÍNA DVORSKÁ,
Centrální analytická laboratoř
Technické univerzity Ostrava
Tab. 1 Obsahy některých prvků ve sledovaných vzorcích v hmotnostních procentech
Číslo ZŽ Mg Al Si K Ca P S Ti Mn Fe
vzorku (%) (%) % % % % % % % % %
1 20,96 0,87 5,70 22,72 1,16 3,77 0,10 2,14 0,25 0,10 3,60
2 18,72 0,96 5,69 24,87 1,00 3,95 0,12 1,08 0,25 0,14 3,63
3 18,58 0,89 5,82 24,48 1,07 4,04 0,12 1,05 0,27 0,20 3,86
4 18,11 0,94 5,63 24,89 1,12 4,48 0,70 0,18 0,26 0,14 3,30
ZŽ - ztráta žíháním při 1000o C
Tab. 2 Popis použitých vzorků půd
Označení vzorku Popis vzorku
1 půda s vyšších obsahem humusu a úlomky cihel
2 půda s vyšším podílem drobných kamínků
3 půda s obsahem písku
4 půda s obsahem malých kamínků a úlomků cihel
Tab. 3 Koncentrace rtuti ve výluzích různých činidel
připravených z neupraveného a upravených vzorků
Koncentrace Hg ve výluhu (g/l)
Obsah Hg U N U N U N
Vzorek ve vzorku Voda Kyselina Kyselina
číslo (Mg/kg) dusičná sírová
1 9,01 1 1 169 147 1 1
2 6,70 1 1 67,0 34,3 1 1
3 8,58 1 1 150 82,6 1 1
4 5,82 1 1 45,2 50,6 1 1
U - upravený vzorek, N - neupravený vzorek
