Karcinogény v životním prostředí

1.     Toxikologie

1.1.  Charakteristika toxikologie

Toxikologie se zpravidla charakterizuje jako nauka o škodlivých účincích látek na živé organismy a ekosystémy, o mechanismech působení škodlivin, prevenci, diagnostice a léčbě otrav. Hlavním cílem toxikologie je zjišťování nebezpečných vlastností chemických látek a přípravků a stanovení preventivních opatření pro ochranu před jejich účinky.[1]

1.2.  Členění toxikologie

Z praktických a didaktických důvodů se toxikologie člení na užší, specializované oblasti:[1]

• Obecná toxikologie – zaměřuje se na základní obecné děje a zákonitosti, které určují interakci látek s živými organismy. Studuje obecné vztahy mezi chemickou strukturou látek a jejich účinky, faktory ovlivňující účinek škodlivin, proces interakce organismu a škodlivin.
• Experimentální toxikologie – zkoumá účinky látek na laboratorní zvířata. Stanovuje toxické dávky nebo koncentrace chemických látek a přípravků, popisuje a hodnotí projevy jejich působení, objasňuje mechanismy účinku, metabolismus, apod., s cílem identifikovat a kvantitativně určit riziko spojené s expozicí látek a stanovit preventivní bezpečnostní a hygienická opatření.
• Klinická toxikologie – studuje a popisuje účinky škodlivin na člověka, vyvíjí postupy léčení otrav, zabývá se i způsoby prevence.
• Speciální toxikologie – studuje, popisuje, shromažďuje a hodnotí nebezpečné vlastnosti jednotlivých, konkrétních chemických látek a přípravků.
• Průmyslová toxikologie – se zabývá účinky surovin, meziproduktů, produktů a odpadů, problematikou ohrožení zdraví a stanovením preventivních bezpečnostních opatření a limitů při výrobě a zacházení s látkami a přípravky v různých oborech činností.
• Ekologické toxikologie – se zabývá účinky škodlivin na flóru, faunu, ekosystémy a pohybem látek v biosféře.

2.     Škodliviny

Chemickou škodlivinou se rozumí látka schopná zapříčinit poškození zdraví, tj. vyvolat onemocnění nebo odchylku od normálního stavu, kterou lze odhalit v průběhu styku se škodlivinou, v pozdějších obdobích života organismu, eventuálně až u budoucích generací.[1]

Škodliviny můžeme dále rozdělit podle účinku na:[1]

• Škodliviny s místním účinkem.
• Škodliviny s celkovým účinkem.
• Škodliviny s pozdními účinky.

Škodliviny s pozdními účinky jsou látky, jejichž účinek se projeví s velkým zpožděním, po velmi dlouhé expozici, případně až dlouho po skončení expozice a vyloučení látky z organismu, nebo teprve u následujících generací.[1]

Mezi škodliviny s pozdními účinky se řadí:

• Mutageny.
• Karcinogeny.
• Škodliviny s reprodukční a vývojovou toxicitou.
• Alergeny.

3.     Karcinogeny

3.1.  Charakteristika karcinogenních látek

Karcinogen je jakákoliv chemická látka, biologické agens, radionuklid nebo průmyslový proces, který způsobuje nebo napomáhá rakovinnému bujení buněk, které vede k výskytu rakovinných nádorů.

Oficiální databázi karcinogenů vede Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC), které je také kategorizuje podle míry vědeckých důkazů v souvislosti mezi vystavení danému faktoru a výskytem rakoviny.[2]

Karcinogenní látky můžeme rozdělit do několika skupin (dle IARC):[2]

• Skupina 1 – prokázaný karcinogen pro člověka.
• Skupina 2A – pravděpodobně karcinogenní pro člověka.
• Skupina 2B – podezřelý karcinogen pro člověka.
• Skupina 3 – neklasifikovaný.
• Skupina 4 – pravděpodobně není karcinogenní pro člověka.

4.     Karcinogeny v životním prostředí

4.1.  Ochrana zdraví pracovníků

Nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, v platném znění, [3] stanoví rizikové faktory pracovních podmínek, jejich členění, hygienické limity, způsob jejich zjišťování a hodnocení, ochranu zdraví pracovníků atd.

Kromě základních rizikových faktorů pracovních podmínek, se nařízení vlády zabývá i chemickými karcinogeny, procesy s rizikem chemické karcinogenity a mutageny.

Zaměstnavatel by se měl v prvé řadě zaměřit na to, aby pracovníky nevystavoval práci s karcinogeny, pokud to není nezbytně nutné. Nelze-li z technických důvodů nahradit karcinogeny a mutageny jinými látkami nebo uplatnit jiný technologický postup výroby, měla by se výroba a používání karcinogenů, pokud je to technicky možné, provádět v uzavřeném systému. Uzavřený systém by měl zajistit kontrolu nad používáním karcinogenů a lépe zajistit ochranu zdraví pracovníků, kteří jsou vystaveni účinkům karcinogenních látek.

Také by měl minimalizovat rizika úniku a havárií karcinogenních látek a následné znečištění životního prostředí.

Pracovní procesy s karcinogeny lze rozdělit podle stupně karcinogenity na tři skupiny:

• Pracovní procesy s prokázanými chemickými karcinogeny.
• Pracovní procesy s podezřelými chemickými karcinogeny.
• Pracovní procesy s rizikem chemické karcinogenity.

Prokázané chemické karcinogeny jsou látky, u nichž je dokázáno, že jejich expozice vede u pracovníků ke zvýšení výskytu onemocnění zhoubnými novotvary.

Pravděpodobné chemické karcinogeny, tedy látky, na něž je třeba pohlížet, jako by byly karcinogenní pro člověka. Existují dostatečné důkazy dovolující závažný předpoklad, že expozice člověka látce může mít za následek vznik karcinomu, obvykle na základě:

• příslušných dlouhodobých studií na zvířatech,
• jiných závažných informací, u nichž údaje o karcinogenním účinku na pracovníky vystavené jejich působení dosud neumožňují ani průkaz ani vyloučení karcinogenního působení.

Pracovní procesy s podezřením chemické karcinogenity jsou takové pracovní procesy při výrobě a zpracování některých látek a produktů, o kterých je prokázáno, že mohou u pracovníků způsobit onemocnění zhoubnými novotvary, přičemž forma a struktura chemického karcinogenu není přesně známa, dostupné informace o karcinogenitě nedostačující pro uspokojivé posouzení. Existují některé důkazy na základě příslušných studií na zvířatech, nejsou však dostačující pro zařazení látky do kategorie 2.

Spolehlivé stanovení karcinogenity vůči lidskému organismu bývá složité a v některých případech těžko proveditelné.[1]

4.1.1.                  Seznam karcinogenních látek s CAS číslem

Nařízení vlády č. 178/2001 Sb. V platném znění ve své příloze č. 9 [3] poskytuje seznam karcinogenních látek, s přiřazeným CAS registračním číslem, viz tabulka 1.

CAS registrační číslo je jednoznačný numerický identifikátor, používaný v chemii pro chemické látky, polymery, biologické sekvence, směsi a slitiny.

Bylo zavedeno redakcí světově nejrozšířenějšího chemického referátového časopisu Chemical Abstracts, vydávaného Americkou chemickou společností (American Chemical Society). Chemical Abstracs Service udržuje databázi chemických sloučenin popsaných ve vědecké literatuře, v patentech a v jiných publikacích (tzv. CAS registry). V současné době tato databáze obsahuje přibližně dvacet tři miliónů sloučenin a denně jich v průměru přibývají další čtyři tisíce. Databáze je také nejautoritativnějším zdrojem informací o anglických názvech sloučenin.

Číslo je rozděleno pomlčkami do tří zón, z nichž první má proměnný počet číslic, další má vždy právě dvě číslice a poslední zóna obsahuje číslici jedinou, které slouží jako kontrolní součet pro umožnění automatické kontroly správnosti zápisu registračního čísla.[4]

Tabulka 1: Seznam karcinogenních látek s CAS číslem

Pozn. Seznam karcinogenních látek dle nařízení vlády č.178/2001, příloha č.9 v platném znění

4.2.  Karcinogeny v ovzduší

Vynález parního stroje a průmyslová revoluce zahájila celosvětový rozvoj průmyslu a průmyslové výroby. To mělo také za následek celosvětové zhoršení životního prostředí. Karcinogenní látky jsou součástí odpadních látek vznikajících z průmyslové výroby a dostávají se do životního prostředí, do ovzduší, do vody i do půdy.

Největšími znečišťovateli životního prostředí jsou stacionární zdroje znečištění, tj. průmyslové podniky, a mobilní zdroje znečištění ovzduší. Mobilním zdrojem znečištění je automobilová a letecká doprava.

Mezi významné stacionární znečišťovatelé životního prostředí v České republice, kteří produkují karcinogenní látky, jsou podniky v průmyslových oblastech. Průmyslové oblasti České republiky, Ostravsko, Karvinsko, Třinecko, chemický průmysl Ústeckého kraje, jsou oblasti nejpostiženější změnou kvality ovzduší, vod a půdy.

V Moravskoslezském kraji patří největší stacionární znečišťovatelé Vysoké pece Ostrava, a.s., Třinecké železárny, a.s., ArcelorMittal Ostrava a.s. (Mittal Steel Ostrava a.s.), OKD, OKK, a.s., ČEZ a.s., BorsodChem MCHZ, s. r.o. atd.

Stacionární znečišťovatelé jsou povinni ohlašovat vypouštěné emise podle zákona č.76/2002 Sb. O integrované prevenci, ve znění pozdějších předpisů [5] a podle nařízení vlády č. 368/2003 Sb., o integrovaném registru znečišťování,ve znění pozdějších předpisů.[6]

Některé znečišťující látky, které jsou vnášené do ovzduší, podléhají zpoplatnění dle zákona 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší v platném znění.[7]

Mezi hlavní zpoplatněné znečišťující látky: polycyklické aromatické uhlovodíky, mezi ostatní zpoplatněné znečišťující látky I. třídy patří: azbest, benzen.

Zpoplatnění vypouštěných znečišťujících látek je jedním z kroků, které mají zlepšit kvalitu ovzduší. Jednotliví provozovatelé nejvýznamnějších stacionárních zdrojů znečištění provádějí mj. také generální opravy a vylepšují svá technologická zařízení. Tím dochází k postupnému snižování emisí z těchto významných zdrojů.

4.2.1.                  Integrovaný registr znečišťovatelů

Integrovaný registr znečišťovatelů (IRZ) – databáze údajů o vybraných látkách, jejich přenosech a emisích.[8]

Poskytuje kompletní informace o znečišťování životního prostředí, o znečišťujících látkách v emisích a přenosech, které podniky vypouští, základní informace o podniku a mapy znázorňující podniky ohlašující do IRZ.

4.2.2.                  Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU)

Dle IRZ byla v roce 2006 největším znečišťovatelem ovzduší v Moravskoslezském kraji polycyklickými aromatickými uhlovodíky společnost Mittal Steel Ostrava a.s., viz tabulka 2.[9]

V IRZ je dosud společnost ArcelorMittal Ostrava a.s. uvedena pod názvem Mittal Steel Ostrava a.s. Společnost byla přejmenována a nové jméno zapsáno v obchodním rejstříku, vedeného Krajským soudem v Ostravě oddíl B, vložka 2971. ze srpna 2007. Vypouštěné emise jsou zpracovány za rok 2006, proto je zde uveden starý název společnosti.

Tabulka 2: Organizace vypouštějící do ovzduší polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU)^b/ (Moravskoslezský kraj, rok 2006) [9]

Pozn. [M] – metoda zjišťování - měření

Základní charakteristika PAU

číslo CAS:                   50–32–8 (benzo(a)pyren, zástupce skupiny),

chemický vzorec:       C₂₀H₁₂ (benzo(a)pyren, zástupce skupiny) molekuly obsahují atomy C a H.

Skupina polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) představuje velmi širokou škálu různých látek vyznačujících se tím, že ve své molekule obsahují kondenzovaná aromatická jádra a nenesou žádné heteroatomy ani substituenty. Do skupiny PAU náleží například následující látky: naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, anthracen, fluoranten, pyren, benz(a)anthracen, chrysen, benzo(b)fluoranthen, benzo(k)fluoranthen, benzo(a)pyren, dibenzo(a,h)anthracen, indeno(1,2,3-c,d)pyren a benzo(ghi)perylen. Čisté sloučeniny jsou bílé nebo nažloutlé krystalické pevné látky. Jsou velmi málo rozpustné ve vodě, ale snadno se rozpouštějí v tucích a olejích.

Použití PAU

Polycyklické aromatické uhlovodíky jsou látky, které se ve většině případů cíleně nevyrábějí, snad až na výjimky spojené s laboratorními výzkumy a analýzou (např. příprava standardů pro analýzu). Mezi PAU však patří mimo jiné i naftalen a antracen, které využití mají. Tyto dvě látky jsou popsány separátně, protože jsou samostatně zařazeny do IRZ.

Polycyklické aromatické uhlovodíky jako skupina látek obecně jsou ovšem obsaženy v celé řadě běžných produktů dnešního průmyslu, jako jsou například: motorová nafta, výrobky z černouhelného dehtu, asfalt a materiály používané při pokrývání střech a při stavbě silnic.

Zdroje emisí

Polycyklické aromatické uhlovodíky vznikají v rámci spalovacích procesů jakýchkoli materiálů obsahujících uhlík, pokud není spalování dokonalé. Jedná se o spalování téměř všech druhů uhlíkatých paliv. Polyaromatické uhlovodíky je nutné očekávat obecně všude tam, kde se vyskytují vysokovroucí ropné či uhelné produkty (dehty, asfalty). Dalším uváděným zdrojem emisí PAU je výroba hliníku. Za přírodní zdroje emisí je možné považovat přirozené přírodní požáry a erupce sopek.

Mezi antropogenní zdroje emisí můžeme zařadit zejména:

• spalovací procesy;
• koksárenství, rafinerie ropy, zplyňování a zkapalňování uhlí;
• výrobu hliníku;
• uvolňování z materiálů, které PAU obsahují – silnice, asfaltové izolace střech apod.
• emise naftalenu a antracenu v rámci jejich cíleného využití (popsány separátně);
• obecně procesy, kde dochází k nakládání s dehty, asfalty a dalšími vysokovroucími ropnými či uhelnými produkty.

Dopady na životní prostředí

Polycyklické aromatické uhlovodíky jsou toxické pro celou řadu živých organismů. Mohou způsobovat rakovinu, poruchy reprodukce a mutace u zvířat. Jejich působení na celé populace organismů je proto závažné. Nejproblematičtější vlastností PAU je jejich perzistence, tedy schopnost odolávat přirozeným rozkladným procesům, zejména pokud jsou emitovány při spalovacích procesech, jsou schopné transportu atmosférou na velké vzdálenosti.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Celá řada látek ze skupiny polycyklických aromatických uhlovodíků představuje závažné zdravotní riziko pro člověka. Jejich nebezpečí spočívá především v karcinogenitě a ohrožení zdravého vývoje plodu.[10]

4.2.3.                  Benzen

Dle IRZ byla v roce 2006 největším znečišťovatelem ovzduší v Moravskoslezském kraji benzenem společnost BorsodChem MCHZ, s.r.o., viz tabulka 3.[11]

Tabulka 3: Organizace vypouštějící benzen (Moravskoslezský kraj, rok 2006)[11]

Pozn. [C] – metoda zjišťování - výpočet

Základní charakteristika benzenu

číslo CAS: 71–43–2,

chemický vzorec:       C₆H_6.

Benzen je čirá a bezbarvá kapalina s charakteristickým zápachem. Je těkavý a hořlavý. Jeho teplota varu činí 80 ºC a teplota tání 5,5 ºC. Hustotou 880 kg·m^-3 je mírně lehčí než voda. Rozpustnost ve vodě činí 1,79 g·l^-1. Dobře rozpustný je ve většině organických rozpouštědel.

Použití benzenu

Benzen se hlavně používá jako surovina pro výrobu celé řady chemických látek (barviva, detergenty, syntetická vlákna a tkaniny (nylon, polyester), pryskyřice, plastové hmoty, výbušniny, léčiva, insekticidy, přísady do maziv, nátěry a některé typy pryže).

Benzen se také používá jako rozpouštědlo pro tuky, vosky, pryskyřice, inkousty, nátěry, plasty a pryž. Dále slouží jako odmašťovací prostředek. Benzen se také využívá v tiskařství a litografii, v obuvnickém průmyslu a při výrobě pneumatik. Je součástí automobilového benzinu.

Zdroje emisí

Hlavním zdrojem emisí benzenu do atmosféry jsou výfukové plyny automobilů, dále emise způsobené těkáním benzinu z palivové nádrže nebo během tankování. Další významné úniky pocházejí z chemického průmyslu, rafinerií ropy a plynu a ze spalování paliv (uhlí, oleje). Uvolňuje se při procesech v koksárenských pecích, těžbě a zpracování neželezných rud, zpracování dřeva, těžbě uhlí a výrobě textilu. Benzen se také dostává do prostředí z průmyslových odpadních vod a z havárií.

Mezi nejvýznamnější antropogenní zdroje benzenu patří:

• výfukové plyny automobilů, těkání benzínu;
• spalování uhlíkatých paliv (uhlí, oleje);
• rafinerie ropy a plynu;
• chemický průmysl.

Dopady na životní prostředí

V atmosféře se benzen vyskytuje hlavně v plynné fázi. Plynný benzen může reagovat (stejně jako ostatní těkavé organické látky) s hydroxylovými radikály (vzniklými fotochemicky) za vzniku organických peroxyradikálů (např. peroxoacetylnitrát). Tyto radikály jsou spolu s oxidy dusíku příčinou fotochemického smogu. Z atmosféry benzen může odcházet rozpouštěním ve srážkové vodě.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Benzen může vstupovat do těla převážně inhalačně nebo orálně. Průnik kůží není tak nebezpečný, protože se většina benzenu rychle odpaří. Po expozici se benzen distribuuje do celého těla. Nejvyšší koncentrace se nacházejí v kostní dřeni, v orgánech s vysokým zásobením krví (játra, ledviny) a v tkáních s vysokým obsahem tuků (mozek). Akutní toxicita je způsobena přímo benzenem, příčinou chronické toxicity jsou spíše jeho metabolity. Benzen primárně poškozuje centrální nervovou soustavu, imunitní systém a krvetvorbu. Chronická expozice poškozuje červené i bílé krvinky a krevní destičky a může způsobit anemii. Projevuje se zvýšenou únavou, anorexií a krvácením z dásní, nosu, kůže a trávicího traktu. Chronická expozice také poškozuje kostní dřeň. Poškození se po uplynutí latentní doby pět až patnáct let může projevit leukémií.[12]

4.3.  Karcinogeny v půdě

Jedny z nejznámějších a zároveň nejnebezpečnějších karcinogenů, které se nacházejí v půdě, jsou herbicidy, fungicidy a insekticidy. Tyto látky patří mezi halogenderiváty.

Mezi nejznámější patří, v dnešní době již nepoužívané, PCP (pentachlorfenol), DDT, HCH (1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklo-hexan).

Základním rysem těchto látek je, že jsou velmi stálé a hromadí se proto v životním prostředí, kde se dostávají do potravního řetězce. Představují tak značnou ekologickou zátěž.[13]. Pentachlorfenol, PCP

Základní charakteristika PCP

číslo CAS: 87–86–5,

chemický vzorec:       C₆Cl₅HO.

Za normálních podmínek je pentachlorfenol šedá krystalická látka, která může mít formu vloček. Teplota tání je 190 ºC a varu 310 ºC. Pentachlorfenol za normální teploty téměř nezapáchá, ale při zahřátí se projevuje intenzivním specifickým zápachem. Jeho hustota při 22 ºC je 1980 kg·m^-3 a rozpustnost ve vodě při 25 ºC 10 mg·l^-1. Je rozpustný v organických rozpouštědlech, tucích a olejích. Jedná se o látku těkavou, proto ji řadíme do skupiny VOC (těkavé organické látky). Struktura pentachlorfenolu je na obrázku 1.

Obrázek 1: Struktura pentachlorfenolu [14]

Použití PCP

Největší využití pentachlorfenolu představuje jeho aplikace jako fungicidu pro ochranu dřeva. Ošetřené dřevo ale nesmí být použito uvnitř budov nebo u výrobků, které mohou přijít do styku s lidskou či živočišnou potravou. Dále se pentachlorfenol užívá jako biocid ve zdivu a v textilu pro náročné prostředí. Byl dříve také užíván jako herbicid, ale toto jeho použití bylo již zakázáno. Jeho volný prodej je též zakázán.

Zdroje emisí

Vzhledem k použití pentachlorfenolu můžeme zmínit následující antropogenní zdroje jeho úniků do životního prostředí:

• Pentachlorfenol se do životního prostředí může uvolňovat z ošetřených trámů a zdiv.
• Další úniky mohou nastat při samotném procesu impregnace dřeva nebo zdiv těkáním a případně rozlitím či jinou chybou při manipulaci.
• Je také nutné vzít v úvahu potenciální úniky pentachlorfenolu v procesu jeho výroby, kde může unikat v důsledku netěsností, poruch či havárií výrobní aparatury.

Dopady na životní prostředí

Pentachlorfenol je látka ohrožující zdraví organismů. Je-li pentachlorfenol uvolněn do životního prostředí (zeminy), je pomalu degradován mikroorganismy. Je-li uvolněn do vody, usazuje se v sedimentech. V ovzduší dochází k jeho degradaci fotochemicky slunečním zářením. Mírně se akumuluje ve vodních živočiších (rybách). Přítomnost pentachlorfenolu v prostředí může způsobit ohrožení populací volně žijících zvířat, na které má celkově negativní účinky. Při použití v domácnosti může pentachlorfenol ohrozit zdraví domácích zvířat. Přesto, že pentachlorfenol vykazuje určitou schopnost bioakumulace, nebyly prokázány žádné jeho významné globální škodlivé dopady či šíření potravními řetězci.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Pentachlorfenol je zdraví škodlivá látka. Jeho toxické účinky zahrnují širokou škálu projevů jako podráždění pokožky, poškození dýchacích cest, poškození jater a ledvin, bolest hlavy, pocení, slabost, potíže s dýcháním, bolest břicha. Dlouhodobé expozice mohou poškodit pokožku a způsobit akné podobné vyrážky. Velmi závažné je rovněž jeho karcinogenní působení a ohrožení zdravého vývoje plodu.

Celkové zhodnocení nebezpečnosti z hlediska životního prostředí

Pentachlorfenol je díky svým vlastnostem nebezpečná látka, která negativně ovlivňuje jednotlivé složky životního prostředí i zdraví člověka. Nevykazuje sice výrazně vysokou schopnost bioakumulace, avšak jeho přítomnost v životním prostředí je velmi negativním důsledkem lidské činnosti.[14]

4.3.1.                  1,2,3,4,5,6 – hexachlorcyklohexan, HCH

Základní charakteristika HCH

číslo CAS: 608–73–1, alfa isomer: 319–84–6, beta isomer: 319–85–7, gama isomer: 58–89–9 , delta isomer: 319–86–8,

chemický vzorec: C₆H₆Cl_6.

1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan (HCH) je bílá až nažloutlá látka tvořící v pevném skupenství vločky. Projevuje se svým typickým zápachem po „zatuchlině“. Teplota tání je 112 ºC a hustota 1870 kg·m^-3. Rozpustnost ve vodě při 24 ºC činí 17 mg·l^-1.

Vyskytuje se v několika izomerních modifikacích, které označujeme jako alfa, beta, gama a delta. 1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan je díky svým vlastnostem zařazován jak do skupiny perzistentních organických polutantů (POP), tak do skupiny těkavých organických látek (VOC). Jedná se o syntetickou látku připravenou a užívanou člověkem.

Strukturní vzorec 1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexanu je na obrázku 2.

Obrázek 2: Strukturní vzorec 1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexanu [15]

Použití HCH

Technický HCH, zejména samotný jeden z jeho isomerů (lindan), byl používán jako insekticid pro ochranu dřeva, ovoce, zeleniny, brambor a dalších plodin a k moření osiva. Jeho použití jako insekticidu v zemědělství je již zakázáno.

Zdroje emisí

Primárním antropogenním zdrojem této látky bylo jeho intenzivní využívání jako insekticidu. Vzhledem ke své stabilitě se poté HCH rozšířil na velké vzdálenosti. Nelze vyloučit jeho přítomnost v produktech dovezených ze zemí, kde se může dosud používat (textilní suroviny, dřevo). V současné době může HCH unikat ze skládek nebezpečných odpadů nebo erozí půdy, na kterou byl v minulosti aplikován. Specifickou otázkou mohou být staré ekologické zátěže, ze kterých se může uvolňovat do okolního prostředí. Podezřelé mohou být například objekty v minulosti využívané jako sklady agrochemikálií, případně objekty výroby pesticidů a podobně. Dalšími zdroji úniků mohou být také špatně zabezpečené skládky nebezpečných odpadů.

Nejvýznamnější zdroje antropogenních emisí:

• redepozice v prostředí z míst, které jsou jím zasažené (namořené dřevo, zeminy);
• špatně zabezpečené skládky nebezpečných odpadů;
• staré ekologické zátěže (např. objekty bývalých skladů agrochemikálií apod.).

Dopady na životní prostředí

1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan byl naměřen v nízkých koncentracích v podzemních i povrchových vodách v okolí skládek nebezpečných odpadů. Tato látka může mít nepříznivé vlivy na zdraví živočichů, a tím ohrožovat citlivou rovnováhu ekosystémů.

1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan je toxický pro hmyz a ryby.

Hlavní nebezpečnost HCH spočívá v jeho stabilitě a schopnosti bioakumulace, tím rozumíme fakt, že je v životním prostředí nesnadno odbouratelný a šíří se potravním řetězcem směrem k jeho vrcholu. Vysoké koncentrace byly naměřeny především v tuku mořských dravých ryb. 1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan může být přítomen i ve vzduchu ve formě par, nebo naabsorbovaný na jemných prachových částicích. Takto může setrvávat v atmosféře celé měsíce a šířit se na velmi dlouhé vzdálenosti. V zeminách, sedimentech a vodách je 1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan velmi pomalu odbouráván mikroorganismy na produkty méně škodlivé pro životní prostředí.

Dopady na zdraví člověka, rizika

1,2,3,4,5,6-hexachlorcyklohexan je obecně látka nebezpečná pro zdraví člověka. Do organismu může být vdechnuta, požita s potravinami, ale prostupuje i pokožkou. U exponované osoby může dojít k následujícím projevům a ohrožením zdraví:

• extrémní zvýšení pravděpodobnosti onemocnění rakovinou;
• podráždění dýchacích cest;
• poškození jater a ledvin;
• poškození funkce štítné žlázy.

Vysoké nebo opakované expozice mohou poškodit centrální nervovou soustavu a způsobit podrážděnost, svalovou slabost, třes, záchvaty nebo pocit „píchání“ v pokožce. Chronické působení může kromě rakoviny způsobit ohrožení plodnosti u mužů i u žen.[15]

4.3.2.                  Dichlordifenyl-dichlorethylen, DDT

Základní charakteristika DDT

číslo CAS:                   50–29–3,

chemický vzorec:       C₁₄H₉Cl_5.

Čistý DDT je bílá krystalická látka téměř bez zápachu. Technický DDT je bílá voskovitá pevná látka s charakteristickým sladkým zápachem. Je velmi málo rozpustný ve vodě (uvádí se 5,5 µg.l^-1), avšak snadno se rozpouští v nepolárních organických rozpouštědlech (benzen, chloroform, tuky). Taje při 109ºC, teplota varu činí 185ºC. Komerční DDT preparáty obsahují příměsi DDE (dichlordifenyl-dichlorethylen) a DDD (dichlordifenyl-dichlorethan), které se chemicky podobají DDT. DDE a DDD jsou také rozkladné produkty DDT. Hustota DDT je 1016 kg·m^-3. Molekula DDT je znázorněna na obrázku 3.

Obrázek 3: Molekula DDT [16]

Použití DDT

Dichlordifenyl-dichlorethylen se v minulosti běžně používal jako velmi účinný insekticid na potírání hmyzích škůdců v zemědělství. Cílem využití bylo i hubení hmyzích přenašečů chorob jako tyfus a malárie v tropických státech, ale i v Evropě (vši, moskyti atd.). Dichlordifenyl-dichlorethylen je nejznámější z chlorovaných pesticidů hojně používaných ve 40. a 50. letech. V současné době je výroba a používání DDT zakázáno Stockholmskou dohodou. V některých zemích se však stále používá.

Zdroje emisí

Dichlordifenyl-dichlorethylen se přirozeně v prostředí nevyskytuje. Vzhledem k tomu, že se v současné době v České republice nepoužívá, je přítomnost DDT v prostředí výsledkem jeho využívání v minulosti. Jelikož je DDT perzistentní látka, může se na území České republiky dostávat migrací z okolních zemí i z velkých vzdáleností. Proto se může do České republiky dostávat DDT ze zemí, kde použití DDT dosud zakázáno nebylo. Primárním zdrojem emisí DDT také může být dovoz surovin a matriálů z těchto zemí. Podezřelé mohou být i staré ekologické zátěže, například sklady agrochemikálií a podobně. Rizikové mohou být i skládky nebezpečných odpadů.

Dopady na životní prostředí

Dichlordifenyl-dichlorethylen ve vzduchu se rychle rozkládá pomocí slunečního světla. Poločas rozpadu je dva dny. V ovzduší se však díky své velmi nízké těkavosti vyskytuje především adsorbovaný na prachových či aerosolových částicích. V půdě se pomalu rozkládá za pomoci mikroorganismů na DDE (dichlordifenyl-dichlorethylen) a DDD dichlordifenyl-dichlorethan), přičemž poločas rozpadu je dva až patnáct let v závislosti na typu zeminy. Silně se váže na půdní částice a je velmi málo rozpustný ve vodě, proto se velmi málo DDT vyskytuje ve vodách.

Dichlordifenyl-dichlorethylen a jeho rozkladné produkty jsou perzistentní organické látky. Mohou se kumulovat v rostlinách a v tukových tkáních ryb, ptáků a dalších živočichů. Vzhledem k jejich schopnosti bioakumulace jsou nejvíce ohroženi predátoři.

Dichlordifenyl-dichlorethylen, DDE, DDD a další perzistentní organochlorové pesticidy způsobují významný pokles reprodukční schopnosti rybožravých a vodních ptáků, šelem a pěvců. Jsou také velmi toxické pro vodní organismy.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Dichlordifenyl-dichlorethylen může vstupovat do těla především orálně (hlavně kontaminovanou potravou) nebo inhalačně. Kůží se vstřebává špatně, rychlost se ovšem zvyšuje, pokud je kůže mastná. Většina DDT má větší velikost aerosolových částic, proto se po inhalaci usazuje hlavně v horních cestách dýchacích. Vstřebávání z gastrointestinálního traktu je pomalé. Dichlordifenyl-dichlorethylen a jeho rozkladné produkty se kumulují v těle. Ukládá se ve všech tkáních, především ve tkáních tukových. V těle se v malé míře rozkládá na méně toxický DDE, který se ukládá v tukových tkáních. Druhým metabolickým produktem je DDD, který se dále degraduje na vodou rozpustný produkt vylučitelný močí. DDT může procházet placentou a do mateřského mléka.

Akutní expozice DDT ovlivňuje nervový systém. Způsobuje bolesti hlavy, únavu, zmatenost, podrážděnost, třes a křeče. Po ukončení expozice příznaky postupně vymizí. Chronické expozice poškozují také játra. Narušuje metabolismus a funkci steroidních hormonů. Agentura EPA řadí DDT (i DDE a DDD) mezi pravděpodobné lidské karcinogeny (rakovina jater). Expozice prachům DDT dráždí oči a dýchací cesty. Z výsledků u zvířat lze i u lidí předpokládat ovlivnění reprodukčního systému a zdravého vývoje plodu. [16]

4.4.  Karcinogeny v odpadech

Zacházení s odpady, které obsahující karcinogenní látky regulují v České republice zákony. Mezi nejdůležitější zákony zejména:

• č. 294/2005 Sb., Vyhláška o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady [17]
• č. 185/2001 Sb., Zákon o odpadech č. 185/2001 Sb., který byl změněn zákonem 106/2005, který obsahuje úplné znění zákona 185/2001 o odpadech a o  změně některých dalších zákonů [18]
• č. 384/2001 Sb., Vyhláška Ministerstva životního prostředí o nakládání s PCB [19]

Nejnebezpečnějším karcinogenem v odpadech jsou PCB (polychlorované bifenyly). Dalším karcinogenem, který se vyskytuje zejména v odpadech je azbest.

4.4.1.                  Polychlorované bifenyly, PCB

Dle IRZ byla v roce 2006 největším původcem odpadů obsahují PCB v Moravskoslezském kraji ČEZ distribuce, a.s., TR (trafostanice) Fifejdy, viz tabulka 4.[20]

Tabulka 4: Původce odpadů obsahující PCB (Moravskoslezský kraj, rok 2006) [20]

Pozn.      [C] – metoda zjišťování - výpočet

[M] – metoda zjišťování - měření

[E] – metoda zjišťování – odhad

[D] – určení odpadu – odstranění

Základní charakteristika PCB

číslo CAS: 1336–36–3,

chemický vzorec:       C₁₂H_10-nCl_n.

Polychlorované bifenyly (PCB) je skupina látek, které zahrnují teoreticky dvě stě devíti jednotlivých sloučenin (tzv. kongenerů), které se liší fyzikálními a chemickými vlastnostmi i toxicitou.

Rozdíl spočívá ve stupni chlorace a umístění atomů chloru na aromatických jádrech. Struktura PCB je uvedena na . V komerčních směsích se ale vyskytuje pouze sto třicet kongenerů. Jednotlivé kongenery jsou bezbarvé krystaly bez zápachu, avšak komerční směsi PCB jsou kapaliny. Hustota směsí závisí na stupni chlorace a s růstem obsahu chloru se hustota zvyšuje. Všechny však mají hustotu vyšší než voda (přibližně 1 440 kg·m^-3). Společnou vlastností všech kongenerů je jejich nízká rozpustnost ve vodě (0,7 mg·l^-1) a velmi nízká tenze par (<1 Pa). Jsou rozpustné ve většině organických rozpouštědlech a v tucích. Jsou také chemicky i fyzikálně stálé (i za teplot okolo 300 ºC) a nekorozívní.

Byly objeveny na přelomu 19. a 20. století a od 30. let 20. století se používají v průmyslu. V 70. letech bylo zjištěno, že PCB se v prostředí nerozkládají a hromadí se v potravních řetězcích. Mohou ohrožovat životní prostředí i lidské zdraví. Proto se od jejich výroby postupně upustilo. Obecná molekula PCB je znázorněna na obrázku 4.

Obrázek 4: Obecná struktura molekuly PCB [21]

Použití PCB

Polychlorované bifenyly se v současné době nevyrábějí, v minulosti však byly používány jako přenašeče tepla v průmyslových zařízeních vyžadujících ohřev na vysoké teploty (např. obalovny živičných směsí), dále pak jako chladící oleje v transformátorech napětí, kondenzátorech a jiných elektrických zařízeních, kde se uplatňují jejich výborné izolační vlastnosti a stabilita. Menší množství se používalo jako nehořlavé kapaliny v uzavřených okruzích (hydraulické systémy, vedení tepla).

Vedle použití v uzavřených systémech však byly PCB používány i jako spotřební materiál, jako plastifikátory polymerů, přísada do barev, nátěrových hmot a tiskařských barev, jako součást prostředků na ochranu rostlin i pro jiné účely. Polychlorované bifenyly se také přidávaly do maziv, olejů a vosků, používaly se také jako rozpouštědla inkoustů (kopírky), byly obsaženy v lepidlech, tmelech a samozhášecích přísadách. Polychlorované bifenyly se využívaly v nábytkářství, dekoracích interiérů a při povrchové úpravě textilu. Byly složkou nátěrů používaných v zemědělství, ze kterých mohly přecházet do hospodářských zvířat.

Zdroje emisí

V současné době se PCB již nevyrábějí, emise pocházejí z používání výrobků a z odpadů s obsahem PCB. Malé množství PCB se také může vyskytovat v celé řadě halogenovaných sloučenin. Dalším zdrojem emisí PCB v prostředí jsou kaly z odpadních vod, používání výrobků s obsahem PCB, nelegální nakládání s odpady z těchto výrobků, spalování průmyslových i komunálních odpadů a úniky ze zařízení používajících PCB.

Velké množství PCB se také uvolňuje při přehřátí nebo explozi transformátorů a kondenzátorů. Zdrojem jsou také průmyslové procesy, např. elektrárny a zpracování železa a oceli. Nejvýznamnějším zdrojem je však redistribuce již dříve uvolněných PCB. V současné době, kdy se PCB nevyrábějí a jejich používání je regulováno, jsou však nové úniky do prostředí ve srovnání s minulostí minimální.

Mezi nejvýznamnější antropogenní emise patří:

• nakládání s odpady (skládkování, spalování odpadů);
• úniky ze zařízení používajících PCB (transformátory, kondenzátory).

Dopady na životní prostředí

Z důvodu jejich vysoké perzistence jsou PCB přítomné v životním prostředí po celém světě. Dochází k jejich redistribuci a ke zvyšování koncentrací v mořských ekosystémech. Protože těkavost a degradovatelnost se mezi jednotlivými kongenery liší, dochází v průběhu času ke změnám ve složení směsí PCB.

V atmosféře se PCB vyskytují hlavně v plynné formě (87 – 100 %), menší množství je navázáno na pevné částice. Sorpce se zvyšuje se stupněm chlorace. Z vody a půd v malé míře těkají do atmosféry. Z atmosféry jsou zpětně odstraňovány pomocí mokré a suché depozice. Ve vodě se PCB sorbují na sedimenty a organickou hmotu, přičemž koncentrace v sedimentech je podstatně vyšší než ve vodě. Adsorpcí mohou být PCB imobilizovány na poměrně dlouhou dobu, avšak může docházet i k jejich desorpci. Vodní sedimenty tedy mohou sloužit jako zásobníky PCB. Vodní ekosystémy jsou polychlorovanými bifenyly ohroženy nejvíce. Nížechlorované PCB se sorbují méně, proto se z půd a sedimentů snáze vyluhují.

Degradace PCB v prostředí závisí na stupni chlorace. Perzistence se zvyšuje s rostoucím množstvím chloru v molekule. V plynné fázi mohou PCB reagovat s hydroxylovým radikálem (vzniklým fotochemicky). Doba setrvání v atmosféře se liší u jednotlivých kongenerů (deset dní až jeden a půl roku). Ve vodním prostředí je jediným abiotickým degradačním procesem fotolýza. Ve vodě a půdě může docházet k velmi pomalé biodegradaci. Mono-, di- a trichlorované bifenyly degradují poměrně rychle, zatímco výšechlorované bifenyly jsou vůči biodegradaci rezistentní. Rychlost degradace je také ovlivňována polohou chloru. Polychlorované bifenyly s atomy chloru v para pozici jsou biodegradovány snáze. Vysokochlorované bifenyly mohou být rozkládány pouze anaerobně. Polychlorované bifenyly se snadno akumulují v tukových tkáních. V důsledku hromadění v potravních řetězcích se nejvyšší koncentrace vyskytují u vrcholových predátorů. Nejohroženější skupinou organismů jsou mořští savci, u kterých dochází k narušení reprodukční schopnosti. Polychlorované bifenyly jsou toxické i pro ostatní vodní organismy, nejohroženější jsou raná vývojová stádia. Další skupinou ohroženou PCB jsou ptáci.

Dopady na zdraví člověka, rizika

Polychlorované bifenyly můžou vstupovat do těla inhalačně a především orálně (kontaminovanou potravou). Potraviny mohou být kontaminovány příjmem PCB z prostředí organismy (ryby, ptáci, hospodářská zvířata). Další možností je přímá kontaminace potravin nebo migrace kontaminantu z obalu.

Polychlorované bifenyly se koncentrují v játrech, tukových tkáních a mateřském mléce. Mohou také procházet placentou. Koncentrace v jednotlivých orgánech závisí na obsahu tuku. Výjimkou je mozek, který obsahuje méně PCB, než by odpovídalo obsahu tuku v něm. Zvýšené koncentrace se mohou vyskytovat i v kůži. Stálost v orgánech se u jednotlivých kongenerů liší. Vyšší perzistence však nemusí vždy znamenat vyšší toxicitu. Rozdíly v toxicitě mohou být způsobeny vznikem specifických meziproduktů a metabolitů. Expozice PCB ovlivňuje mozek, oči, srdce, imunitní systém, játra, ledviny, reprodukční systém a štítnou žlázu. Expozice těhotných žen může způsobovat snížení porodní váhy a neurologické poruchy dětí. Chronické inhalační expozice ovlivňují dýchací ústrojí (kašel), trávicí trakt (anorexie, ztráty hmotnosti, zvracení, bolesti břicha), játra, kůži (chlorakné, vyrážky) a oči. Expozice PCB může způsobovat rakovinu jater. Akutní expozice způsobují poškození kůže, poruchy sluchu a zraku a křeče.[21]

5.     Závěr

Karcinogenní látky se vyskytují v životním prostředí – v ovzduší, v půdě, ve vodě.

Do ovzduší se dostávají jako emise z průmyslové výroby a jsou jedny z nejrozšířenějších škodlivin působící na životní prostředí. Stacionární zdroje znečištění neznečišťují životní prostředí pouze v blízkém okolí, ale meteorologickými jevy jsou přenášeny do širého okolí.

Karcinogenní látky, které se dostaly do půdy jako herbicidy a insekticidy v minulosti, působí jako ekologická zátěž a pro jejich stálost a toxicitu jsou ohroženy všechny druhy živých organismů. Jsou nesnadno odbouratelné a šíří se potravním řetězcem směrem vzhůru, k člověku. I když je používání těchto látek v České republice zakázáno, působí i po dlouhá léta na životní prostředí a člověka negativně.

Další zátěží pro životní prostředí jsou karcinogenní látky, jejichž původcem jsou odpady a havárie.

Celkové znečištění životního prostředí je daň za průmyslový a technický rozvoj společnosti. Do 19. století byla společnost předprůmyslová. Vynálezem prvního parního stroje došlo k zahájení procesu industrializace, tedy přeměny společnosti předprůmyslové ve společnost průmyslovou a tím ke změně celé společnosti.

Společnost, která byla předtím víceméně zemědělská, se nyní stává průmyslovou a během posledních dvě stě let dochází k neuvěřitelnému rozmachu průmyslu a průmyslových technologií. Tento rozmach však postihlo právě životní prostředí. I když se přijmou opatření ke snižování emisí vznikající při průmyslové výrobě, již nikdy se nám nepodaří uvést životní prostředí do takového stavu, jaké bylo před začátkem průmyslové revoluce.

Seznam použité literatury

1. Picka, Karel aj. Základy obecné a speciální toxikologie. VUT v Brně, 1996. 103 s.
2. Encyklopedie Wikipedia. [cit. 2007-11-05]. Dostupný na <http://cs.wikipedia.org/wiki/karcinogen>.
3. Nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, ze dne 18. dubna 2001, platnost od 6. června 2001, ve znění pozdějších předpisů.
4. Encyklopedie. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/192084registracni-cislo-cas>.
5. Zákon č.76/2002 Sb. O integrované prevenci, ze dne 5. února 2002, platnost od 1. března 2002, ve znění pozdějších předpisů.
6. Nařízení vlády č. 368/2003 Sb., o integrovaném registru znečišťování, ze dne 1. října 2003, platnost od 4. listopadu 2003,ve znění pozdějších předpisů.
7. Zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, ze dne 14. února 2002, platnost od 12. března 2002,  v platném znění.
8. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/obsah/dulezite-pojmy#irz>.
9. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/vyhledavani-v-registru>.
10. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/latky/polycyklicke_aromati>.
11. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/vyhledavani-v-registru>.
12. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/latky/benzen>.
13. Pertile Eva, Základy organické chemie [cit 2007-11-05].VŠB
14. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/latky/pentachlorfenol>.
15. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/latky/hexachlorcyklohexan>.
16. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/latky/DDT>.
17. Vyhláška č. 294/2005 Sb.,  o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady, ze dne 11. července 2005, platnost od 21. července 2005, v platném znění.
18. Zákon o odpadech č. 185/2001 Sb., který byl změněn zákonem 106/2005, který obsahuje úplné znění zákona 185/2001 o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ze dne 15. května 2001, platnost od 14. června 2002, v platném znění.
19. Vyhláška č. 384/2001 Sb., Vyhláška Ministerstva životního prostředí o nakládání s polychlorovanými bifenyly, polychlorovanými terfenyly, monometyltetrachlorordifenylmetanem, monometyldichlordifenylmetanem, monometyldibromdifenylmetanem a veškerými směsmi obsahujícími kteroukoliv z těchto látek v koncentraci větší než 50 mg/kg (o nakládání s PCB), ze dne 17. října 2001, platnost od 9. listopadu 2001, v platném znění.
20. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/vyhledavani-v-registru>.
21. Integrovaný registr znečišťovatelů. [cit 2007-11-05]. Dostupný na <http://www.irz.cz/latky/polychlorovane_bifen>.