Kelet-magyarországi Biomonitoring Hálózat A Tiszántúli Környezetvédelmi Felügyelőség LIFE -projektje
TANÁRI FELKÉSZÍTŐ FÜZET LIFE 00ENV/H/000963 Kelet Magyarországi Biomonitoring projekt Kelet- magyarországi Biomonitoring Hálózat 2004.
A projekt ismertetése LIFE 00ENV/H/000963 Kelet Magyarországi Biomonitoring projekt A városok lakosságát leginkább érintő környezetvédelmi probléma a levegő szennyezettsége. A legfontosabb légszennyező források az ipari üzemek, erőművek, fűtés és az egyre növekvő gépjármű forgalom. Az e tevékenységek során, ill. a másodlagos folyamatok eredményeként jelentkező káros légszennyező anyagok legfontosabb összetevői a kéndioxid, a nitrogén-oxidok, a nehézfémek, policiklikus aromás szénhidrogének (PAH), az ózon és a lebegő szemcsés anyagok. Városaink légszennyezettségének jelenlegi állapotára a Környezetvédelmi Felügyelőségek által végzett emisszió mérések során, illetve az immisszió-mérő állomás mérései során keletkezett adatokból következtethetünk. Ezen adatok azonban a városoknak csak bizonyos részeire tekinthetőek mérvadónak. A városok területének teljes lefedéséhez számos, rendkívül drága és magas üzemelési költségű mérőállomás működtetésére volna szükség, ennek finanszírozására azonban még a Nyugat-európai városokban sincs lehetőség. Ugyancsak megjegyzendő, hogy a műszeres mérések száraz adatai a lakosság számára igen keveset mondanak, nem érzékeltetik a szennyező anyagok emberre, állatra, növényekre vagy anyagi javakra gyakorolt káros hatásait. Az Európai Unió a csatlakozáshoz kapcsolódóan számos területen, így a környezetvédelmen belül is követelményeket támaszt Magyarországgal szemben. Az Unió elvárásai között szerepel többek között - a levegő minőségéről szóló irányelv (Framework Directive 96/62/EC) alkalmazása Magyarországon, ezen belül a levegőminőségi monitoring rendszer tökéletesítése és bővítése. A Tiszántúli Környezetvédelmi Felügyelőség (TIKÖFE) az Európai Unió országaiban már létező biomonitoring hálózat mintájára olyan rendszert hozott létre, mely Kelet-Magyarország nagyvárosaiban működve nyújt információt a levegő minőségéről. Ez a hálózat alacsony költségek mellett nagy lefedettséget biztosít, és lehetőséget teremt a lakosság és a döntéshozók számára ahhoz, hogy kellő információ birtokában maga is alakítsa környezetének minőségét. A hálózat kialakításában a TIKÖFE mellett Miskolc, Nyíregyháza, Debrecen, Szeged és Békéscsaba önkormányzata, valamint az érintett városokban működő, a környezetvédelem területén jártas civil szervezetek vesznek részt. A program finanszírozásának érdekében a TIKÖFE és partnerei, közösen nyújtottak be pályázatot az Európai Bizottság Környezetvédelmi Főigazgatósága által kiírt LIFE Environment program felé. A projekt teljes költsége 886 720 Euro, melyhez az Európai Bizottság, mint partner 431610 Euroval járul hozzá. A pályázat sikeres elbírálását követően 2002. tavaszán indult meg a hálózat kiépítése. A projekt megvalósításában alkalmazott növényeket és módszereket, illetve a mért szennyezőanyagok típusait mutatja be az alábbi táblázat: A projekt során alkalmazott növények és módszerek Fák levélfelszínének analízise (ICP, GCMS) Tömegmérés Dohány (BEL W3 klón) Angolperje Mért szennyezőanyagok típusai Nehézfémek, PAH Por Ózon Kén-dioxid 1
2002. májusában valamennyi partner város területén 20-20 reprezentatív helyen az ózon terhelés kimutatására alkalmas speciális dohánynövényeket helyeztek ki iskolákban és más közintézményekben. Az iskolákban lévő növényeket a gyerekek gondozták, nevelték, figyelték a leveleken végbemenő változásokat. A növények levelén megjelenő foltok, azok száma és kiterjedése jellemezte az ózon terhelés mértékét. A vegetációs periódusban a növényeket a szakemberek havonta cserélték és értékelték. A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a városok ózon terhelése közepes. Köszönhetően a közlekedés által előidézett magasabb NO koncentrációnak (mely az ózon bomlását idézi elő) a város külső részén, magasabb terhelés volt kimutatható mint a városközpontokban. A városok levegőjének porszennyezettsége, annak összetétele a város fáinak leveleire kiülepedő por kémiai analízisével követhető nyomon. Ezek a vizsgálatok ez év júniusában indultak. A kiülepedő por kémiai vizsgálata egyértelműen kimutatta az ólom jelenlétét, mely annak ellenére jelen van a városok levegőjében, hogy ma már kizárólag ólommentes benzint forgalmaznak. Megállapítható, hogy az ólom a közlekedési útvonalak mentén, az útszegély porában akkumulálódik, majd az időjárás függvényében újra bekerül a légtérbe. Bioindikáció a környezeti állapot figyelésére A környezet minőségét meghatározó tényezők és változások ellenőrzésére és felügyeletére a fizikai és kémiai mutatók mérésén túlmenően az élő szervezetek, mint bioindikátorok vizsgálata is alkalmas. A bioindikátorok lehetnek: akkumulációs indikátorok: melyekben a környezetbe jutó anyagok felhalmozódnak észrevehető élettani hatás nélkül relatív indikátorok: melyekben a környezetbe jutó anyagok már kis mennyiségben is anyagcsere-változásokat váltanak ki A bioindikációs vizsgálat lehet passzív, ha a kiválasztott indikátor jelen van az ökológiai rendszerben aktív, ha az indikátort szabványos formában be kell juttatni az ökológiai rendszerbe. A LIFE-projekt során alkalmazott módszerek: A levegő szennyezettségét aktívan jelző növények -ózonra érzékeny dohánynövény klónok (BEL W3 klón), illetve a kén-dioxidra érzékeny angolperje- alkalmazása. A por jellegű szennyeződések vizsgálata a kérdéses területen lévő fák leveleiről leoldott anyag kémiai analízisével. (Ez esetben a növényt, mint szubsztrátumot használjuk.) Ezzel a módszerrel a nehézfémtartalom és a policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) mérhetők. Ezek a módszerek nem a helyszíni imisszió mérések helyett történnek, hanem azt kiegészítve látják el feladatukat. 2
Az alkalmazott módszerek előnyei: LIFE 00ENV/H/000963 Kelet Magyarországi Biomonitoring projekt működtetésük olcsóbb, mint az imisszió mérő állomások működtetése. a városonkénti két-három imisszió mérő állomással szemben jóval nagyobb lefedettséget biztosítanak, mivel 50-100 mintavételi helyen történik a növények kihelyezése és a levélminták gyűjtése. látványosak, mivel a szennyezések okozta hatások a hétköznapi ember számára is megfogható formában jelennek meg. Az így nyert eredmények birtokában lehetővé válik a városok levegőminőségi térképének elkészítése, mely a városfejlesztési tervek kialakításában nyújthat segítséget a döntéshozók számára. Munkamegosztás a projekt résztvevői között: A LIFE- projekt várható eredményei: A városok zöldfelületeinek növekedése A városok levegőminőségi térképének elkészülése Ajánlások megfogalmazása a döntéshozók felé A légszennyezettség mértékét figyelembevevő városfejlesztési tervek létrehozása A módszer bemutatása és terjesztése A civil szervezetek, a városok, az oktatási intézmények és a környezetvédelmi hatóságok közötti kapcsolatok élénkítése A lakosság környezettudatának fejlesztése Tudományos szintű eredmények megjelenése 3
Légszennyező anyagok és hatásuk A Kén-dioxid (SO2) jellemzése: Színtelen, szúrós szagú gáz, amely fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor keletkezik. Magas kéntartalmú kőszenet vagy kőolajat felhasználó erőművek szintén jelentős kén-dioxid források. Az ábrán a kén-dioxid kibocsátásért felelős fő forrásokat mutatjuk be. A kén-dioxid hatása: A kén-dioxid lényeges szerepet játszik a savas eső kialakulásában. A savasodást okozó anyagokat a légáramlat nagy távolságokra juttatja el. A légkörbe került kén-dioxid a nitrogén-oxidokkal együtt a csapadékkal savat képeznek. A jelenséget az élővilág savas eső formájában éli meg. A savas esők pusztítják a talajt, mivel kimossák a káliumot, a kalciumot és a magnéziumot, ezáltal a tápanyagot is a talajból. A fák élettartama rövidül, mivel a talajban hozzáférhetetlenné válnak a tápanyagok, viszont a mérgező 4
fémek könnyen felvehetőek lesznek. Az erősen savas kémhatású csapadék jelentősen befolyásolja természetes vizek minőségét és élővilágát. Savas körülmények között a vizekben megnő a mérgező higany, mangán, ólom vegyületek oldhatósága. A savas csapadék erősen korrodálja a városok műemlékeit, épületeit is. Terhelés Nehézfémek szennyezése A nehézfémek kibocsátásának veszélyessége mérgező hatásukból ered, amely már kis mértékű légköri, élővízi, illetve talajban történõ felhalmozódás esetén is komoly károsodást idézhet elő az élővilág táplálékláncában és az ember egészségében egyaránt, ugyanis a nehézfémek erősen kötődnek a szerves anyagokhoz, illetve kelát formájában abba beépülnek. Legszembetűnőbb tulajdonságuk kifejezett hajlamuk a fémkomplex vegyületek képzésére, és többnyire enzimaktivátorként fejtik ki hatásukat. A nehézfémterhelés szempontjából különösen veszélyes az ólom, a kadmium és a cink. Az iparágak közül elsősorban a kohászat, fémfeldolgozás, kerámia- és vegyipar juttat a levegőbe és vízbe nehézfémeket, az ólomterhelés további számottevő forrása a közúti közlekedés. A légkörbe kerülő arzén az ércek kohósításával, az energiatermeléssel és a cementipar tevékenységével függ össze. A légköri lebegő szilárd részecskék arzéntartalma nagyságrenddel haladja meg a földkéreg átlagos arzénkoncentrációját. A lebegő szilárd részecskék ülepedéssel kerülnek a talajra, majd onnan a talajvízbe, de környezethigiénés szempontból elsősorban az arzéntartalmú növényvédő szerek talajvízbe kerülése veszélyes. A légköri vanádium- és a nikkelkibocsátás túlnyomó többségét a hőerőművek adják (az összkibocsátás mintegy 70%-a), a fennmaradó rész ipari és közlekedési eredetű. Az energiatermelésen kívül a feldolgozóipar a közlekedéssel megegyező súlyú, jelentős nehézfémszennyező, nehézfém-kibocsátásának részaránya azonban 10% alatt marad. Az ólommentes benzin bevezetésével rohamosan csökkent a gépjárművek ólomkibocsátása. Ugyanakkor az ólmozott benzin ólomtartalmát is folyamatosan csökkentették. 1980-ban a gépjárművek még 637 tonna ólmot bocsátottak a levegõbe, 1995-ben már csak 100 tonnát. Az ólom felhalmozódik a környezetben, ezért az elmúlt évtizedek szennyezése még hosszú ideig éreztetni fogja hatását. Az ólomkibocsátás alakulásában az 1985-1990 közti időszak emelkedése után 1991-1992-ben 5
ugrásszerű hanyatlás volt tapasztalható fõként a gépjárműpark megújulása, valamint az ólommentes benzin elterjedésének, illetve a benzin üzemanyag ólomtartalmának drasztikus csökkentése következtében. 1993 után a csökkenés üteme jelentõsen mérséklõdött, de a csökkenés töretlenül folytatódott. 1999-tõl megszűnt az ólmozott benzin magyarországi forgalmazása, ennek következtében a közlekedési eredetű ólomkibocsátás minimálisra süllyedt. Az elmúlt időszakban az ólomkibocsátás kiugróan nagy hányadát a közlekedés jelentette, míg az ipari eredetű kibocsátás abszolút értékét tekintve alig-alig változott. Állapot Főként közlekedési eredetű a talajra kerülő ólom, cink, réz és kadmium. A nagy forgalmú utak, de elsősorban az autópályák övezte 10-100 méteres sávban az ólom- és a cinkkoncentráció tízszeres, a réz- és kadmium 2-4-szeres növekedése volt mérhető. Várhatóan az ólmozott benzin forgalmazásának 1999-tól történt megszüntetésével az ólomterhelés számottevően csökkenni fog. A bányászat és a bányatermékek dúsítása során keletkező zagy koncentráltan tartalmaz nehézfémeket, azért a meddőhányóban felhalmozott zagy a bányászati tevékenység befejezése után is komoly gondot jelenthet. A probléma nagyságát jól jellemzi, hogy Magyarországon közel hatezer bányaobjektum található, amelyek többségének művelésével ugyan már évtizedekkel korábban felhagytak, ám hozzájuk kapcsolódón mintegy három és fél ezer nyilvántartott meddőhányó létezik összesen egy milliárd tonna felhalmozott, különféle veszélyességű anyaggal. Mindemellett a hazai bányaobjektumokon kívül a Magyarországra érkező folyók vízgyűjtőjén lévõ külföldi bányalétesítmények közvetlen potenciális veszélyforrások (pl. romániai tiszai cián- és nehézfémszennyezés). A nehézfémek élettani hatásai: Vas, mangán A vas és a mangán létfontosságú elemek és kis mennyiségben az élő szervezetben is előfordulnak. Az emberi szervezetben levő vas háromnegyed része a hemoglobinban tárolódik, a vasionok a biokatalízisben és a szállításban, a mangán pedig a fotoszintézisben játszanak szerepet. A vizekben leggyakrabban előforduló szennyezők a vas és a mangán ionjai (Fe 3+ és Mn 2+ ), melyek elsősorban ízrontó hatásúak. Azonban a mangán nagyobb koncentrációban idegkárosító hatású, a cink nagyobb mennyiségben a növényzetet károsítja. Néha előfordul, hogy a vízvezeték csapjából sárgásbarna színű víz folyik. Ennek oka lehet, hogy a vízben oldott Fe 2+ és Mn 2+ ionokat ún. vas- és mangánbaktériumok Fe 3+ ionokká és MnO 2 -dá oxidálják. Cink A cink ionja (Zn 2+ ) a biológiai rendszerekben egyrészt enzimaktivátor, másrészt szerkezetátalakító ion. A szem kötőhártyájában is nagy a cink koncentrációja. A vizekben a cink is gyakori szennyező és fontos biológiai szerepe ellenére nagyobb mennyiségben káros hatású a növényzetre. 6
Kadmium A kadmium is a cinkcsoport tagja, ám a cinkkel ellentétben igen mérgező. A kadmium felhalmozódik a vesében és a csontképzési folyamat enzimjeit gátolja. Csontritkulást és nyálkahártya-károsodást okoz. Az emberi szervezetből csak 10 év alatt ürül ki. A kutatások szerint a kadmium a fehérjékkel stabilis komplexet képezve gátolja azok hatását. A kadmium élettani hatását Japánban fedezték fel. Kadmiummal szennyezett bányavíz jutott rizsföldek közelébe, majd a rizssel bejutott az emberek szervezetébe. A kadmium által okozott betegséget Itai-itai kórnak nevezzük (japánul azt jelenti: nagyon fáj). Higany A kadmiumhoz hasonlóan a higanynak sincs biológiai szerepe, mérgező hatását többek között annak tulajdonítják, hogy könnyen kötődik tiol (-SH) csoportokhoz és alapvető biokémiai reakciókat gátol. A higany idegméreg, a halak és a tengeri emlősök testében feldúsul, így bejuthat az emberi szervezetbe is. A higany élettani hatását is japánok derítették fel egy súlyos havária során. 1938-ban a Minamata -öbölbe egy acetaldehidet előállító gyár higanytartalmú szennyvize került. Az öböl környékén lakók szervezetébe a nyersen fogyasztott hallal és kagylóval került be a higany és súlyos szervi elváltozásokat, mozgásszervi problémákat, vakságot és az agysejtek elhalását okozta. Az emberekben felhalmozódott higany következtében évek múltán is világot láttak torzszülött csecsemők. A betegséget Minamata kórnak nevezték el. Ólom Az ólom zavarja az agyfunkciókat, a vérképző és kiválasztó szerveket, valamint elraktározódik a csontokban. A könnyen megmunkálható ólom vízvezetékcsövek csőrendszerének utolsó szakaszában jelen van. Az ólomcső felületén Pb (HCO 3 ) 2 réteg van. Ha a vízben több a szénsav, akkor ezt a réteget a víz Pb (HCO 3 ) 2 keletkezése közben oldja. A nitrogén-oxidok jellemzése: NO (nitrogén-monoxid) A NO nagy reakciókészségű, színtelen, vízben nehezen oldódó gáz. Különleges elektronszerkezetének köszönheti paramágneses tulajdonságát. Villámláskor is keletkezik a levegőben, oxigénnel könnyen NO 2 -dá alakul. Részt vesz a savas eső kialakulásában. 7
A nitrogén-monoxid biológiai hatásai : Sokáig úgy gondolták, a nitrogén-monoxid (NO) csak egy gyorsan elbomló, enyhén mérgező gáz, ami leginkább erős kémiai aktivitása miatt okozhat problémákat, köztudott volt az is, hogy a szervezetben nitritekké és nitrátokká alakul, ami aztán a vizeletben ürül. Az első figyelmeztető jel az volt, hogy a nitrát- és nitrit-mentes diétán tartott állatok vizeletében nem csökkent jelentősen ezeknek az anyagoknak a koncentrációja. A szervezetben tehát valamilyen módon folyamatosan keletkeznek. Így keveredett elsőként gyanúba a nitrogén-monoxid, hogy mégiscsak lehet valami szerepe a szervezetben. Hamarosan meg is találták a nitrogén-monoxidot készítő enzimet. A nitrogén-monoxid szintetáz (NOS) az arginin nevű aminosavat alakítja át citrulinná és közben nitrogén-monoxidot szabadít fel az ábrán látható módon: Ez a gáz a sejtek vizes közegében nem marad fent sokáig, 2-10 másodperc alatt elbomlik, könnyedén átjut a hártyákon, így bárhová eljuthat. Hatását tehát csak a keletkezési helye közelében képes kifejteni. Nitrogén-monoxid szintetáz enzimből rögtön hármat is sikerült azonosítani, melyek mind más és más helyen működnek. Az nnos az idegsejtekben aktív. Itt az nitrogén-monoxid ingerületátvivő anyagként működik. Szerepe van egyes nem akaratlagosan irányított izmok mozgatásában, a bélmozgás szabályozásában. A nitrogén-monoxidnak, mint ingerületátvivő anyagnak még a memória kialakulásában is jelentős szerepe van. Másfajta NOS működik az immunrendszer falósejtjeiben. Az inos csak akkor kezd el működni, ha a falósejt bekebelezett valamilyen kórokozót, akkor viszont hosszan, napokig működik. Az így termelt nitrogén-monoxid feladata, hogy elpusztítsa a betolakodót, és ezt, mivel igen aktív molekula, meg is teszi. Másfajta molekula az enos, amit az erek falában találhatunk meg. Az itt termelt nitrogén-monoxid elsősorban az erek simaizmaira hat, tágítja azokat. Ezáltal a nitrogénmonoxid csökkenti a vérnyomást, javítja egyes területek vérellátását. N 2 O (dinitrogén-oxid) A N 2 O az ún. kéjgáz, melynek bódító hatását először saját magán próbálta ki Humphrey Davy (1778-1829) angol kémikus. A dinitrogén-oxid kellemes szagú, nehezen cseppfolyósítható, színtelen gáz. A kéjgázt már a XIX. században használták érzéstelenítésre fogászati beavatkozásoknál. 8
A dinitrogén-oxid biológiai hatásai: LIFE 00ENV/H/000963 Kelet Magyarországi Biomonitoring projekt A dinitrogén-oxid már jó ideje ismert, mint fájdalomcsillapító. Magyarul a kéjgáz nevet kapta, mivel nemcsak a fájdalmat csillapítja, hanem a hangulatot is emeli, az érzékeket is torzítja. Hangulatemelő hatása miatt kapta angolul a laughing gas (nevető gáz) nevet. Az említetteken kívül hatására még szédülés, pulzáló hallucinációk, csőlátás is kialakul. Tartós használata bénuláshoz és az idegsejtek roncsolódásához is vezethet. Hiába ismerjük már olyan régóta a kéjgázt, pontos hatásmechanizmusát csak néhány éve sikerült tisztázni. Mint minden drog, a dinitrogén-oxid is a központi idegrendszerre, az agyra hat. Itt is a fájdalomérzékelő pályákon gátolja azokat a sejteket, melyek az NMDA nevű ingerületátvivő anyagra érzékenyek. Az ismert drogok közül az alkohol, a PCP és a ketamin hat ehhez hasonló módon, nem véletlen, hogy sok hasonlóság felfedezhető a hatásukban is. A kéjgáz hatása, éppen gázállapota miatt gyorsan bekövetkezik és gyorsan el is múlik. Tartósabb használata a másnapossághoz hasonló tüneteket eredményezhet. NO 2 (nitrogén-dioxid) A NO 2 hozzájárul a szmog keletkezéséhez, az ózon és az igen mérgező peroxi-acetil-nitrát kialakulásához a fotokémiai szmog esetében. A nitrogén-dioxid biológiai hatásai: A NO 2 légzőszervi megbetegedéseket okoz, a légutak nyálkahártyájának és a szem kötőhártyájának gyulladását, a vérerek kitágulását eredményezheti. 200 mg/m3 fölött roncsolja a tüdő szöveteit. Savaseső A csapadékvíz kémhatása természetes körülmények között a benne oldott CO 2 miatt enyhén savas, ph=5,6. Az emberi tevékenység, az ipar, a közlekedés, valamint a hőerőművekben használt kéntartalmú barnaszén hatására nagy mennyiségű SO 2, NO és NO 2 kerül a légkörbe. Ezek az oxidok reakcióba lépnek a légköri ózonnal és vízgőzzel: NO + O 3 = NO 2 + O 2 2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3 NO 2 + OH* = HNO 3 NO + NO 2 + H 2 O = 2HNO 2 9
LIFE 00ENV/H/000963 Kelet Magyarországi Biomonitoring projekt Az eső vagy hó révén ezek a savak a Földre jutva ún. savas eső formájában környezeti károkat okoznak. A savas eső ph-ja 3,6, de 2,6-os értékre is lecsökkenhet. Magyarországon a legsavasabb eső, amelynek meghatározták a kémhatását ph=3 volt. Egyáltalán nem mindegy, hogy ezt a kémhatást milyen savak okozzák. A kénsav (H2SO4) illetve a salétromsav (HNO3) mind saverősség, mind a maró hatás szempontjából károsabb a kénessavnál (H2SO3) illetve a salétromossavnál (HNO2 ). A savas eső felelős a tavak savanyodásáért, az épületek, műemlékek károsodásáért. Becslések szerint a Föld szárazföldi területeinek kb. 10%-a vált savas eső következtében erdőből, termőföldből sivatagokká. A növényekben a savas eső roncsolja a klorofillt és ezek a növények elhullatják a leveleiket is. Los Angeles-i szmog - A fotokémiai nyári füstköd A talajközeli ózon és hatása Sokszor hallunk arról, hogy mekkora gondot jelent a Földünket körülvevő ózonpajzs vékonyodása, az ózonlyukak keletkezése. Ugyanakkor arról is egyre többet hallunk, hogy nyáron a forgalmas városok levegőjében kialakuló ózon igen veszélyes. Mi is az az ózon? Földünk légkörének körülbelül 20 térfogatszázaléka oxigén. Ezt a kétatomos (O2) formában előforduló gázt különböző baktériumok, algák szabadították fel kötött formájából a földtörténet 10
évmilliárdjai során. Azonban a stabil kétatomos formán kívül létezik az oxigénnek egy sokkal reaktívabb háromatomos (O3) változata is, mely jellemzően a magaslégkörben, a sztratoszférában kb. 10-15 km-es magasságban fordul elő, ahol a levegő ózontartalma eléri a 2*10-5 térfogatszázalékot is, míg az egész légkör 3*10-6 térfogatszázalék ózont tartalmaz. Ott helyben keletkezik O2-ből az ibolyántúli (UV) sugárzás hatására. A mai földi élet kialakulása szempontjából ennek a rétegnek, az ózonpajzsnak döntő szerepe van, ugyanis megvédi a bioszférát az élőlényeket elpusztító, nagy energiájú UV sugaraktól. Ezt az ózonpajzsot pusztítjuk már évek óta az aeroszolos palackok freonos hajtógázaival, a sugárhajtású repülőgépekkel, illetve a nitrogénműtrágyázás melléktermékeivel. A Déli-sark felett már veszélyesen elvékonyodik ez a réteg, és hasonló jelenség tapasztalható időnként az északi féltekén is. Az ózon kékes színű, jellegzetes szagú, nagyon mérgező gáz. A szagára jellemző, hogy még 500 ezerszeres hígításban is érezhető. Folyékony állapotban sötétkék, szilárdan pedig ibolyaszínű. Igen erélyes oxidálószer, könnyen bomlik, és a belőle felszabaduló atomos oxigén agresszívan reagál, amivel tud. Ezért is használjuk fertőtlenítésre, fehérítésre és ivóvíztisztításra. Ózon a troposzférában Amikor először fedezték fel az ózon jelenlétét a troposzférában (alsólégkörben), úgy vélték, hogy a magasabb rétegekből áramlanak az alacsonyabb rétegekbe az ózon molekulák, és ez vezet a troposzférában való felhalmozódásukhoz. A jelenlegi elképzelések szerint a troposzférikus ózon részben a sztratoszférából származik, részben magában a troposzférában keletkezik. A troposzféra egészében az ózon biológiai forrásokból származó vegyületekből is képződik. Ebben az esetben az ózonképző nitrogén-monoxid a talajban végbemenő nitrifikációs folyamatok, illetve erdő-és szavannatüzek terméke. Tiszta trópusi levegőben az ózonkoncentráció 15 ppb (30 mg/m3) körüli, míg közép-európai vidéki levegőben a nappali középérték 40 ppb (80 mg/m3) körül mozog, szennyezett levegőben nem ritka a 100 ppb (200 mg/m3) körüli érték sem. (1ppb = 10-9 térfogatrész gáz 1 térfogatrész levegőre vonatkoztatva.) Talajközeli ózon mint veszélyforrás A negyvenes-ötvenes években a kaliforniai Los Angelesben a légszennyezés egy eddig ismeretlen, új formája tűnt fel. Ez a jelenség a londoni szmogtól eltérően nem télen, hanem nyáron, napsütéses időben, nagy gépkocsiforgalom esetén volt erőteljes. Fotokémiai szmognak nevezték el ezt a napsütés hatására kialakuló légköri jelenséget. Jellemző ilyenkor, hogy a levegő sárgásbarna színűvé válik, és a látótávolság lecsökken. A mérések kimutatták, hogy az új jelenség okozója nem más, mint az ózon. A talajközeli ózon koncentrációja nyaranta a múlt századi kétszeresére növekedett. Miután erre fény derült, vizsgálatok indultak annak feltárására, honnan is származik ez a növekedés. Mivel nagy gépjárműforgalom esetén mértek nagy ózonkoncentrációt, a gépkocsik által kibocsátott gázok átalakulásait kezdték nyomon követni. A jelenség kialakulásáért egyértelműen felelőssé tehetők a nitrogén-oxidok (nitrogén-monoxid: NO és nitrogén-dioxid: NO2), a szén-monoxid (CO) és a különböző szénhidrogének. Ezen anyagok elsősorban a gépkocsi-motorokból származnak. Nitrogén-monoxid keletkezhet magas hőmérsékleten a levegő oxigénjéből és nitrogénjéből, illetve nitrogén tartalmú vegyületek elégetésekor. Ezek a folyamatok leggyakrabban belső égésű motorokban játszódnak le, de jelentős NO-forrás az ipar és a biomassza-égetés is. A fotokémiai szmog kialakulásához több összetett folyamat vezet. A folyamat reggel csúcsforgalom idején kezdődik, mikor is a járművekből nagy mennyiségű nitrogén-monoxid, szén-monoxid és szénhidrogén kerül a levegőbe. Délelőttre a nitrogén-monoxidból és a 11
szénhidrogénekből nitrogén-dioxid keletkezik, ami fény hatására elbomlik nitrogén-monoxiddá és atomos oxigénné (O). Délutánra az oxigénatom oxigénmolekulával (O2) reagálva ózonná (O3) alakul. Párhuzamosan az NO2-ból rendkívül mérgező peroxi-acetil-nitrát (PAN) és salétromsav is keletkezik. Az ózon hatása az élő szervezetre A troposzférikus ózon koncentrációjának emelkedése számos kedvezőtlen egészségügyi hatást idéz elő. Különösen veszélyesek, egészségkárosítóak, rákkeltők az ózon másodlagos termékei, melyek hasonlóan oxidatív szennyezők (ilyen például az erősen mérgező PAN, azaz peroxi acetil-nitrát, illetve a mérgező és rákkeltő aldehidek). Az ilyen anyagokat tartalmazó levegő izgatja az emberek, állatok szemét és nyálkahártyáját. Az ózon agresszív, oxidáló anyag. Mivel vízben csak mérsékelten oldódik, belélegzéskor mélyen lekerülhet a tüdőbe. Már rövid ideig tartó kitettség (magas ózon koncentrációjú levegőben való tartózkodás, is elegendő lehet ahhoz, hogy légúti gyulladást okozzon. A tünetek azonban a kitettség megszűntével enyhülnek. Kísérletileg kimutatták, hogy 80 ppb koncentrációszint körül káros hatásai lehetnek. Az ózon a tüdőkapacitás csökkenését okozhatja, és gyengítheti a baktérium- és vírusfertőzésekkel szembeni ellenállóképességet. A kitettség okozta kapacitáscsökkenés súlyosan érintheti azokat, akik már egyébként is csökkent tüdőfunkciókkal rendelkeznek - ez a helyzet például az asztmások esetében. Okkal feltételezhető, hogy a dohányosok is érzékenyek az ózonterhelésre. Mivel tüdőműködésük hatékonyságát a dohányzás már károsan befolyásolta, a legcsekélyebb további káros hatás komolyabb következményekkel jár, mint a nemdohányzók esetében. A napjainkban előforduló magas ózonkoncentráció ingerelheti a szemet is. Különösen azok vannak kitéve a kockázatnak, akik sok időt töltenek a szabadban és fizikailag nagyon aktívak, például akik valamilyen építési munkát végeznek vagy sportolnak. A gyermekeket is ebbe a kategóriába kell sorolnunk, mivel ők is igen sokat mozognak, és sok időt töltenek a szabad levegőn. Anyagcseréjük magas alapszintje és még nem teljesen kifejlett immunrendszerük szintén különösen érzékennyé teheti őket az ózonterhelésre. Kimutatták, hogy ha csak rövid ideig tartózkodnak 60-120 ppb ózonkoncentrációjú levegőben, már az is károsan hat a tüdőműködésükre. Állatkísérlettek igazolták, hogy tartósan magas ózon tartalmú levegő belélegzése növeli a rák kialakulásának esélyét, bár ezt még emberre nem bizonyították. Ezen túl az ózon közvetlenül árt a növényeknek, oxidálja, pusztítja azok zöld leveleit, virágait. 20 ppb PAN-koncentráció esetén már néhány óra után foltosodni kezdenek a levelek. Gátolja a fotoszintézist, és a gyökérlégzést, ami szintén a növény pusztulásához vezethet. Már 60 ppm ózon a felére csökkenti a fotoszintézis mértékét egyes növényeknél. Többgyűrűs aromás szénhidrogének A többgyűrűs (vagy policiklikus) aromás szénhidrogének elnevezés alatt a két vagy több, kondenzált benzolgyűrűt tartalmazó különösen káros vegyületcsoportot érintjük. (Az angol levezésük - polyaromatic hydrocarbons - után PAH rövidítésük terjedt el.) Rákkeltő hatásuk miatt hat vegyületet sorolunk ide: 3,4. - benzipirén /benzo -a-pirén/ 3,4 - benzfluorantrén 12
1,12 - benzperilén 11,12 - benzfluorantrén fluorantrén indeno - /1,2,3-c,d/ - pirén. A természetes környezetbe a szén- és a kőolaj-feldolgozás, - felhasználás során kerülhet. A szerves anyagok tökéletlen égése során mindig keletkezik acetilén is; az acetilén további hevítése kátrányszerű termékeket eredményez; a kátrány karcinogén hatása pedig közismert. A főbb források, így a gázgyárak, kőszénlepárlók szén alapú energiaüzemek, kőolaj-finomítók, vegyipari üzemek, szilárd és folyékony tüzelőolaj fogyasztók, égetők. Az utcákból csapadékvízzel lemosott kátrányporok révén, diffúz módon is szóródnak. A természetben a nagyfokú kontamináció elsõsorban az antropogén hatások következménye. A többgyűrűs aromás szénhidrogének vízben oldhatatlanok, alkoholokban kismértékben, zsírokban, zsíroldószerekben jól oldódnak. A vizekben fõleg a lebegõanyagokhoz kötõdnek, ott lényegesen jobban felhalmozódnak. Talajban csaknem mindig elõfordul, átlagosan 1-100 mg/kg tartományba. A többgyűrűs aromás szénhidrogének toxikus hatását is megfigyelték, ez azonban nem jelentős, ezek a vegyületek jelentősebb akut toxikus hatást nem mutattak. A karcinogén hatásuk viszont evidens, vízminőségi káros megítélésük elsősorban innen ered. A rákkeltő hatást, fõleg a benzpirénre tanulmányozták, mivel ez erősen karcinogén hatású. Így a benzpirén tartalom indexmutatóként is használatos a mintában előforduló összes többgyűrűs aromás szénhidrogén rákkeltő hatásának megítéléséhez. A PAH biológiai úton kismértékben bontható. A kommunális szennyvíztisztítás során - az ülepedés és a biológiai bontás együttes hatására - a PAH vegyületek kétharmada visszamarad. A szennyvíziszapban felhalmozódik, így annak égetésekor ismét a környezetbe jut. A felszínalatti vizekben - a kémiai stabilitás és a biológiai lebontáshoz szükséges mikroorganizmusok hiánya miatt - a PAH koncentrációja viszonylag állandó. KÉSZÍTETTE CSEMETE TERMÉSZET- ÉS KÖRNYEZETVÉDELMI EGYESÜLET ANTAL JÁNOS ÉS ANTAL JÁNOSNÉ E-mail: antaljanos@tiszanet.hu, http://www.tiszanet.hu/csemete/ Telefon: 62/424-392, fax: 62/424-392, mobil: 70/256-2101 2004. 13