APLIKOVANÁ HYDROBIOLOGIE II - ZNEČIŠTOVÁNÍ VOD Znečištění Jako znečištění lze z praktického hlediska chápat každou změnu přirozených fyzikálních a chemických vlastností vody, která snižuje jejich kvalitu se zřetelem k použitelnosti autochtonní alochtonní bodové rozptýlené plošné zbytkové druhotné havarijní (akutní) trvalé (chronické) periodické (kampaňové) hledisko časové hledisko vodohospodářské Radionuklidy Pesticidy Organické toxické odpady (např. formaldehyd, fenoly) Živiny (zejména fosfáty a dusičnany) Oleje a olejové disperzanty Patogeny PCB, PAU Kovy (např. Cd, Zn, Pb, Hg) Oteplené vody Plyny (např. chlor, amoniak) Potravinářské odpadní vody Splašky a zemědělská hnojiva Detergenty Anionty (např. sulfidy, sulfáty, kyanidy) Kyseliny a zásady Kategorie polutantů vyskytujících se ve vodách Chemické závody Synthesia, Pardubice Vliv různých typů polutantů na diverzitu (d) a abundanci (m) vodních bezobratlých v podélném profilu toku Zaústění do recipientu OdpadnOdpadníí vodyvody = veškerá voda, která projde jakýmkoliv výrobním procesem a tímto použitím se změnila její jakost nebo teplota, příp. i jiné vody, odtékající ze sídlišť, obcí, dolů, závodů a dalších objektů, které jsou vypouštěny do vod povrchových (recipientů) a mohou ohrozit jakost těchto vod. 1. městské (splaškové) 2. průmyslové (+ odpadní vody ze zemědělských závodů); Odpadní vody hnilobné toxické s anorganickými kaly s tuky, oleji a ropnými látkami oteplené radioaktivní s patogenními mikroby kyselé důlní vody ORGANICKORGANICKÉÉ ZNEZNEČČIIŠŠTTĚĚNNÍÍ nejstarší a dosud nejrozšířenější typ znečištění lehce odbouratelné látky typu BSK Zdroj: komunální splaškové vody, zemědělství, potravinářský, papírenský a textilní průmysl Oxygen sag curve (de-oxygenace) Reareace kyslíku Produkce obtížně rozložitelných OV s vysokým CHSK a minimálním BSK5 BSK5 : CHSKCr > 0.3-0.4 Celulózky Sloučeniny s terciárním uhlíkemSloučeniny bez terciárního uhlíku Více substituované látkyMéně substituované látky Nasycené sloučeninyNenasycené sloučeniny Aromatické sloučeninyAlifatické sloučeniny Vysoké koncentraceNízké koncentrace Vysokomolekulární látkyNízkomolekulární látky Biologicky obtížně rozložitelnéBiologicky dobře rozložitelné Biologická rozložitelnost organických látek Sukcese organismů v podélném profilu toku ovlivněného přísunem lehce odbouratelných organických látek zaústění Spotřeba kyslíku při různé koncentraci kyslíku ve vodě Schopnost respirace při nízkých koncentracích rozpuštěného kyslíku ve vodách Obecně: respirace Tubifex tubifex a Branchiura sowerbyi je neovlivněná koncentracemi rozpuštěného kyslíku do 20 % nasycení hemoglobin SuspendovanSuspendovanéé lláátkytky 1. Zvýšení turbidity ⇒ snížení fotosyntézy ⇒ ovlivnění reaerace toku 2. Vypadávání z roztoku ⇒ změna charakteru dna 3. Poškození žaber ryb, zanášení povrchu těla a dýchacích orgánů bezobratlých Velmi chudé nebo neexistující rybářství> 400 Nepravděpodobné dobré rybářství80 – 400 Možná redukce výtěžku25 – 80 Žádný škodlivý vliv< 25 VlivSuspendované látky (mg.l-1) Vlivy suspendovaných látek na rybářství Stavebnictví, sklárny, metalurgický průmysl KYSELKYSELÉÉ DDŮŮLNLNÍÍ VODY (VODY (AcidAcid minemine drainagedrainage)) Zvětrávání (oxidace) pyritu 2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 FeSO4 + 2 H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6 H2O → Fe(OH)3 + 3 H2SO4 Katalýza reakce síru – oxidujícími bakteriemi (Thiobacillus, Thiomonas,Acidithiobacillus a Acidiphilium FeII nestálé, přechází na FeIII, pH 4.0 – 4.5 12 FeSO4 + 6 H2O + 3 O2 → 4 Fe2(SO4)3 + 4 Fe(OH)3 katalýza reakce železo-oxidujícími baktériemi Acidithiobacillus ferrooxidans aLeptospirillum ferrooxidans V neutrálním či slabě kyselém prostředí síran hydrolyzuje za vzniku hydroxidu železitého Rezavé sloučeniny železa ve formě Fe3+ Vlivy • Kyselost • Toxicita kovů • Salinizace • Sedimentace vysráženého železa Euglena mutabilis, Lepocinclis ovum, Eunotia exigua a Ulothrix zonata TEPELNTEPELNÉÉ ZNEZNEČČIIŠŠTTĚĚNNÍÍ JE Temelín, 2004 Rankinův energetický cyklus TEPELNTEPELNÉÉ ZNEZNEČČIIŠŠTTĚĚNNÍÍ Zvýšená teplota • Snížení hustoty vody (↓ viskozity) • Snížení nasycení vody kyslíkem • Zvýšení toxicity některých látek • Zvýšení rozkladných procesů(↓ O2) Biota • Urychlení larválního vývoje • Zrychlení metabolismu → zrychlený žír → vyšší biomasa • Pokles druhové diverzity • Zvýšení abundance a biomasy dominantních taxonů • Raná stádia (po vykulení či vylíhnutí) jsou nejcitlivější • Tolerované teploty → teplotní adaptace Maximální tolerovaná teplota = teplota, která umožňuje reprodukci sledovaného druhu Teplotní polygony Aklimatizací lze uměle zvýšit teplotu vody, při které organismus přežívá a je schopen ……. Využití oteplené vody 1. Rychlený plůdek 2. Chov tropických ryb (Tilapia) Oteplená voda Průměrná hmotnost úhořů chovaných v říční vodě, rybníku a oteplené vodě z elektrárny TTĚŽĚŽKKÉÉ KOVYKOVY Specifická hmotnost > 5.0 g.cm-3 Přirozené pozadí Antropogenní činnost – metalurgie, spalování uhlí, oprava, zemědělství Forma výskytu - rozpustné vs nerozpustné sloučeniny - oxidační stupeň - organická vs anorganická forma Kumulace Vazba na povrchu drobných částic → sedimenty Uvolňování → rozpuštěná forma 1) iontová výměna; 2) desorpce z organické hmoty; 3) destrukce redukovatelných složek (oxidy železa a manganu); 4) oxidace organické hmoty a sulfidů; 5) destrukce minerálů Mimořádně toxické kovy - blokují činnost enzymů obsahujících – SH skupiny Hg, Pb, Cd, As, Se, Cu, V Indukce chronických onemocnění - Nádorová (As, Cr, Cd, Ni) -Teratognní (Hg, Pb) 10490Sr 104-106137Cs 105-106239Pu 105Pb 105Ni 104Cr 10365Zn 10460Co KdLátka Distribuční koeficienty (Kd = koncentrace v sedimentech/koncentrace ve vodě) vybraných kovů v jezerech Ve směsi se toxické účinky jednotlivých kovů mohou vzájemně zesilovat (synergismus Cd + Zn, Ni + Zn, Hg + Cu), nebo zeslabovat (Se + Cd, Se + Hg). Schopnost většiny kovů akumulovat se do sedimentů Vysoká konc. Zn Střední konc. Zn Nízká + okyselení Nízká konc. Zn 2-1513-352-419-57Suma taxonů 0-21-801-7Trichoptera 0-56-1004-12Plecoptera 00-301-10Ephemeroptera Typ stanovištěTaxon Vliv znečištění zinkem ze staré důlní činnosti na říční faunu bezoratlých v River Nent, Anglie Častá je kontaminace vod kovy, uvolněnými důlní činností Vlivy těžkých kovů na buňku Toxicita kovů všeobecně inhibuje buněčné dělení a metabolismus Mechanismy rezistence a detoxifikace buňky před vlivy těžkých kovů Mechanismy mohou být vnitro i vněbuněčné, specifické pro konkrétní kov, nebo obecné, zaměřené na interakci s různými kovy Mikrobiálně zprostředkované reakce Hg2+ v prostředí Prvky, které podléhají biometylaci v přírodním prostředí Nikl (Ni), Cín (Sn), Antimon (Sb), Rtuť (Hg), Olovo (Pb), Arsen (As), Selen (Se), Germanium (Ge) Koncentrace celkové rtuti (µg kg-1 čerst.hm.) v úhořích a ploticích ze sladkých vod, Anglie RtuRtuťť ((HgHg)) 240Insektivorní kachny 2512-13 685Piscivorní ptáci 604-1510Karnivorní ryby 332-500Herbivorní ryby 83Karnivorní zoobentos 77Herbivorní zoobentos 13Zooplankton 9Vyšší rostliny 15Fytoplankton 87-114Sediment Koncentrace rtutiMateriál Průměrný obsah rtuti (µg kg-1 čerst. hm.) v různých hladinách potravního řetězce v Lake Päijänne, Finsko Biomagnifikace !!! ATMOSFÉRA 98 % Hg0 2 % adsrobovaná Hg(II) ANTROPOGENNÍ ZDROJE LOKÁLNÍ DEPOZICE POVRCHOVÝ OCEÁN 5-25 % Hg0 70-90 % komplex. Hg(II) 1-5 % MeHg HLUBOKÝ OCEÁN 10-50 % Hg0 5-25 % Me2Hg 35-75 komplex. Hg(II) 1-10 % MeHg VZDÁLENÁ ÚZEMÍ A JEZERA 70-90 % komplex. Hg(II) 1-10 % Hg0 1-20 % MeHg Hg0 Hg0 Hg (II) Hg(II) Hg(II) Hg0 Me2Hg Me2Hg Hg(II) Toky dosud neznámé Globální cyklus Hg SEDIMENT MeHg CH3HgOH CH3HgCl MeHg HgHum. HgCln (n-2) HgCl2 Hg(OH)2 HgClOH Hg(II) Redukce Oxidace Hg0buňka SRB HgHum. HgS(HS)- Hg(HS)2 Hg(Sn)HS- Hg(II) Redukce Oxidace Hg0 ? HgS(s) Depozice Volatilizace OxickápovrchovávodaAnoxickávodaudna Akvatický cyklus rtuti pH Log[Cl-](M) Mořská voda CH3HgOH CH3HgCl Sladké vody 8.3 0.55 Hg(II) HgCl2 1pM 0.045 pM MeHg Hg(II) MeHg Hg(II) MeHg CH3HgCl 0.05 pM 0.05 pM MeHg Hg(II) MeHg Kow = 3.3 Kow = 1.7 Bioakumulace rtuti v prvním kroku potravního řetězce Kadmium (Cd)Kadmium (Cd) Patří mezi kovy s největším potenciálem znečištění; kumuluje se především ve vodních sedimentech a suspendovaných částečkách. Vzhledem k sedimentu má vysoký koncentrační koeficient 5000-50 000. Během letních měsíců obsahuje povrchová voda relativně vysoké koncentrace kadmia, především rozpustného iontu CdCl+; naopak anaerobní vrstva u dna je chudá na kadmium, protože, sulfid vzniklý mikrobiální redukcí sráží kadmium na nerozpustný sulfid kademnatý: 2 CH2O + SO4 2- + H+ → 2 CO2 + HS- + 2H2O CdCl+ + HS- → CdS + H+ + ClPokud je pH > 8, je Cd přítomno ve volné iontové formě Cd2+ Podzimní míchání vody způsobuje desorpci kadmia – rozpuštěné kadmium poté reaguje se suspendovaným materiálem a sedimentuje 1189Vysoká koncentrace Cd ve vodě i v potravě 5050Vysoká koncentrace Cd v potravě 298Vysoká koncentrace Cd ve vodě 595Nízká koncentrace Cd ve vodě Příjem z Elodea (%)Příjem z vody (%)Expozice Relativní význam vodního a potravního příjmu kadmia beruškou vodní (Asellus aquaticus) 1. Hodnoty kadmia se nezvyšují se vzůstajícím stupněm potravního řetězce v ekosystému povrchových vod 2. Jako bioindikátoru zatížení vod kadmiem je vhodné používat organismy zooplanktonu a bentosu spíše než ryby 1. Beruška snadno akumuluje Cd z vody 2. Příjem Cd potravou (i v případě jeho vysoké koncentrace) se jeví jako méně účinný 3. Vysoce účinná biokoncentrace Cd z vody indikuje, že predace na beruškách může představovat významný mechanismus pro vstup Cd do akvatických potravních řetězců ArzArzéén (As)n (As) Přírodním zdrojem je litosféra, kde zvětráváním arzenopyritu, popř. jiných minerálů obsahujících arzen, vznikají sekundární metabolity, nejčatěji arseničnany. Arzenopyrit je v zemské kůře stabilní, je-li pod hladinou podzemní vody – octne-li se v zóně nenasycené vodou, dochází k jeho oxidaci a tím ke vzniku sekundárních minerálů. Arzen uvolněný do vody představuje závažný polutant – směrnice WHO doporučuje maximální množství arzénu 10 µg/l. Bangladéš – podzemní voda z deltových náplavů řeky Gangy (cca 78 mil. lidí); V důsledku oxidace minerálů obsahujících arzén dosahuje koncntrace arzénu v podzemní vodě hodnot až 3 700 µg/l → chronická onemocnění a úmrtí stovek až tisíců lidí Bangladéš - Kontaminace podzemní vody arzenem Koloběh arsenu (As) Koloběh arsenu ve vodní nádrži Olovo (Olovo (PbPb)) • Nebyla prokázána biomagnifikace podél potravního řetězce • Kumulace v sedimentech a tvorba methylderivátů • Toxické působení zejména na vodní ptactvo – konzumace olověných broků z myslivecké činnosti a olověných zátěží používaných rybáři • USA – 2.4 mil ptáků /rok • Velká Británie – 8000 kachen/rok (Anas platyrhynchos) • Labutě (Cygnus olor) – z 1500 mrtvých labutí v letech 1981-1984 zahynulo 60 % v důsledku otravy olovem z olůvek a zátěží Hladina olova v krvi labutí Cygnus olor během roku 1981 na Temži Zákaz rybolovu Organické sloučeniny cínu (Sn) Nejtoxičtější jsou sloučeniny obsahující tři organické skupiny (metyl-butyl) Antikorozní barviva a nátěry – kontakt s vodním prostředím Struktura a hydrolýza kopolymeru metakrylát-triorganocínTributylcín (TBT) vlivem TBT bylo zjištěno ztenčení tloušťky lastur a snížená růstová rychlost mlžů; irreverzibilní vývoj samčích charakteristik u samic plžů Nucella lapillus – kolaps populace plžů. TBT se může zřejmě biomagnifikovat. RopnRopnéé lláátky a uhlovodtky a uhlovodííkyky uhlovodíky a jejich směsi, které jsou tekuté při teplotách + 40oC a nižších. Patří mezi ně motorová paliva, mazací a topné oleje, benzín, nafta, petrolej, ropa a podobné látky. Havárie, splachy nafty a olejů ze silnic, lodní doprava ! nehody tankerů a úniky ropy z tankerů představují minoritní zdroj ropného znečištění vodních ekosystémů, cca 6 %. Tvoří ropné kuličky NejnižšíNejvyššíPyridiny, chinoliny Pryskyřice Fenoly, mastné kyseliny, ketony, estery, porfyriny Asfalteny Tvorba emulzí a pěny Areny (benzen, naftalen) Aromatické Volatilní - rychlá ztráta z vody NevyššíNejnižšíAlkanyNasycené Vlastnosti ve vodě BiodegradabilitaMolekulová hmotnost PříkladTřída Hlavní skupiny ropných uhlovodíků Chování ropy ve vodách Osud vylité ropy Vliv ve vodě rozpustných frakcí uhelného destilátu na růstovou rychlost 3 druhů okřehků Toxicita je způsobena přítomností vysokých koncentrací PAU (již 4 % roztok způsobuje > 50 % pokles růstové aktivity) Vliv ropných uhlovodíků na organismyVliv ropných látek Přímá toxicita Fyzikální udušení Toxicita ropných látek stoupá s počtem aromatických kruhů Degradace uhlovodíků a ropných látek • Uhlovodíky a jejich deriváty dokáží rozkládat různé druhy mikrorganismů. Nejčastěji jde o bakterie, avšak patří sem i kvasinky a vláknité houby. Polycyklické aromatické uhlovodíky dokáží štěpit vedle baktérií i dřevokazné houby způsobující bílou hnilobu dřeva. • Doposud bylo zjištěno, že cca 21 rodů baktérií, 10 rodů hub a 5 rodů kvasinek má schopnost degradovat uhlovodíky. Smíšená populace mikroorganismů může degradovat až 97 % ropy. Preference substrátů je obecně v řadě alifatické > heterocyklické > asfalteny. • Rozklad uhlovodíků a jejich derivátů probíhá za aerobních i anaerobních podmínek ProtothecaAspergillus Aureobasidium Candida Cephalosporium Cladosporium Cunninghamella Hansenula Penicillium Rhodosporidium Rhodotorula Saccharomyces Sporobolomyces Torulopsis Trichosporon Achromobacter Acinetobacter Actinomyces Aeromonas Alcaligenes Arthrobacter Bacillus Bacterium Beneckea Brevibacterium Corynebacterium Flavobacterium Micrococcus Micromonospora Mycobacterium Nocardia Proactinomyces Pseudobacterium Pseudomonas ŘasyHoubyBaktérie Mikroorganismy izolované z vodního prostředí - schopné degradovat uhlovodíky Vliv zasažení ropou na metabolismus ptáků PBTs (Persistent, bioaccumulative, toxic) skupina organických sloučenin, jejichž dominantními fyzikálněchemickými a environmentálně-chemickými vlastnostmi jsou: 1. odolnost vůči různým degradačním procesům, 2. malá rozpustnost ve vodě, 3. lipofilní charakter a z toho plynoucí výrazná tendence k bioakumulaci a 4. polotěkavost umožňující globální atmosférický transport chlorované pesticidy polychlorované bifenyly polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany polycyklické aromatické uhlovodíky Příklady chlorovaných pesticidů a jejich BCF v závislosti na rozpustnosti ve vodě PesticidyPesticidy chemické, biocidní látky používané na ochranu užitkových rostlin v zemědělství a lesnictví, proti plevelům, houbám a živočišným škůdcům. ve vodním hospodářství, slouží např. k likvidaci některých vodních rostlin, k redukci zooplanktonu v případě ohrožení ryb kyslíkovým deficitem nebo např. k antiparazitárnímu ošetření kaprovitých ryb dotykové Přímé a nepřímé vlivy herbicidů DDT HeptachlorLindan Methoxychlor Organochlorové insekticidy (organochlory) 1. Zásah do transportu K+, Na+, Mg2+ a funkce ATP-ázy ⇒ narušení přenosu uvedených prvků přes membránu nervových vláken a tím pravděpodobně i přenos nervových vzruchů, což nepříznivě ovlivňuje funkci nervového systému a samotného mozku. 2. Ovlivnění další existence estrogenních hormonů a metabolismu Ca2+, což vyvolává poruchy v reprodukci, snižuje plodnost a přežívání mláďat. DDT v mateřském mléce DDT Používání DDT zaznamenalo celosvětový rozmach Jsou více toxické pro člověka, nedochází však k jejich biomagnifikaci a jejich rozklad na netoxické složky probíhá v rozsahu dní až týdnů. Ve vodním prostředí jsou dobře biodegradabilní. Organosfosforové sloučeniny Malathion Toxický účinek organofosfátů spočívá v blokování činnosti aktivity enzymu cholinesterázy Osud chlorpyrifosu ve vodním prostředí s makrofyty a bez makrofyt ParaquatDiquat BipyridilovBipyridilovéé herbicidyherbicidy např. Gramoxone S silné, rychle působící kontraktní chemikálie širokého působení, které ničí buněčné membrány PolychlorovanPolychlorovanéé bifenyly (bifenyly (PCBsPCBs)) velká stálost, odolnost vůči vysokým teplotám, dobré tepelné a nízké elektrické vodivosti a malá rozpustnost ve vodě ⇒ široké uplatnění především v elektrotechnice PolychlorovanPolychlorovanéé dibenzodibenzo--parapara--dioxiny (dioxiny (PCDDsPCDDs)) PolychlorovanPolychlorovanéé dibenzofuranydibenzofurany ((PCDFsPCDFs)) PCDFPCDF PCDFPCDFPCDDPCDD 2,3,7,8 - tetrachlordibenzo-para- dioxin (= 2,3,7,8-tetra CDD = TCDD) Nikdy se cíleně nevýraběly a průmyslově nevyužívaly, ale vznikaly a stále vznikají jako nežádoucí vedlejší produkty v průmyslových výrobách, zvláště chemických, hutních a zejména při spalovacích procesech. Vysoký bod tání, malá rozpustnost ve vodě, lipofilní charakter embryotoxické a mutagenní účinky a jou považovány za karcinogeny PolycyklickPolycyklickéé aromatickaromatickéé uhlovoduhlovodííky (PAU)ky (PAU) spalování uhlí, koksárenský průmysl, ropné havárie, automobilová doprava Vybrané PAU Působení mezimolekulových sil v kapalině Fázové rozhraní PovrchovPovrchověě aktivnaktivníí lláátky (tky (tenzidytenzidy)) Skupina organických látek, které se již při nízké koncentraci významně hromadí (adsorbují) na fázovém rozhraní a snižují tak mezifázovou, resp. povrchovou energii. Výsledkem je vznik fázového rozhraní – pevné blanky na povrchu (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) Uhlovodíkový (nepolární) hydrofobní řetězec Hydrofilní karboxylátový (COO-) anion + - + - + + - + + + - + Struktura a působení molekuly tenzidu H2O Detergenty přípravky na praní a čištění, které obsahují jeden nebo více tenzidů a další přísady, které zvyšují účinnost směsi. Přísady se dělí na: (i) aktivační přísady; (ii) pomocné přísady; (iii) plnící přísady (plnidla). Detergence proces odstraňující z tuhého povrchu tuhé i kapalné částečky hmoty kombinovaným využitím mechanické práce a účinku tenzidu (praní a čištění). Rozdělení tenzidů podle ionicity Kationtové tenzidy – baktericidní účinekAniontový tenzid Lineární alkyl sulfonát (LAS) Rozvětvený alkyl sulfonát Vlivy tenzidů na hydrosféru Pro živou přírodu jsou všechny tenzidy biologicky aktivními látkami, neboť svými povrchovými efekty ovlivňují děje na membránách buněk. pěnění zhoršení rozputnosti kyslíku (snížení intenzity reaerace) 1. Biodegradabilita 2. Toxicita 3. Eutrofizace Měkké tenzidy – rozklad > 90 % během 14dní Obdouratelné – rozklad 35-90 % během 14 dní Tvrdé tenzidy - < 35 % během 14 dní Polyfosforečnany detergentů (35-40 %) Zejména kationtové tenzidy (baktericidní a bakteriostatické) Biodegradabilita anionických tenzidů Se zvyšujícím se počtem uhlíků řetězce klesá biodegradabilita a roste toxicita Odbourávání tenzidů probíhá snadno, jestliže jejich struktura obsahuje lineární, nerozvětvený a nesubstituovaný uhlovodíkový řetězec. U neionických tenzidů na bázi polyethylenoxidu klesá rychlost odbourávání tím více, čím je větší polymerační stupeň molekul. RadionuklidyRadionuklidy Radionuklidy (radioaktivní izotopy) jsou produktem rozpadu těžkých jader, jako např. uranu či plutonia, nebo vznikají reakcí neutronů se stabilním jádry Rozpadová řada uranu (238U) V důsledku bioakumulace vodními živočichy působí radionuklidy jako tzv. vnitřní zářiče. Maximální kumulační faktory některých radionuklidů mohou u vodních živočichů dosahovat za vhodných podmínek někdy až hodnot 104. Při přemístění vodních živočichů kontaminovaných radionuklidy do neaktivní vody dochází k jejich dekontaminaci. akumulace Vnitřní zářič Působení jednotlivých typů záření Záření alfa - malá schopnost pronikat materiály. Hlavní nebezpečí představuje možnost vnitřní kontaminace (zamoření) organismu zářiči alfa. Záření beta - emitováno při jaderných přeměnách nestabilních produktů štěpení ve stabilní. Jeho nebezpečí spočívá rovněž v možnosti vnitřní kontaminace zářiči beta. Má sice větší dolet ve vzduchu než záření alfa, ale schonost pronikat materiály je rovněž malá. Energie částic beta je nižší než energie částic alfa. Záření gama - velká schopnost pronikat materiály a ionizovat jejich atomy. Fotony, kvanta záření gama jsou emitovány jádry atomů při jejich přeměnách. Nejvýznamnější druh záření jaderného výbuchu. Radionuklidy se liší od ostatních nuklidů tím, že emitují (vyzařují) ionizační záření – alfa částice, beta částice a gama paprsky 11.4Medicína, zejména X paprsky 0.6Různé 0.004Jaderný průmysl 12.0Potrava a nápoje akumulované v tkáních 52.0Radon a thorium jako plyny uvnitř staveb 14.0Terestrické gamma záření ze skal a půdy 10.0Kosmické záření z prostoru %Zdroj Podíl radice z různých zdrojů obdržených průměrným obyvatelem Británie Koncentrován v kostech1622 roků226Ra Koncentrován v plicích a ledvinách4.5 x 109 roků238U V různých částech těla30.2 roků137Cs Koncentrován ve štítné žláze8.1 dní131I Koncentrován v kostech28.9 roků90Sr V různých částech těla1.3 x 109 roků40K Koncentrován v kostech14.3 dní32P Prochází potravním řetězcem5730 roků14C Asimilován do těl ve vodě12.4 roků3H Biologický účinekPoločas rozpaduNuklid Radionuklidy mající biologický význam Protože stanovení jednotlivých radionuklidů je poměrně náročné, stanovuje se ve vodách především celková objemová aktivita α a celková objemová aktivita β, které do určité míry vystihují celkovou koncentraci radionuklidů. Celková objemová aktivita alfa (aα) je ukazatelem možného obsahu radionuklidů s přeměnou alfa. Vzhledem k tomu, že umělé radionuklidy nejsou α-zářiči, je objemová aktivita alfa způsobena přírodními radionuklidy. Celková objemová aktivita beta (aβ) je ukazatelem možného obsahu radionuklidů s přeměnou beta. Vyjadřuje se součinem objemové aktivity izotopu 40K přírodního draslíku a zastoupením jeho přeměny beta s emisí elektronů, který poskytuje stejnou odezvu jako měřený vzorek v Bq.l-1 (Pitter 2000). 1. Vodní živočichové menších rozměrů, kteří mají poměrně větší tělesný povrch, hromadí radioaktivní látky rychleji než organismy větších objemových rozměrů. 2. Radioizotopy biogenních prvků jsou asimilovány mnohem rychleji než jiné prvky. Vyskytující se stabilní izotopy téhož prvku nebo přítomného chemicky podobného prvku mohou silně ovlivnit efekt kumulace. Např. běžný biogenní prvek vápník je svými vlastnostmi blízký oligobiogennímu stronciu. Zvýšení koncentrace neradioaktivního vápníku ve vodě vede ke snížení kumulace 90Sr nebo 45Ca vodními živočichy . Kumulace radionuklidů vodními živočichy Při akumulaci radionuklidů hrají roli některé procesy, které je potřeba znát: 1) způsob příjmu - adsorpce, absorbce a asimilace; 2) retence, která je funkcí biochemie částic, místo depozice, doba obratu a poločas rozpadu; 3) způsob eliminace - iontová výměna, difúze a defekace adsorpce absorpce Adsorpce s absorpcí jsou primárními mechanismy, kterými se anorganický materiál dostává do vodních rostlin a fytoplanktonu, které jsou dále potravním zdrojem pro živočichy. Adsorpce je téměř okamžitá, zatímco absorpce dosahuje u řasových buněk a cévnatých rostlin ekvilibria po několika hodinách. . Fytoplankton (rozsivky) v Columbia River pod JE Hanford dosahoval ekvilibria již po 1 hodině, naopak u ryb z řeky Columbia sorpce měla mnohem menší význam pro příjem radioaktivního materiálu než ingesce potravy. Asimilace přijatého materiálu je hlavní cestou, kterou se většina radioaktivního materiálu kumuluje v organismech vyšších trofických stupňů. Význam potravy při akumulace radioizotopů ve vodních organismech byl zjevný u vzorků z řeky Columbia: Ryby odchycené v řece pod výpustí z reaktorů byly cca 100 radioaktivnější než ryby chované v laboratoři při stejné koncentraci radionuklidů, ale krmených nekontaminovanou potravou. Bentické organismy, zejména herbivorní larvy hmyzu byly někdy více radioaktivní než ryby. Nejvíce radioaktivních látek je v organismech primární trofické úrovně; v tekoucích vodách se bude specifická aktivita radioizotopů snižovat podél trofického řetězce. Sezónní kolísání radioaktivity v rozsivkách a rybách (Richardsonius balteatus) v Columbia River Fluktuace radioaktivity u planktonu je podobná jako v řece, protože radioizotopy jsou příjímány přímou absorbcí a adsorpcí. Fluktuace v radioaktivitě ryb je v relaci s teplotou. Většina vodních živočichů je poikilotermních, jejich metabolická rychlost a tedy i žrací rychlost se mění s kolísáním teploty vody a tedy sezónně. U těch organismů, které kumulují radioaktivní látky principiálně ingescí, koncetrace akumulovaných radiozotopů proto kolísá s rychlostí metabolismu. Nebezpečí radioaktivní kontaminace organismu inhalací či konzumací pitné vody obsahující radon je ve srovnání s kouřením zanedbatelné RADON (Rn) v pitné vodě