Zdroje organických sloučenin v přírodě a jejich dopad na životní prostředí

Organické látky jsou základem živých organismů a hrají klíčovou roli v mnoha přírodních procesech. Organické sloučeniny jsou zásadní součástí živých organismů, mohou tedy být přírodního původu. Zdrojem organických látek je např. biomasa, ropa, zemní plyn či uhlí. Většina známých organických sloučenin je uměle vyrobena (např. z výše uvedených zdrojů). Organické látky se do vody dostávají, jak z přírodních, tak z antropogenních zdrojů. Jako ukazatele obsahu organických látek rozpuštěných ve vodě slouží hodnoty chemické spotřeby kyslíku (CHSK) společně s obsahem celkového organického uhlíku (TOC).

Vzhledem ke způsobům, jakými se tyto látky do vody dostávají nejsou ohroženy ani tak podzemní, jako spíše povrchové vody. Nejčastějším zdrojem organických látek v přírodě jsou produkty metabolismu vypouštěné nejrůznějšími organismy, nebo vznikající jejich rozkladem. Do této skupiny patří látky na bázi sacharidů, proteinů, polyfenolů a dalších. Mezi nejvýznamnější antropogenní zdroje patří odpadní vody z potravinářských výrob, rizikové jsou ale také splaškové vody a nezabezpečené skládky. Mezi organické látky patří také léčiva. Ta se dostávají do vod například nevhodnou likvidací nepoužitých zásob.

Veterinární léčiva se do vody mohou dostat například díky splachům z polí, kde se využívá hnůj pocházející od léčených zvířat nebo z výkalů zvířat krmených směsmi obsahující léčiva. Nejvýraznějším projevem přemíry organických látek je zelené až hnědé zbarvení vody. Někdy také voda pění a zapáchá. Největším rizikem spojeným s vysokou chemickou spotřebou kyslíku a obsahem organického uhlíku je vytvoření vhodných podmínek pro růst mikroorganismů.

Halogenované organické sloučeniny (AOX)

Halogenované organické sloučeniny (AOX) je poměrně široká skupina organických látek obsahující některý z prvků patřících do skupiny halogenů. AOX označuje adsorbovatelné, organicky vázané halogeny. Jedná se o mezinárodně uznávaný parametr pro sledování těchto látek ve vodě; může se jednat o jednoduché sloučeniny jako je chloroform, nebo komplexní látky jako jsou dioxiny. V přírodě se většina AOX přirozeně nevyskytuje, jejich hlavním zdrojem v prostředí je především průmyslová výroba papíru a celulózy.

Konkrétní chemické i toxikologické vlastnosti jsou vždy závislé na druhu sloučeniny; souhrnně popsat negativní účinek AOX je prakticky nemožné. Mezi již méně významné zdroje AOX můžeme považovat také chlorování pitné vody a v podstatě jakýkoliv chemický závod, kde dochází k zpracování chlóru a jiných halogenů. Riziko pro prostředí představují také staré ekologické zátěže a skládky nebezpečného odpadu. Převážná část AOX uniká do prostředí prostřednictvím odpadních vod.

Čtěte také: Sazba DPH pro dřevěné odpady

Skupina sloučenin spadající pod toto označení je potenciálně velice široká a je definována již samotným názvem: - halogenované, tedy obsahující některý z prvků příslušných do skupiny halogenů (většinou se jedná o chlór či brom, méně často o jód anebo fluor);- organické = organické sloučeniny. Šíře myšlených látek je trochu omezená způsobem měření a jejich pojetím v zákonných normách. Pro obsah halogenovaných organických sloučenin jsou stanoveny limity v odpadních vodách (jako parametr AOX) a v odpadech (jako parametr EOX). Písmena AOX znamenají ‚Adsorbable Organically bound Halogens‘ (adsorbovatelné organicky vázané halogeny), vyjádřené jako chloridy a stanovené příslušnou evropskou normalizovanou metodou (European Standard Method).

Hodnota AOX je globálním parametrem, vyplývajícím z použití této standardní metody, který má určit celkové množství halogenovaných organických látek ve vodě. Tento parametr zahrnuje velkou skupinu látek, které mohou být adsorbovány z vody do aktivního uhlí. Může jít o jednoduché těkavé látky jako je např. trichlormethan (chloroform), nebo o komplexní organické molekuly jako jsou dioxiny. Některé z nich vznikají v malých množstvích v přírodě. Většinu látek AOX tvoří molekuly s obsahem chloru, ale vyskytují se také látky AOX s bromem a jodem. Některé AOX se řadí do skupiny těkavých organických látek (VOC).

Písmena EOX pro stanovení těchto látek v odpadech znamenají "extrahovatelné organické halogenované látky". Jedním z hlavních zdrojů úniků AOX v celém světě je průmysl papíru a celulózy. Při používání chloru a chemikálií s obsahem chloru při bělení vláken reaguje část chloru s organickou hmotou za vzniku chlorovaných organických látek, které mohou být následně vypouštěny s vyčištěnými odpadními vodami a stanoveny jako látky AOX. Významným zdrojem stejných sloučenin v odpadech jsou pak spalovny odpadů, kde se spaluje značné množství látek s obsahem chlóru a bromu.

Menší množství AOX vzniká také během běžného chlorování pitné vody, vody pro bazény, chladících vod a užitkové vody v prádelnách. Jiným hlavním zdrojem úniků AOX jsou odpadní vody ze všech průmyslových objektů, ve kterých se vyrábějí nebo používají látky s obsahem chlóru a bromu (chemický půrmysl, povrchová úprava kovů, odpadový průmysl, tiskárny, úrava a čištění textilu atd.). V roce 2013 byly v ČR nahlášeny úniky AOX do vody ve výši 46 tun, do odpadních vod pak bylo nadlimitně vypuštěno přes 20 tun těchto látek.

Neexistuje žádný přímý vztah mezi hodnotou AOX a toxicitou. Některé z chlorovaných chemikálií určených jako AOX jsou toxické pro ryby a ostatní vodní organizmy i při nízkých koncentracích. Nadměrné působení chemikálií z této různorodé skupiny může působit na zdraví, přičemž dopady závisí na jednotlivých konkrétních chemikáliích. Protože se jedná o poměrně širokou skupinu látek, je těžké jejich dopady na lidské zdraví a na zvířata blíže specifikovat. Mnohé z látek spadajících do skupiny AOX jsou stálé a mají tendenci se akumulovat v organismech (řadí se tedy k tzv. perzistentním organickým látkám). Ve značné části takto stálých sloučenin figurují halogeny (chlór, brom a fluor).

Čtěte také: Kompostování krok za krokem

Obr. 1: Obrázek převzatý z práce japonských vědců M. Kawana et al. (1998) ukazuje podíl dioxinů (PCDD/PCDF) a polychlorovaných naftalenů (PCN) na celkovém obsahu extrahovatelných halogenovaných organických látek obsažených ve zbytcích po spalování odpadů (popelu a popílku). Je vidět, že dioxiny a PCN tvoří jen malou část a zbývající látky zůstávají velká neznámá. Mohou jimi být další sloučeniny jako polychlorované bifenyly, hexachlorbenzen a celá řada dalších látek.

Pro hodnocení, zda povrchová voda vyhovuje užívání pro úpravu na vodu pitnou, se využijí rovněž ustanovení vyhlášky č. NEK-RP: norma environmentálni kvality vyjádřená jako celoroční průměrná hodnota. Není-li uvedeno jinak, použije se na celkovou koncentraci všech izomerů.

Limity koncentrací AOX

Hodnoty přípustných koncentrací platí podle Prováděcího rozhodnutí Komise o BAT 2014/687/EU pro závody na výrobu buničiny, papíru a lepenky. Hodnota přípustné koncentrace je vyjádřena jako roční průměr. Hodnoty přípustných koncentrací platí podle Prováděcího rozhodnutí Komise o BAT 2014/687/EU pro závody na výrobu papíru nebo lepenky při výrobní kapacitě větší než 20 t za den. Hodnoty přípustné koncentrace jsou vyjádřeny jako roční průměr.

Metody úpravy vody

V dnešní době jsou nejčastěji využívanými metodami úpravy vody koagulace a iontová výměna. Koagulace spočívá v přidání vhodného činidla (nejčastěji se používají železité či hlinité soli), které ve vodě hydrolyzuje a vytvoří sloučeninu, na kterou se poté sorbují nečistoty. K odstranění organických látek z vody lze také použít sorpční procesy. Používá se aktivní uhlí nebo sloučeniny na bázi hlinitokřemičitanů. Co se týče iontové výměny, většinou se používají iontoměniče ze speciální pryskyřice.

Organické a minerální látky v hnojivech

V souvislosti s výživou rostlin jste asi narazili na mnoho různých přívlastků - organické, minerální, zcela přírodní či bio. Tyto výrazy se používají celkem libovolně a občas v tom může být zmatek. Organické jsou látky živočišného a rostlinného původu. Tedy něco, co bylo (nebo stále je) živé. Organická substance je přitom i ropa, které má samozřejmě do kvalitního hnojiva hodně daleko.

Čtěte také: Škoda a emisní normy

Organické látky typicky obsahují ve svých molekulách uhlík a vodík. A hned tu máme i zdroj určitého zmatku, protože pojem "Organic" je v angličtině výrazem pro to, čemu v Evropě říkáme "Bio" - tedy certifikované produkty ekologického zemědělství. Organické hnojivo přitom ale nemusí být certifikované "Bio" hnojivo. Aby toho nebylo málo, organické sloučeniny mohou být produkovány člověkem chemickou cestou, např. močovina nebo organické kyseliny.

Minerální látky jsou obvykle přírodního původu, ale většinou nejde o látky organické. Minerály samozřejmě mohou vznikat z odumřelých rostliny a živočichů. Například vápence, což jsou pradávné sedimenty mořských korálů nebo mušlí. Co se týká pěstování rostlin, minerální hnojiva patří mezi nejběžnější. Jde třeba o fosfáty, které se přidávají do zemědělské půdy. Mezi minerální hnojiva patří i většina tekutých směsí pro pěstování v rašelinových substrátech (CANNA TERRA), kokosu nebo hydroponii.

Pro nás znamená přírodní především to, co nebylo vyrobeno člověkem, ale má to původ v přírodě. Sem patří většina organických látek, ale i minerálních. Pojem přírodní není nijak přesně specifikován a může být proto zavádějící. Přírodní hnojivo může být kompost, ale klidně i ledek, který se dříve hojně těžil. Jinými slovy jde o umělý produkt, tedy vyrobený člověkem, který není přírodní.

Přitom ale může jít o identickou sloučeninu, která se nachází v přírodě. Jak už jsme uvedli výše, člověk vyrábí organické kyseliny a další látky identické s těmi přírodními, např. vitamíny. Mohli byste si myslet, že když použijete slepičince nebo kravský hnůj jako hnojivo, je to opravdu to nejlepší, co rostlinám můžete dát. Proč se tedy vyrábí tekutá organická hnojiva, jako je BIOCANNA? Má to několik dobrých důvodů. Nejdříve se asi shodneme, že hnůj je velmi nepraktické hnojivo při indoor pěstování.

Podstatný faktor je složení. U kvalitního tekutého organického hnojiva máte jistotu, že rostlinám dáváte vše potřebné v optimálním poměru. Toho s hnojem ani guanem dosáhnout nelze, protože jejich složení je proměnlivé a dostupnost živin silně ovlivňují i podmínky v půdě. Rostliny v kvalitním vzdušném substrátu jako je BIOCANNA Terra Plus hnojené tekutým organickým hnojivem podle doporučených tabulek porostou rychleji, než rostliny v běžné zemině s hnojem.

Další z podstatných aspektů je čistota živočišného hnoje. Pokud nepochází z Bio chovu, mohou v něm být zbytky všemožných látek, od antibiotik přes hormony až po pesticidy. U certifikovaných Bio hnojiv máte jistotu, že všechny výchozí suroviny jsou také "Bio" a lze je použít i pro kontrolované ekologické zemědělství. Naštěstí už dlouho existují zákony a organizace, které certifikují součásti a procesy organických systémů a programů. To zaručuje, že spotřebitel dostane, co očekává. Organizace jako OMRI (Organic Materials Review Institute) a Evropská kontrolní unie analyzují produkty, vstupní suroviny a postupy. Na základě toho pak udělují certifikaci.

Půdní organická hmota

Důležitou součástí každé půdy jsou organické látky, které souhrnně nazýváme půdní organická hmota. Půdní organická hmota je vedle minerálních látek základem pevné složky půdy. V našich podmínkách obsahují půdy ve svrchní vrstvě nebo ornici nejčastěji několik hmotnostních procent organických látek. Na kilogram suché půdy tak připadá kolem 20 - 50 g organických látek a na každý metr čtvereční (podle půdy a její hloubky) asi 4 - 50 kg. Výjimkou jsou organické půdy, rašeliny a podobné substráty obsahující i přes 20 hmotnostních procent organické hmoty.

Půdní organickou hmotu tvoří jednak živé půdní organismy, jednak organické sloučeniny a látky v různém stupni rozkladu a nové syntézy včetně humusových látek. Nejdůležitějším zdrojem půdní organické hmoty jsou organismy, a to ještě za svého života a pak po odumření. Hlavním prvkem biomasy i organických látek je uhlík. Změřit obsah organické hmoty v půdě není jednoduché, proto se zpravidla zjišťoval obsah organického C spálením (žíháním) půdy při dohodnuté teplotě 550 °C.

Nověji se měří obsah organického C s využitím moderních přístrojů a analytických metod. Přibližný obsah organické hmoty v půdě se získá vynásobením obsahu celkového organického uhlíku koeficientem 1,724, který byl určen podle průměrného obsahu C v organické hmotě. V přepočtu na prvek uhlík obsahují půdy zhruba 2 - 30 kg C na metr čtvereční půdní plochy; v některých půdách je ovšem navíc mnoho uhlíku vázáno v uhličitanech.

Zdroje a složení biomasy

Zdrojem půdní organické hmoty jsou organismy; v ekologii se těmto „původcům“ látek a energie říká primární producenti. Kvantitativně největší skupinou primárních producentů suchozemských ekosystémů jsou rostliny, ovšem v některých specifických případech jsou velmi důležité řasy (např. v povrchové krustě vyvíjející se půdy) a ve všech půdách žijí také autotrofní mikroorganismy patřící do domén bakterie a archea.

Na primárních producentech, na jejich produkci organických látek, závisí existence všech ostatních organismů včetně živočichů a člověka, ale také velké většiny bakterií a archeí, všech hub atd. Stejně jako v globálním měřítku, i ve většině půd mají jako zdroj organických látek největší význam rostliny, jejich opad, kořenové výměšky (exsudáty) a zbytky. Proto je množství organických látek vstupujících do půdy v přirozeném prostředí závislé především na klimatických podmínkách a na vegetaci.

Zatímco přísun biomasy z nadzemních částí rostlin je relativně dobře popsán a stanoven (u zemědělských plodin jej tvoří tzv. posklizňové zbytky), přísun organických látek ve formě odumřelých buněk kořenů a kořenových výměšků za života rostliny je ve většině případů málo známý. Odhaduje se nicméně, že se takto do půdy dostává průměrně asi 20 - 50 % uhlíku z organických sloučenin vytvořených rostlinami ve fotosyntéze - z toho plyne, že do půdy proudí z rostlin obrovské množství organických látek.

Pro lepší představu tohoto množství si uveďme názorný příklad. Uvažujeme-li hektarový výnos pšenice 6,0 t zrna a 3,5 t slámy, další cca 1,5 t biomasy připadá na biomasu kořenů (u jiných rostlin může být biomasa kořenů stejná nebo i větší, než je biomasa nadzemních částí, pšenice je pochopitelně vyšlechtěná na maximální biomasu zrna). Čistá primární produkce je tedy 6 + 3,5 + 1,5 = 11 t/ha organických látek. Ještě za života rostlin se prodýchalo cca 5 t/ha a uvolnilo do půdy jako kořenové exsudáty a buňky z kořenů dalších 5 - 6 t/ha.

Kořenové výměšky jsou nejčastěji dobře rozložitelné látky a zahrnují jednoduché cukry, aminokyseliny, organické kyseliny a další látky; většina jich slouží jako „potrava“, tedy zdroj energie a živin, mikroorganismům v okolí kořenů. Rostliny formou kořenových exsudátů podporují společenstva půdních organismů, která jim „na oplátku“ poskytují vodu a živiny, jak je velmi dobře prozkoumáno u symbiózy rostlin a mykorhizních hub. Podobné složky biomasy jsou ovšem obsaženy i ve tkáních všech rostlinných orgánů, a to např. ve formě jednoduchých cukrů produkovaných fotosyntézou a sloužících jako zdroj energie i jako základní složka pro tvorbu strukturních látek.

Tyto strukturní látky, z nichž se vytváří např. stěny buněk, a dále i látky zásobní jsou chemicky mnohem složitější, často tvoří velké molekuly (makromolekuly) a jiné složité struktury v rostlinách i živočiších, a proto mnohem hůře podléhají rozkladu než látky jednoduché; patří k nim např. lignin, celulóza, vosky, tuky aj.

Organická hmota umožňuje zadržení vody a živin, dočasně vázané živiny a další prospěšné látky postupně uvolňuje. Organická hmota napomáhá tvorbě a stabilizaci půdních agregátů a tím také k tvorbě struktury půdy, organická hmota přímo i nepřímo ovlivňuje fyzikální a chemické vlastnosti půdy, a jak jsme uvedli výše, je nutná pro biologické procesy. Tyto funkce půdní organické hmoty a její význam pro půdu a plodiny jsou v této obecné formě dobře známé a všeobecně akceptované.

Obsah organického uhlíku v půdách

Medián obsahu Cox v našich půdách činí 1,53 - 2,17 hmot. %, přičemž pro ornou půdu platí hodnota 1,55 hmot. % (Komprsová, 2018). Kubát a kol. (2008) v unikátní studii uvádí na základě údajů z 600 lokalit pokusů i běžných půd, že ve většině (85 %) orných půd je průměrný obsah 1 - 2 hmot. % organického C, dále 0,1 - 0,2 hmot. % organického N a průměrný poměr C:N je v intervalu 8,5 - 10,5.

Nehnojené kontrolní varianty polních pokusů měly obsah organického C v rozmezí 0,95 - 1,80 hmot. % C (podle typu půdy, lokality atd.). Vliv organického hnojení hnojem byl ve všech případech pozitivní a po desítkách let sledování vedl ke zvýšení o 0,1 - 0,2 hmot. % C, tedy o 5 - 25 % v porovnání s nehnojenou kontrolou. Kombinace optimálního hnojení hnojem a střední dávky NPK vedla k nárůstu o 0,06 až 0,32 hmot. % C (podle půdy, lokality atd.).

Samotné údaje o obsahu organického uhlíku v půdách ale neumožňují posoudit, zda je tento obsah optimální, dobrý nebo špatný, neboť každá půda je jiná, má za sebou dlouhý individuální vývoj a je využívána specifickým způsobem. Proto neexistuje obecný optimální obsah C v půdě. Bez ohledu na toto omezení je nicméně zcela zřejmé, že nedostatečné hnojení našic...

Tabulka: Zdroje organických látek pro zemědělské půdy

Tabulka 1. Zdroje organických látek pro zemědělské půdy, obsah organických látek a organického uhlíku (číselné údaje jsou samozřejmě přibližné a platí při intenzivní zemědělské výrobě, hodně také závisí na místních podmínkách; obsah se snižuje při nižší intenzitě hnojení a výroby).

tags: #zdroje #organických #sloučenin #v #přírodě

Oblíbené příspěvky:

• Důsledky klimatické nouze v Česku
• Definice a význam interakčních prvků
• Jak napojit splachovač na odpad vany
• Definice ochrany přírody v českém právu
• Účetnictví svozu odpadu