Ekotoxikologie a znečištění
Transkript
Ekotoxikologie a znečištění
8. ročník (2013/14) 5. sada Ekotoxikologie Termín odevzdání 4. sady: 23. března 2014 http://keks.math.muni.cz Milí KEKSí řešitelé, nová sada je na světě. Je to sada trochu k zamyšlení. O tom, co nechtěného po nás – po lidech – v prostředí zůstává. Ať je pro vás inspirací. Několik slov úvodem: Ekotoxikologie a znečištění Lukáš Chrást Znečištění životního prostředí je velmi žhavé téma, kterému se věnuje po světě nespočet lidí a organizací. Dá se říct, že konečně si lidé začali uvědomovat, že planeta je jenom jedna a když si ji zaneřádíme, novou už nedostaneme. Kéž by si to uvědomili všichni a začali se podle toho chovat, ale to bychom už chtěli asi moc… Tématem této sady je ekotoxikologie. Tato vědní disciplína se zabývá různými typy polutantů v životním prostředí, jejich vlivy na organizmy a možností monitorování úrovně znečistění. V neposlední řadě sem patří i metody likvidace takových látek nebo aspoň omezení jejich výskytu. Některé skupiny látek, které považujeme za polutanty, v přírodě přirozeně vznikají. Nejčastějšími přírodními producenty „polutantů“ jsou požáry nebo sopečné erupce. Přesto si nemyslím, že bychom mohli přírodu obviňovat, protože velká část těchto látek vstupuje do koloběhu prvků a jako taková není zodpovědná za současný stav životního prostředí. Hlavním viníkem je, jak už to často bývá, člověk. Od dob průmyslové revoluce, kdy se naučil využívat fosilní paliva, se anorganické a po nějaké době i organické polutanty dostaly na takovou úroveň, s jakou si přirozené přírodní procesy již nedokáží poradit. A přidáváme stále další. Oxidy síry, sloučeniny obsahující těžké kovy, fosfáty z pracích prášků podporující výskyt sinic a eutrofizaci sladkých vod… To je jen špička ledovce. IPN Podpora technických a přírodovědných oborů Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 1 Mnohem větší problém ale vidím v organických polutantech. V přírodě se vyskytuje obrovská škála organických sloučenin, ostatně bez nich by život nebyl dost dobře možný. Lidé se ale s rozvojem průmyslové organické syntézy naučili vytvářet extrémní podmínky, které jsou přírodě cizí, aby obešli energetické bariéry chemických reakcí a posunuli rovnováhu ve směru produktů. Tím začala produkce látek, které se v přírodě běžně nevyskytují, protože jim v jejich vzniku brání vlastní fyzikálně-chemické a strukturní vlastnosti. Není to nakonec přírodní pojistka? Organickými polutanty se zabývá jeden z úkolů, které na Vás čekají. Stejně tak se zaměříte i na problém hnojiv a jejich vlivu na životní prostředí, zahloubáte se do aktuální problematiky reziduí hormonální antikoncepce ve vodách, podíváte se, jak je možné využít organizmy při likvidaci znečištění životního prostředí a čeká na Vás i oblíbená radiace. A na konec bonusoví aligátoři☺ Úkol č. 1 (20 bodů) …nejsi to ty, je to jen chemie. Lukáš Chrást V tomto úkolu se zaměříme na organické polutanty v životním prostředí. Drtivá většina organických látek, které se dostávají do životního prostředí v souvislosti s lidskou průmyslovou činností, jsou sloučeniny vysoce toxické a nebezpečné. Hlavní problém je, že tyto látky nejsou přírodě vlastní a tudíž neexistují metabolické dráhy, díky nimž by mohly organizmy polutanty rozkládat. Dochází tak ke kumulaci těchto látek v prostředí, v horším případě jsou metabolizovány na sloučeniny s ještě větší toxicitou, než jakou vykazovala původní látka. Vaším úkolem bude najít informace o třech vybraných organických polutantech, které jsou z Vašeho pohledu významné. Při sepisování a hledání informací byste si měli odpovědět na několik otázek. Jaká je struktura těchto látek? S jakou lidskou činností je jejich výskyt v životním prostředí spojen? Má expozice organizmů této látce nějaký negativní vliv a jaký? Znáte nějaké firmy v ČR nebo jinde ve světě, které jsou známé produkcí takových látek? Máme v naší republice místa kontaminovaná těmito sloučeninami? Ti odvážnější z Vás si mohou dovolit vymyslet zlepšení současného stavu. Jak byste nahradili takové látky v průmyslu? Napadá Vás, jak se organických polutantů v životním prostředí zbavit? IPN Podpora technických a přírodovědných oborů Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 2 Úkol č. 2 (20 bodů) Hnojiva a jejich účinky na životní prostředí Mária Běhalová Hnojiva dodávají rostlinám potřebné živiny, na druhou stranu mohou mít negativní vliv na životní prostředí. Pokuste se vžít do role zemědělců, kteří se rozhodují, jakým způsobem budou hnojit. Chtějí se nejen dobře postarat o svoje plodiny, ale také být šetrní k životnímu prostředí. Svoje rozhodnutí zdůvodněte. Vyjmenujte několik negativních vlivů hnojiv. Úkol č. 3 (20 bodů) Hormonální akvárium Terka Růžičková Jedním ze zákeřnějších polutantů ovlivňujících životní prostředí jsou farmaceutika. Mezi hlavní léky dostávající se ve větší míře do přírody patří hormonální antikoncepce. Je to neuvěřitelné, ale je tomu už padesát let co se s ní můžeme potkat. Jaké jsou dopady jejího používání? Popište cestu, kterou farmaceutikum urazí od chvíle použití do okamžiku, kdy se dostane do volné přírody. Zaměřte se také na látky, které dělají ČOV problém (nedokáží je zachytit), dostávají se tak do volné přírody a tam škodí. Stačí, když vyjmenujete tři a popíšete je. V další části se zaměřte na samotný dopad farmaceutik. Které organismy reagují na tyto cizí látky v přírodě a jak? Opět stačí vypsat tři příklady. Úkol č. 4 (20 bodů) Odkaz Marie Curie-Skłodowské Lukáš Chrást Tématem tohoto úkolu bude kamarádka radiace. Od doby prvního popsání principů radioaktivity uplynulo více než 100 let a radiace je čím dál více diskutované téma. Jak je to s ní ale doopravdy? Je možné věřit všemu, co se objevuje v médiích a čím nás masírují nejrůznější aktivisté? Na to se zaměříme v aktuálním úkolu. Co je vlastně radiace, jak vzniká a jak se měří? Jaké přírodní zdroje radioaktivity a přirozené zářiče se vyskytují? Můžeme radioaktivitu využívat v náš prospěch a jak? Co může způsobit vystavení organizmů větším dávkám radioaktivního záření? Jsou organizmy, které jsou proti radiaci odolné? Kde je můžeme najít? Znáte nějaké jaderné katastrofy posledních desetiletí? Kdy a proč se staly, můžeme se v budoucnu proti nim nějak chránit? IPN Podpora technických a přírodovědných oborů Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 3 Úkol č. 5 (20 bodů) Bioremediace Mária Běhalová Procesem bioremediace se rozumí rozklad toxických látek působením bakterií na méně nebezpečné produkty. Jakými technologiemi se může bioremediace provádět? Popište vlastními slovy jejich principy. Uveďte příklad, kdy je vhodné tento proces využít. Úkol č. 6 (15 bodů) Bonus: Utopení aligátoři Jana malunka Procházková Příběh jako z detektivky. Utopení aligátoři. Symptomy otravy neurotoxinem, ale žádné stopy jedu v těle. To je skutečná událost z jezera Griffin. Několik let trvalo vědcům, než nalezli příčiny hromadného úhynu vodních predátorů v americkém jezeře v letech 1998-2003. (např. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20218498) Vaším bonusovým úkolem bude najít a popsat alespoň jeden podobně zamotaný příběh (který by dal zabrat leckterému detektivovi) s toxikantem na počátku, popisující složité mechanismy působení toxické látky v ekosystému. Aktivita je realizována v rámci veřejné zakázky Pilotní ověření systému popularizace technických a přírodovědných oborů vytvářením vazeb vysokých škol na školy nižších stupňů, která je součástí IPN Podpora technických a přírodovědných oborů (PTPO), reg. č. CZ.1.07/4.2.00/06.005 . Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. IPN Podpora technických a přírodovědných oborů Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 4