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