SUBSTANCJE CHEMICZNE ZANIECZYSZCZAJĄCE ŚRODOWISKO
Z punktu widzenia zagrożenia środowiska gruntowo-wodnego, niebezpieczne są zarówno składowiska odpadów przemysłowych aktualnie eksploatowane, jak również składowiska historyczne, możliwe do identyfikacji na podstawie studiów literaturowych materiałów archiwalnych. Istotne w tym aspekcie jest uwzględnienie specyfiki Zakładów Chemicznych „ZACHEM” S.A. w Bydgoszczy, zarówno pod względem asortymentu produkcji, jak również stosowanych metod technologicznych. Analizując skład chemiczny profilu produkcyjnego Zakładów, można dostrzec silną więź pomiędzy rodzajem produkcji, a zanieczyszczeniami przedostającymi się do środowiska gruntowo-wodnego, w tym w szczególności do wód podziemnych czwartorzędowego piętra wodonośnego.
Dla środowiska gruntowo-wodnego w rejonie kompleksu składowisk odpadów „Zielona” wyróżniono 6 grup substancji potencjalnie zanieczyszczających:
-
fenol, wraz z pochodnymi związku oraz produktami rozpadu w środowisku wodnym,
-
chlorofenole, związane z produkcją związków grzybobójczych oraz w mniejszej skali środków chwasto- i owadobójczych,
-
pak pofenolowy, (tj. odpad bezpostaciowy) związany bezpośrednio z produkcją fenolu oraz kleju Rezokol (żywicy fenolowo-formaldehydowej),
-
siarczyn sodu, będący odpadem z produkcji fenolu, a w związku z tym silnie zanieczyszczony tą substancją organiczną,
-
glikole, których pochodzenie związane jest z odpadami surowców poprodukcyjnych lub z wymienników ciepła,
-
barwniki i półprodukty barwnikarskie, związane bezpośrednio z produkcją pigmentów i barwników na terenie Zakładów; do grupy tej zalicza się przede wszystkim takie substancje jak anilina i chloroanilina.
O przynależności do danej grupy decydowały takie aspekty jak: (1) produkty pierwotne, wraz z pochodnymi i odpadami produkcyjnymi oraz (2) zbliżona budowa wewnętrzna związków chemicznych, warunkująca zachowanie substancji w warstwie wodonośnej. Z tych wszystkich substancji chemicznych, największą część zanieczyszczenia organicznego środowiska gruntowo-wodnego w rejonie kompleksu składowisk odpadów „Zielona” stanowi fenol.
Fenol to inaczej hydroksybenzen (C6H5OH), który jest najprostszym związkiem z grupy fenoli, czyli związków organicznych zawierających grupy hydroksylowe (OH-) związane bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym.
Substancja ta występuje w postaci białej lub bezbarwnej substancji krystalicznej, bądź blado różowego płynu, które brązowieją pod wpływem działania powietrza atmosferycznego. Charakteryzuje się słodkim, smolistym smakiem i zapachem, a w powietrzu zapach ten jest wyczuwalny już przy stężeniu 9,5 do 16 ppb (cząsteczek na miliard!), natomiast w wodzie smak fenolu wyczuwalny jest nawet poniżej stężenia 2 ppb (cząsteczek na miliard!).
Rozpad fenolu w gruncie jest silnie zróżnicowany ze względu na panujące warunki utleniająco-redukcyjne. W lekko zasadowej glinie piaszczystej czas jego połowicznego rozpadu wynosi 4,1 dnia, natomiast dla kwaśnych glin wartość tego parametru wynosi 23 dni. Po upływie tego czasu w środowisku zostaje połowa masy zanieczyszczającego fenolu. Nie oznacza to jednak, że środowisko samooczyszcza się w okresie 3 tygodni. W przypadku kompleksu składowiska odpadów przemysłowych „Zielona” Zakładów Chemicznych „ZACHEM” S.A. w Bydgoszczy, pierwotna ilość zdeponowanego fenolu to kilkadziesiąt ton. Oznacza to, iż mimo stosunkowo krótkiego czasu połowicznego rozpadu fenol będzie obecny w wodach podziemnych w kolejnych latach, ponieważ nieprzerwanie zachodzi intensywny proces wymywania odpadu ze składowiska.
Fenol zdeponowany na obszarze kompleksu składowisk odpadów „Zielona” na terenie dawnych Zakładów Chemicznych „ZACHEM” S.A. w Bydgoszczy jest związany bezpośrednio z produkcją fenolu oraz produktów pośrednich takich jak kleje fenolowo-formaldehydowe. Zrekrystalizowany odpad zanieczyszczony fenolem, częściowo odsłonięty na składowisku stanowi realne zagrożenie dla zdrowia. Toksyczność fenolu jest duża. Przypuszcza się bowiem, że powoduje wady genetyczne i wywołuje mutacje genowe, a dawka śmiertelna badana na szczurach wynosi 340 mg/kg – przyjęcie doustne, 660 mg/kg kontakt przez skórę oraz stężenie powyżej 900 mg/m3 w powietrzu podczas inhalacji przez 8 godzin.
Prócz fenolu, który traktowany jest jako główne zanieczyszczenie o charakterze organicznym, jak wspomniano powyżej, wyróżniono także chlorofenole oraz glikole.
Chlorofenol (C6H5ClO) to najprostszy, dowolny związek chloroorganiczny fenolu, który zawiera jeden lub więcej kowalencyjnie związany atom chloru. Substancja występuje w formie bladobursztynowego płynu o lekko fenolowym zapachu. W powietrzu zapach jest wyczuwalny przy stężeniu 0,088 do 20 ppb (części na miliard), natomiast w wodzie smak wyczuwalny jest przy stężeniu 0,14 ppb. Chlorofenole stanowią zagrożenie dla zdrowia i życia organizmów (w tym człowieka) w związku z ich toksycznością. Działają rakotwórczo i mutanogennie, nawet przy małych stężeniach. Dlatego tak istotne jest monitorowanie ich stężeń w środowisku gruntowo-wodnym w bezpośrednim rejonie kompleksu składowisk odpadów „Zielona”.
Glikole lub diole wicynalne (R(OH)2) to chemiczne związki organiczne, alkohole zawierające grupy hydroksylowe przy sąsiadujących atomach węgla. Reaktywność glikoli zbliżona jest do innych alkoholi. W środowisku gruntowo-wodnym mogą występować, prócz postaci pierwotnej, w formie produktów reakcji. W przypadku syntezy glikoli cyklicznych powstają produkty trans- lub cis-, w zależności od wybranej metody. Utlenianie za pomocą KMnO4 lub OsO4 prowadzi do cis-dioli, a hydroliza epoksyzwiązków do trans-izomerów.
Potocznie nazwy glikol używa się również do określenia 1,2-dihydroksyetan (glikolu etylowego). Jest to najprostszy diol – alkohol polihydroksylowy. Substancja ta występuje w formie bezbarwnej, bezzapachowej gęstej cieczy o słodkawym posmaku.
Ciekawostka:
Fenol wykorzystywany jest jako środek chwastobójczy, grzybobójczy, bakteriobójczy lub detergent. Fenol jest związkiem silnie toksycznym. Działa bardzo niszcząco na drogi oddechowe i błony śluzowe. Może doprowadzić do obrzęku krtani, płuc i oskrzeli oraz do martwicy przewodu pokarmowego i jamy ustnej. Podczas II wojny światowej więźniów niemieckich obozów koncentracyjnych Auschwitz-Birkenau, Buchenwald oraz Dachau zabijano przez wstrzyknięcie fenolu bezpośrednio do komory serca. Tak zginęli między innymi: święty ojciec Maksymilian Kolbe, błogosławiony biskup Michał Kozal oraz 15-letnia dziewczynka Czesława Kwoka, tak zwane dziecko Zamojszczyzny.
Ciekawostka dla dzieci:
Czy pamiętasz z lekcji chemii, że duża część związków organicznych ma bardzo charakterystyczne zapachy? Chemiczne związki organiczne mogą pachnieć cukierkami, migdałami, czy owocami. Pamiętaj jednak, że mimo pięknego zapachu mogą być bardzo trujące i niebezpieczne!
Odniesienia do materiałów zewnętrznych:
-
Zintegrowana Platforma Edukacyjna. Platforma edukacyjna Ministerstwa Edukacji i Nauki. Zastosowanie węglowodorów aromatycznych a ich struktura.
-
D. Pierri (2021) - Actual decay of tetrachloroethene (PCE) and trichloroethene (TCE) in a highly contaminated shallow groundwater system
-
D. Pietrucin, M. Czop (2015) - Zanieczyszczenie wód podziemnych związkami chloroorganicznymi w rejonie składowiska odpadów przemysłowych „Zielona” w Bydgoszczy
-
D. Pietrucin, M. Czop, S. Borczak (2017) - Warunki występowania i migracji WWA w utworach czwartorzędowych w rejonie składowiska odpadów przemysłowych „Zielona” w Bydgoszczy