Stručná charakteristika
Baryum (Ba) je měkký a lehký kov alkalických zemin. V zemské kůře není vzácný (15. místo), v čisté formě se ale přirozeně nevyskytuje. Tvoří jen barnaté sloučeniny (Ba+2), nejčastěji se vyskytuje ve formě barytu (BaSO4). Sloučeniny Ba nachází v lidské společnosti relativně bohaté uplatnění. Ba je používáno při výrobě chemikálií (chlor, stabilizátory PVC), léčiv, elektroniky, mazadel, svářečských slitin, barev a pigmentů, v pyrotechnických efektech, ve sklářském i metalurgickém průmyslu aj. Ba je přirozenou součástí životního prostředí. Významné antropogenní zdroje Ba jsou především těžařský, metalurgický a chemický průmysl. Osud Ba závisí na charakteru barnaté sloučeniny. Ve vodě málo rozpustné sloučeniny zůstávají v prostředí relativně dlouhou dobu, dobře rozpustné sloučeniny se rychle mění na baryt, popřípadě witherit (BaCO3). U Ba není popsána bioakumulace. Riziko představují rozpustné sloučeniny Ba. V malých dávkách působí jako svalový stimulant, ve větším množství působí neurotoxicky, poškozují kardiovaskulární systém, způsobuje třes, slabost, případně paralýzu. Při vdechování poškozuje horní i dolní cesty dýchací. Chronická otrava Ba se projevuje slabostí, hubnutím, záněty ústní sliznice, průjmy, hypertenzí, vypadáváním vlasů a zánětem spojivek.
Podrobná charakteristika
Barium (Ba) je měkký a lehký kov alkalických zemin. Poprvé byl izolován koncem 18. století. Ba je vysoce reaktivním prvkem, na vzduchu rychle oxiduje. V zemské kůře je Ba relativně hojně, jeho klark 390 g/t (ppm) jej řadí na 15. místo (podle Trebichavského et al. 1998; na 14. místo podle Wikipedie). Ve sloučeninách se vyskytuje jen s oxidačním číslem +2. Čisté Ba se přirozeně v přírodě nevyskytuje, nejběžnější i ekonomicky nejvýznamnější rudou Ba je baryt (BaSO4). Jako příměs se Ba může nacházet i v živcích, slídách, pyroxenech, amfibolech, apatitu a kalcitu.
Oblasti využití barya jsou celkem vyjmenovány v kapitole o jeho účincích na zdraví lidí a zvířat, v části popisující vystavení pracovníků jeho působení. Páry Ba se používají jako redukční činidlo při přípravě neptunia i některých dalších transuranů. Ba také slouží k ochranným nátěrům proti RTG a radioaktivnímu záření.
Světová spotřeba barya se v polovině devadesátých let minulého století odhadovala na 3,5 milionu t, zatímco spotřeba v ČR v roce 1995 činila 13,3 tisíce t (Trebichavský et al. 1998). V Roce 2014 pak bylo celosvětově vytěženo přes 8,6 milionu tun Ba. Největším producentem byla s 4,1 miliony tun opět Čína.
České republice se tento minerál těžil na více místech do roku 1992 (Trebichavský et al. 1998). Dnes se jeho potřeba pokrývá dovozem; do ČR bylo v roce 2013 dovezeno 6 574 t barytu. V současnosti jsou v ČR evidovaná tři „spící“ ložiska barytu: Běstvina, Bouhousová a Křižanovice. Všechna v Pardubickém kraji.
Účinky na zdraví lidí a zvířat
V lidském organismu je baryum obsaženo průměrně v 0,23 mg/kg tělesné váhy. Na jeho biologické funkci se zatím vědci zcela neshodli, i když ho někteří řadí k tzv. pravděpodobně esenciálním prvkům.
K akutním otravám baryem dochází relativně často především požitím jeho rozpustných sloučenin. Příznaky: dráždění trávicího ústrojí, slinění, zvracení, krvácení trávicího ústrojí, působí na nervový systém a na buňky kosterního a srdečního svalstva, třes, dýchací potíže, bolesti v celém těle, později pak cyanóza, vznik obrn, poškození jater až k selhání srdce. Oxid, hydroxid a chlorid barya vyvolávají vyrážky a mohou těžce poškodit oči. Zhruba stejně toxický je dusičnan barnatý, méně pak sirník (působí leptavě) a fluorokřemičitan (Trebichavský et al. 1998). K otravě chloridem barnatým (v bezvodém stavu bílá krystalická látka) stačí asi 0,2 g. Smrtelná dávka je 0,8 až 2 g.
Chronická otrava baryem se projevuje slabostí, hubnutím, záněty ústní sliznice, průjmy, hypertenzí, vypadáváním vlasů a zánětem spojivek. Vdechováním prachových částic barya může dojít k zánětům průdušek a plic.
Toxickým účinkům barya byli anebo jsou vystaveni pracovníci ve výrobě chemikálií, při aplikaci kalírenských a popouštěcích solí v metalurgii, při sváření, ve výrobě aditiv do maziv a plastů (stabilizátory PVC), ve výrobě pyrotechnických materiálů, v různých sklářských provozech, při výrobě keramiky a elektrokeramiky, elektroniky, činidel, katalyzátorů, pigmentů, textilu, léčiv, louhu a chlóru, vitaminů, hormonů, pryže, pesticidů, hořčíku, zinku a india, při rafinaci cukru a v dalších oborech. Značným koncentracím barya jsou vystaveni například svářeči (2,2 – 6,2 mg/m3 – údaj pochází z konce 90. let – zdroj: Trebichavský et al. 1998).
Mimo lidi pracující ve vyjmenovaných oborech mohou být v omezené míře účinkům barya vystaveni také obyvatelé žijící v okolí těchto provozů, dále pak tepelných elektráren spalujících uhlí a spaloven odpadů. Podstatnější část příjmu barya do lidského těla jde ovšem potravní cestou, menší pak pitnou vodou a zlomek z ovzduší. Jeho denní příjem v ČR činil podle Trebichavského et al. (1998) 0,8 mg, z toho 0,605 mg potravou, 0,19 mg pitnou vodou a 0,005 vzduchem. Tento příjem byl pod odhadovaným celosvětovým průměrem 1,33 mg Ba/den.
Výskyt v životním prostředí
Zdroji barya v životním prostředí jsou jak matečné horniny, které ho obsahují, tak průmyslová činnost. Například uhelné elektrárny či spalovny odpadů jsou zdroji jeho úniků do ovzduší, ale jeho zdroji je také celá řada oborů vyjmenovaná v části věnované účinkům barya na zdraví lidí a na zvířata). Baryum je přítomno také v celé řadě odpadů – například v kalu uhličitanu barnatého, dále v odpadních kalírenských solích, v odpadech z těžby a úpravy barytu, elektrárenských popílcích a struskách anebo v odpadech z chemického průmyslu. (Trebichavský, J., D. Havrdová, et al., 1998).
O koncentracích barya není tolik dostupných údajů jako o jiných těžkých kovech. Trebichavský et al. (1998) uvádějí jako pozaďovou koncentraci v ovzduší 10=7 mg/m3. Průměrná koncentrace Ba ve sladkých vodách 0,050 mg/l. V říční vodě se jeho koncentrace pohybují mezi 0,009 – 0,15 mg/l v závislosti na horninovém prostředí, kterým řeka protéká. Zvýšené obsahy barya se objevují v termálních a zasolených vodách.
V různých půdách ČR se uvádějí koncentrace v rozmezí 214 – 7820 ppm (Trebichavský et al. 1998). Beneš a Pabianová (1987) stanovili pozaďové koncentrace Ba v půdách ČR na úrovni
V potravinách se koncentrace barya pohybují v setinách až jednotkách mg/kg.
Limity pro vodu
Balené kojenecké a pramenité vody:
baryum - 0,5 mg/l NMH podle vyhlášky 275/2004 Sb.
Balené přírodní minerální vody:
baryum - 1 mg/l NMH podle vyhlášky 275/2004 Sb.
NMH = nejvyšší mezní hodnota
Povrchové vody:
Podle vodního zákona (254/2001 Sb.) se baryum řadí mezi nebezpečné závadné látky.
Podle 401/2015 Sb. je norma environmentální kvality jako NEK-RP 180 μg/l.
NEK-RP: norma environmentálni kvality vyjádřená jako celoroční průměrná hodnota. Není-li uvedeno jinak, použije se na celkovou koncentraci všech izomerů. Pro každý daný útvar povrchových vod se použitím NEK-RP rozumí, že aritmetický průměr koncentrací naměřených v různých časech průběhu roku v žádném reprezentativním monitorovacím místě ve vodním útvaru nepřekračuje dotyčnou normu.
Podzemní voda:
2900 μg/l - hodnota indikátoru znečištění dle Věstníku MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1.
Odpadní vody:
Podle 401/2015 Sb.
23.1 Výroba skla a skleněných výrobků má baryum limit 5 mg/l nebo 3 mg/l (Hodnota přípustné koncentrace platí podle Prováděcího rozhodnutí Komise o BAT 2012/134/EU pro závody na výrobu skla, včetně skleněných vláken, o kapacitě tavení větší než 20 t za den a pro závody na tavení nerostných materiálů, včetně výroby nerostných vláken, o kapacitě větší než 20 t za den.).
25.61 Povrchová úprava a zušlechťování kovů: Tepelná úprava kovů, Smaltování, Lakování
baryum 2 mg/l
Limity pro půdu
Pro zemědělské půdy limit není stanoven.
Hodnoty indikátorů znečištění pro zeminy podle Metodického pokynu MŽP ČR (Věstník MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1).
Průmyslové plochy: 190 000 mg/kg sušiny, ostatní plochy: 15 000 mg/kg sušiny.
Vysvětlivky viz níže.
Výstražné symboly
R věty
R 20/21 - Zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůžíS věty
S 2 - Uchovávejte mimo dosah dětí, S 28 - Při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím .....(vhodnou kapalinu specifikuje výrobce)Limitní dávky
Testy akutní toxicity:
LC50 = 410 mg/l (48 hod) daphnia magna
LC50 = >530 mg/l (24 hod) daphnia magna
LC50 = 870 mg/l jelec jesen zlatý (leuciscus idus melatonus)
Vysvětlivky
1) Klark je průměrný obsah prvku v určitém prostředí (hornině, litosféře apod.). Klark koncentrace je poměrem obsahu prvku (klarku) v hornině k průměrnému obsahu (klarku) tohoto prvku v zemské kůře. Slouží zejména k vyjádření koncentrace prvků v ložiskách - např. je-li průměrná koncentrace cínu v zemské kůře 0, 004 % a v rudě činí 1 %, je klark koncentrace 250. (převzato z http://www.geology.cz/aplikace/encyklopedie/term.pl?klark, autorem tohoto hesla v geologické encyklopedii je Prof. Jan Petránek).
2) Vysvětlivky ke kritériím dle Metodického pokynu MŽP:
Překročení limitů kategorie A v zeminách (a podzemních vodách) se podle Metodického pokynu MŽP ze dne 3. 7. 1996 posuzuje jako znečištění příslušné složky životního prostředí vyjma oblastí s přirozeným vyšším obsahem sledovaných látek.
Překročení limitů B se posuzuje jako znečištění, které může mít negativní vliv na zdraví člověka a jednotlivé složky životního prostředí a které vyžaduje další opatření.
Překročení limitů C představuje znečištění, které může znamenat významné riziko ohrožení zdraví člověka a složek životního prostředí.Překročení limitu C zároveň vyžaduje dekontaminaci území pro daný účel.
Literatura
- Beneš, S. and J. Pabianová (1987). Přirozené obsahy, distribuce a klasifikace prvků v půdách. Praha, VŠZ.
- MŽP (2004). Baryum a jeho sloučeniny. Program na snížení znečištění povrchových vod nebezpečnými závadnými látkami a zvlášť nebezpečnými závadnými látkami. Část G: Programy pro jednotlivé relevantní nebezpečné látky. Praha, Ministerstvo životního prostředí ČR: 19.
- Trebichavský, J., D. Havrdová, et al. (1998). Škodliviny I. Toxické kovy. Kutná Hora, NSO.
