Пример D: Класифициране на опасността от разтворима метална сол: при бързо превръщане в околната среда чрез образуване на видове във водния стълб
Общ подход
Този пример е избран, за да:
-
илюстрира използването на информацията за окисляване на метала и полученото в резултат на това превръщане на металните йони във водния стълб при взимането на решения за класифициране;
-
предостави допълнителна информация, свързана с изпитването на умерено разтворими метални соли.
Металният йон, избран за този пример, Me(II), е нестабилен, когато неговите разтвори са изложени на въздух, и се окислява до Me(III), който след това образува познатата неразтворима, хидратирана, аморфна, желатинообразна утайка, Me(OH)3 (метален хидроксид). Възниква въпросът дали утайката метален хидроксид се образува достатъчно бързо, за да намали концентрацията на Me(II) и Me(III) йони до нива, под които няма причина за безпокойство за околната среда. Разглеждането на скоростите, при които Me(II) се окислява до Me(III), е от значение за този въпрос за доказването на бързо превръщане в околната среда.
Освен това, класифицирането на вещества, които предизвикват загриженост за водната среда, изисква оценка на токсичността за водната среда. Резултатите в този случай са оценени в съответствие със стандартните критерии за приемливост, които трябва да бъдат използвани при оценката на тази класификация.
Резултати
Оценка на бързото превръщане в околната среда:
Прегледът на научната литература за окисляването на метален сулфит показва следното: Метален сулфат реагира с кислород във вода до образуването на метален хидроксид (MeOH2), умерено неразтворим (Ksp = 1.6 x 10-14). Това от своя страна се подлага на по-нататъшно окисляване до образуването на метален хидроксид (MeOH3), който е силно неразтворим (Ksp = 1 x 10-36). Образуването на метален хидроксид при нива на рН над 5.0 ограничава присъствието на метални йони във водните системи. В седиментите металният хидроксид се очаква да доведе до обогатени концентрации на неразтворим метален сулфид.
Скоростта, при която разтвореният метален сулфат (Me++) се окислява до (Me+++) и образува утайка от метален хидроксид [Me(OH)3]:
-
е силно зависима от стойността на pH (100 пъти от pH 6 до 8);
-
намалява с увеличаването на йонната сила на водната среда (чистите води съдържат по-малко метални йони);
-
зависи до известна степен от анионите, които са налични в разтвора като сулфат и хлорид;
-
се увелича 10 пъти при повишаване на температурата с 15° C;
-
показва линейна зависимост от частичното налягане на кислород; и
-
зависи от началната концентрация на метален сулфат и показва линейна кинетика на реакция при натоварвания с Me(II) по-малки от ~50 микромола (~3 mg/l). При концентрации по-големи от 50 микромола, скоростите на реакция се увеличават с увеличаването на концентрацията на метален сулфат (около 4x за всеки порядък).
-
Въз основа на литературни данни и емпирична кинетика на реакциите може да се изчисли, че при ниска стойност на pH (най-лошия разумен сценарий) в среда според Указание за изпитване 203 на ОИСР (разредена до 10, съгласно Протокола за превръщане/разтваряне), времето на полуживот за окисляване на Me(II) е 11, 9 и 3.6 часа съответно за натоварвания с MeSO4 от 1, 10 и 100 mg/ с MeSO4. При висока стойност на pH реакцията се очаква да бъде кратка до 8 секунди. Бързото утаяване на металните йони от водните системи показва ниски „метални” концентрации, установени в повечето естествени водни системи (всички, с изключение на естествени води при много ниски стойности на pH (т.е. < pH 5.5)). При най-лошия разумен сценарий на ниско pH и ниска начална концентрация на MeSO4 от 1 mg/l, е изчислено, че се постига 70 % премахване от разтвора за 19 часа, а 90 % премахване ще бъде постигнато за 36 часа. Тъй като премахването на метален сулфат се дължи на реакцията с кислород във вода до образуването на силно неразтворим и неподлежащ на класифициране метален хидроксид и времето на полуживот за премахване на разтворимите видове е по-малко от 16 дни, това може да се счита за бързо превръщане във водния стълб, а веществото да се разглежда за целите на класифицирането като бързо разградимо.
В подкрепа на това са съобщени данни за бърза загуба на „метални йони” (и други метали) от водния стълб от експерименти в мезосреда на езеро (Пърч Лейк). Данните са представени като полувреме на живот като функция на времето, коефициента на разпределение и първата константа на устойчивост. Полувремето на живот на металните йони в мезосредата е изчислено приблизително на 11 дни при дадените условия. Данните са в подкрепа на това, че времето на полуживот е кратко и загубата от водния стълб може да бъде свързана както с образуването на метален хидроксид, така и със сорбцията на суспендирани частици, които се утаяват.
Токсичност за водната среда:
Референтните стойности на остра екотоксичност са в диапазона от 1 до 37 mg/l (вж. таблица). Две стойности за Daphnia magna са по-малко от 10 mg/l. Проведени са четири проучвания с Daphnia magna и средната геометрична стойност за този вид е 5.77 mg/l. Всички стойности за Риби са по-високи от 10 mg/l. Проучванията с водорасли не се считат за надеждни. Всички тези стойности се изразяват в mg/l Me, ако класифицирането се отнася конкретно до метален сулфат, от който най-често срещата форма е хептахидрат MeSO4.7H2O. Посочените числени референтни стойности за екотоксичност трябва да бъдат коригирани според таблицата по-долу и разглежданите видове, за да се изчисли токсичността въз основа на метален сулфат.
Вид химично вещество
|
Молекулно тегло
|
Съотношение
|
MeSO47H2O
|
278.0
|
4.978
|
MeSO4H2O
|
169.91
|
3.043
|
MeSO4
|
151.90
|
2.720
|
Me
|
55.84
|
1.0
|
Данните включват всички надеждни резултати на разположение за токсичност за водната среда на бинарен „метал” и всички наблюдавани токсични ефекти могат да бъдат свързани с Me йон, който би могъл да бъде в състояние на окисляване на Me(II) или Me(III).
Превръщането на референтните стойности на остра екотоксичност за металните йони в стойности, подходящи за MeSO4.7H2O, предполага диапазон на остра токсичност от 6.4 до 199 mg/l.
Таблица IV.7.1 Данните за остра токсичност, които се считат за надеждни за „метал”, са представени като mg/l Me.
Изпитвано
Вещество
|
Изпитван
организъм
|
Продължи-
телност
|
Крайни точки
|
L(E)C50
(mg Me L-1)
|
MeCl3.6H2O
|
Pimephales promelas
|
96 часа
|
Оцеляване
|
21.8
|
|
Lepomis macrochirus
|
96 часа
|
Оцеляване
|
20.3
|
MeSO4.7H2O
|
Oncorhynchus mykiss
|
96 часа
|
Оцеляване
|
16.6
|
Me2(SO4)3
|
Oncorhynchus mykiss
|
96 часа
|
Оцеляване
|
> 27.9
|
MeSO4
|
Daphnia pulex
|
24 часа
|
Обездвижване
|
36.9
|
MeSO4
|
Daphnia magna
|
24 часа
|
Обездвижване
|
17
|
MeCl3.6H2O
|
Daphnia pulex
|
48 часа
|
Обездвижване
|
12.9
|
Me2(SO4)3
|
Daphnia longispina
|
48 часа
|
Обездвижване
|
11.5
|
MeCl3.6H2O
|
Daphnia magna
|
48 часа
|
Обездвижване
|
9.6
|
MeSO4
|
Daphnia magna
|
24 часа
|
Обездвижване
|
5.25
|
MeSO4.7H2O
|
Daphnia magna
|
48 часа
|
Обездвижване
|
1.29
|
Таблица IV.7.2 Данните за хронична токсичност, които се считат за надеждни за „метал”, са представени като mg/l Me.
Изпитвано
Вещество
|
Изпитван
организъм
|
Продължи-телност
|
Крайни точки
|
NOEC/LOEC
(mg Me L-1)
|
Fe(OH)3
|
Salvelinus fontinalis
|
30 дни
|
Излюпване
Растеж
Оцеляване
|
>10.3
|
Fe(OH)3
|
Oncorhynchus kisuth
|
30 дни
|
Излюпване
Растеж
Оцеляване
|
>10.3
2.81/>10.3
>10.3
|
FeCl3.6H2O
|
Pimephales promelas
|
33 дни
|
Оцеляване
Дължина
Тегло
|
1.0/1.6 1.61/2.81
|
FeCl3.6H2O
|
Daphnia pulex
|
21 дни
|
Обездвижване
Общо потомство Размер на люпилото
|
2.51/5.01
0.63/1.26
1.26/2.51
|
FeCl3.6H2O
|
Daphnia magna
|
21 дни
|
Обездвижване
Възпроизвеждане
|
5.9 EC50
4.4 EC16
|
Класифициране за опасност за водната среда
Остра опасност: Не се класифицира.
Дългосрочна опасност: Не се класифицира.
Обосновка:
Остра токсичност за водната среда > 1 mg/l.
Тъй като всички стойности за хронична токсичност за водната среда са по-високи от 1 mg/l и възниква бързо превръщане до метален хидроксид посредством обичайните процеси в околната среда, не е оправдано класифициране
Елементи на етикета, основаващи се на класификацията:
Елемент
|
Код
|
GHS пиктограма
|
Няма
|
Сигнална дума
|
Няма
|
Предупреждение за опасност
|
Няма
|
Препоръка(и) за безопасност
|
Няма
|
Сподели с приятели: |