Amoniak vs. Oxid Uhličitý: Srovnání Vlivu na Ovzduší

Dospělý člověk spotřebuje denně kolem 15 kg vzduchu, z nichž se při klidném dýchání asi 1/2 kg kyslíku vstřebává do krve a je metabolizováno v těle. Ve srovnání s denní spotřebou přibližně 1,5 kg potravin a asi 2 l vody k pitným účelům je to značné množství. Člověk je až na výjimečné případy vždy odkázán na ovzduší, ve kterém se bezprostředně nachází bez možnosti jakéhokoliv výběru.

Dýchací systém je branou, jíž do organismu vstupují nejen plyny tvořící normální ovzduší, ale i plynné imise, které se dostanou do ovzduší jako znečišťující látky škodlivé až toxické pro organismus. Do organismu se dostávají tuhé imise (prach, popílek, saze) a mikroorganismy (baktérie, viry, spory plísní apod.). Při tom mají velký význam také fyzikální vlastnosti ovzduší (teplota, vlhkost, ionizace, barometrický tlak aj.).

Kromě stálých složek atmosféry se v něm nacházejí další komponenty přirozeného původu, jejichž koncentrace značně kolísají. Jsou to, vedle již zmíněné vodní páry, oxidy dusíku a ozón vznikající za bouří v elektrických výbojích, oxid siřičitý, fluorovodík a chlorovodík vulkanického původu, sulfan z výronů kyselého přírodního plynu, ze sopek nebo jako produkt činnosti sirných baktérií.

V atmosféře se mimo těchto přirozených složek vyskytují v různém množství další plynné příměsi, nebo příměsi kapalné či pevné, které jsou v poměrně nízkých koncentracích. Zatímco dusíku je v normálním ovzduší asi 78 objemových procent, kyslíku pak asi 20 %, je oxidu siřičitého, který se do ovzduší dostává např. s kouřovými emisemi ze spalování uhlí asi kolem 1 desetitisíciny objemového %.

Podle své chemické struktury mohou být značně jedovaté pro lidi, zvířata i rostliny. Částice menší než 10 μm se označují jako aerosol. Hmotnostně je jejich obsah ve vzduchu poměrně malý. Mají velký biologický význam. Za 24 hodin se jich dostane do dýchacího systému téměř 0,01 g, což je několik miliard částic, většinou menších než 1 μm, které infiltruji průdušinkami až do plicních sklípků.

Čtěte také: Amoniak v přírodě

Sloučeniny síry mají hlavně podobu oxidů SO2 a SO3, dále pak sulfanu a sirouhlíku. Ze sloučenin dusíku jsou nejvýznamnější jeho oxidy a amoniak. Oxidy dusíku vznikají při hoření za vysokých teplot, tedy především ve všech elektrárnách a teplárnách na fosilní paliva, a ve válcích pístových motorů. Mohou dráždit, po inhalaci se vstřebávají do krve za vzniku methemoglobinu, a jsou důležitým faktorem ve fotochemických reakcích.

Oxidy uhlíku CO2 a CO vznikají při úplném, resp. nedokonalém spalování uhlíkatých paliv (hlavně z automobilové dopravy). Vysoké koncentrace CO mohou být i na některých pracovištích, např. v kotelnách.

Jednoduché nové zařízení, které přijde na méně než 1 USD, by mohlo pomoci celosvětovému úsilí o snížení škodlivého znečištění ovzduší emisemi amoniaku. A zároveň zlepšit produkci potravin! Malý plastový nástroj navrhli brazilští vědci ve spolupráci s IAEA (Mezinárodní agentura pro atomovou energii) a FAO (Organizace OSN pro výživu a zemědělství). K otestování a potvrzení přesnosti a užitečnosti nástroje byly použity izotopové techniky.

Amoniak - sloučenina dusíku a vodíku, NH3, je jedním z hlavních vedlejších produktů zemědělství. Tento plyn může v atmosféře působit jako sekundární zdroj oxidu dusného (N2O), což je silný skleníkový plyn, který zhoršuje znečištění vody, způsobuje zdravotní problémy a může poškodit celé ekosystémy. N2O je jako skleníkový plyn 300× nebezpečnější než oxid uhličitý. V atmosféře zůstává déle než 120 let.

Pokud se hnojivo neaplikuje správně, může se až polovina dusíku z hnojiva uvolnit do atmosféry. Kromě ekologických to má také velké finanční důsledky. Pochopení této ztráty je zásadní pro vydávání doporučení zemědělcům, jak mají lépe řídit používání hnojiv - může jim to pomoci maximalizovat produktivitu. Znamená to rozšiřování živočišného průmyslu a rostoucí závislost na organických i syntetických dusíkatých hnojivech při výrobě potravin. To také znamená více emisí amoniaku. Očekává se, že tento trend bude pokračovat i v příštím desetiletí, což představuje nebezpečí pro zdraví lidí a životní prostředí.

Čtěte také: Indikátory fekálního znečištění vody

Odborníci v zemích, jako je Brazílie, hledají způsoby, jak změřit a zmírnit ztráty amoniaku do atmosféry. K dispozici je již mnoho sofistikovaných metod, jako jsou větrné tunely či mikrometeorologické techniky, ale jsou drahé a vyžadují provoz vysoce kvalifikovaných terénních techniků. „Měření a zmírňování tohoto procesu bylo v minulosti pracné, časově náročné a relativně drahé,“ uvedl Urquiaga. „Navržená nová technika je nákladově efektivní, rychlá a lze ji použít kdekoli.

Komora se vyrobí odstraněním dna velké plastové láhve a jeho připojením nad otevřené hrdlo láhve. Tím se chrání tenký proužek pěny, který vede podél vnitřku láhve od hrdla dolů až k malému plastovému kelímku ukotvenému do půdy třemi kovovými hroty. Pěna je nasycena kyselým roztokem, který zachycuje amoniak. Komora se umístí podél sledovaných rostlin nebo areálu hospodářských zvířat a každých 24 hodin se pěna vymění a převede do laboratoře k analýze.

Toto jedinečné a jednoduché zařízení a pokyny k jeho použití vyvinuli vědci ze Společné divize FAO / IAEA pro jaderné techniky v potravinářství a zemědělství, EMBRAPA a brazilského Agronomického institutu v Paraná (IAPAR). „Toto zařízení nám může zjistit ztráty amoniaku. Umožňuje vyhodnotit účinnost hnojení a podmínky pro to, aby dostatek dusíku zůstal v půdě pro zvýšení produktivity rostlin, zejména v méně úrodné půdě a půdě s nedostatkem dusíku. Zařízení slouží k přesnému měření ztrát amoniaku. Ve výsledném projektu pak budou navrženy další doplňkové zemědělské postupy ke snížení emisí skleníkových plynů.

Hlavním problémem takového jednoduchého zařízení byla spolehlivost jeho výsledků. K testování vědci použili izotopovou techniku. Do běžného hnojiva se přidá stopovač - stabilní izotop dusíku 15N, což umožní velmi přesně měřit množství amoniaku zachyceného v plastové komoře. Kolik amoniaku se uvolní, lze stanovit pomocí metody hmotnostní bilance dusíku. Množství dusíku v půdě se kontroluje v průběhu času.

Výsledky testů ukázaly, že i jednoduchá plastová komora je spolehlivá a vhodná pro sledování emisí amoniaku z organických a syntetických hnojiv používaných pro jednoleté a víceleté plodiny, jakož i pro množství dusíku z exkrementů vylučovaných hospodářskými zvířaty. Experti v šesti zemích - Brazílie, Chile, Kostarika, Etiopie, Írán a Pákistán - již tento nástroj začali používat.

Čtěte také: Vliv amoniaku na znečištění

Dusík hraje důležitou roli v růstu rostlin a fotosyntéze, procesu, kterým rostliny používají sluneční světlo k syntéze živin z oxidu uhličitého a vody. Dusík se často přidává do půdy ve formě hnojiva. V přírodě se vyskytuje většinou jako stabilní izotop 14N (99,6 %).

Pomocí hnojiv označených stabilními izotopy dusíku 15 - atomů s extra neutronem navíc ve srovnání s „normálním“ dusíkem 14N - mohou vědci sledovat cestu dusíku v půdě i v rostlinách a určit, jak účinně rostliny hnojivo přijímají, či jak a kde se dusík ztrácí. Tato technika samozřejmě pomáhá určit optimální množství hnojiva k použití.

V souvislosti s rostoucími problémy ve znečišťování atmosféře se tradičně používá název smog, často však nesprávně a v nevhodných souvislostech. Redukční typ smogu, tzv. londýnský smog, je směsí kouře, oxidů síry a dalších plynných spodin spalování uhlí při vysoké relativní vlhkosti vzduchu a je obvykle doprovázen hustou mlhou. Oxidační typ smogu, tzv. losangeleský, dnes označovaný jako letní smog, vzniká na základě zplodin spalování kapalných a plynných paliv a jeho vznik je spojován s masivním znečišťováním ovzduší výfukovými plyny automobilů.

V 70. a v 80. letech 20. století patřilo znečištění ovzduší v některých průmyslových oblastech naší republiky mezi nejhorší v Evropě. Po roce 1989 byla zavedena řada opatření ke snížení znečištění ovzduší zejména v energetice a dalších průmyslových odvětvích a díky tomu došlo k poklesu znečištění ovzduší řadou látek (SO2, prachovými částicemi, oxidy dusíku).

K zásadnímu poklesu emisí všech základních znečišťujících látek, a to o 50 % (NOx) až téměř 90 % (TZL, SO2), došlo v 90. letech. V současné době produkce celkových emisí stále mírně klesá, obavy ale vzbuzuje rostoucí trend emisí TZL a NOx z mobilních (zejména ze silniční dopravy) a malých zdrojů, tj. především z vytápění domácností.

I přes pokračující pokles emisí od roku 2000 koncentrace znečišťujících látek v ovzduší neklesají - lze zaznamenat spíše stagnaci nebo dokonce mírný růst koncentrací uvedených znečišťujících látek. Občasné výkyvy jsou dány především meteorologickými a rozptylovými podmínkami. V České republice patří mezi hlavní znečišťující látky ovzduší tuhé znečišťující látky (TZL), oxid siřičitý (SO2), oxidy dusíku (NOx), oxid uhelnatý (CO), těkavé organické látky (VOC), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) a amoniak (NH3).

K současným nejvýznamnějším zdrojům emisí patří výroba elektrické a tepelné energie (produkce SO2 a NOx), silniční doprava (produkce NOx, TZL a VOC) a vytápění domácností (produkce TZL a PAU).

Škodliviny v obytných budovách jsou buď produkovány přítomností člověka nebo mohou být přiváděny z venkovního prostředí. V následujícím textu je souhrn nejběžnějších škodlivin, které se vyskytují ve vnitřním a vnějším vzduchu.

Oxid uhličitý je nejběžnější škodlivinou ovzduší obytných budov. Jeho koncentrace jsou vždy vyšší v interiérech než ve venkovním prostředí. Zdrojem tohoto plynu je především člověk, jeho metabolismus, dýchací a termoregulační pochody. Také spalování pevných paliv je zdrojem oxidu uhličitého a vodní páry. Současně se zvyšující se koncentrací oxidu uhličitého se pak zvyšuje i množství vodní páry v ovzduší a tím i relativní vlhkost vzduchu.

Oxid uhelnatý je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, proto i životu nebezpečné zvyšování jeho koncentrací je lidskými smysly nepostřehnutelné. Hlavním zdrojem tohoto plynu ve vnitřním prostředí je nedokonalé spalování - kamna na pevná paliva, plynové spotřebiče bez odtahu, krby, nevětrané kuchyně s plynovým sporákem, ale také garáže v těsné blízkosti obytných prostor. Zemní plyn používaný ve většině domácností k vaření, vytápění nebo ohřevu teplé vody obsahuje 5 % oxidu uhelnatého. Významným zdrojem CO je také kouření tabákových výrobků.

Oxid dusičitý a oxid dusnatý se ve vnitřním prostředí mohou nacházet v koncentracích způsobující prokazatelný vliv na zdraví. Základním zdrojem oxidů dusíku jsou emise z automobilové dopravy a ze stacionárních zdrojů spalujících fosilní paliva. Zdrojem ve vnitřním prostředí je používání plynu pro vaření, vytápění a ohřev teplé vody.

Kamna na uhlí, kerosen a naftu jsou zdrojem oxidu siřičitého ve vnitřním prostředí, i když převažující komponentou jeho zvýšených koncentrací v bytech je venkovní ovzduší v oblastech s výskytem tepelných elektráren. Formaldehyd je plynná složka, jenž se ve vnitřním prostředí uvolňuje ze stavebních materiálů, kosmetických, čistících a desinfekčních prostředků, nábytku, podlahovin, koberců, tapet a laků. Je obsažen v mnoha mořidlech na dřevo. Formaldehyd je též produktem nedokonalého spalování paliv, tabákového dýmu a meziproduktem fotochemické oxidace uhlovodíku v atmosféře. Venkovní znečištění, zejména z dopravy, nemá na výslednou koncentraci ve vnitřním prostředí významný vliv.

Výsledná koncentrace formaldehydu v interiéru závisí značně na teplotě a vlhkosti, na stáří a množství nábytku. Jeho koncentrace jsou vysoké zejména tam, kde bylo použito ke konstrukci domu dřevotřískových desek nebo močovino-formaldehydové izolace. I po dvaceti letech se hodnoty mohou pohybovat kolem 300 μg.m-3. Koncentrace formaldehydu závisí především na stáří a množství nábytku v interiéru. Nejčastěji se pohybuje v rozmezí 29 - 60 μg.m-3.

Jsou to sloučeniny schopné za přítomnosti slunečního záření tvořit fotochemické oxidanty reakcí s oxidy dusíku. V naprosté většině jde o tzv. těkavé organické látky (VOC - volatile organic compound). Soubor těchto látek (bez formaldehydu) produkovaných v interiéru člověkem, stavebními materiály a dalšími zařízeními je označován TVOC (the Total of all Volatile Organic Compounds).

Hlavním zdrojem těkavých organických látek v interiérech je kouření, používané čistící prostředky, deodoranty, kosmetické přípravky, osvěžovače vzduchu, vonné oleje, nátěry, barvy a laky, koberce, podlahoviny, fungicidy, desinfekční, deratizační a desinsekční prostředky, rozpouštědla a lepidla při rozsáhlých rekonstrukcích místností či budov. V domácnostech jich lze identifikovat asi na 2000, v běžné domácnosti se jich vyskytuje okolo 50 a u řady z nich byly prokázány negativní zdravotní účinky. Odstranění organických chemických látek z ovzduší je možné pouze dostatečným větráním.

Představitelem pro hodnocení účinků polycyklických aromatických uhlovodíku na lidské zdraví je benzo(a)pyren. Vzniká nedokonalým spalováním fosilních paliv jak ve stacionárních tak i v mobilních zdrojích, ale také některé technologie jako je výroba koksu a železa. Ze stacionárních zdrojů jsou to především domácí topeniště, z mobilních zdrojů se jedná zejména o vznětové motory spalující naftu.

Azbest byl a je používán pro své výhodné protipožární a tepelně izolační vlastnosti. V průběhu užívání může docházet k mechanickému poškození povrchu výrobků a k uvolňování vláken azbestu do ovzduší. Hlavním emisním zdrojem suspendovaných částic je silniční doprava, vytápění domácností a výrobní procesy. Znečištění ovzduší suspendovanými částicemi je tudíž problémem zejména v dopravně a průmyslově zatížených oblastech, ale i v malých sídlech v zimním období, pokud domácnosti topí tuhými palivy.

Domácí prach představuje komplex pevných částic různé velikosti. Z hlediska původu jde o částice organické i anorganické. Částice nad 100 μm sedimentují velmi rychle a do dýchacích cest se prakticky nedostanou. Menší částice mohou být neustále přítomny v ovzduší jako aerosoly. Částice, jejichž velikost je mezi 10 a 100 μm, jsou většinou zachyceny v horních cestách dýchacích, částice menší než 10 μm pronikají do dolních partií dýchacích cest. Částice menší než 2,5 μm se dostávají až do plicních alveolů, jsou někdy nazývány respirabilními částicemi.

Přízemní ozon nemá v ovzduší svůj vlastní emisní zdroj. Vzniká v důsledku fotochemických reakcí svých prekurzorů, NOx a VOC. Tyto prekurzory jsou produkovány silniční dopravou (NOx i VOC), spalováním fosilních paliv (NOx) a používáním rozpouštědel (VOC). VOC jsou významně produkovány i přírodními zdroji, tj. lesními porosty.

Složitý chemismus ozonu, možnost jeho dálkového přenosu popř. přenosu jeho prekurzorů a vzniku ozonu na místech vzdálených od emisních zdrojů, kde nedochází k jeho zpětnému odbourávání oxidy dusíku, je důvodem překročení jeho limitu nad rozsáhlými oblastmi. Odéry (vůně, zápach) tvoří velmi složité organické plynné sloučeniny obsažené ve vzduchu. Působí velmi nepříznivě na stav prostředí a jsou častou příčinou zhoršení kvality vzduchu v místnostech. Vyskytují se v neměřitelných koncentracích, proto je objektivní monitorování a bilancování jejich aktuálně působících hodnot velmi náročné. Hodnocení jejich vlivu a bilancování se často převádí na procenta koncentrací CO2.

Radon je bezbarvý plyn, těžší než vzduch, bez chuti a zápachu. Vzniká v průběhu uran-radiové rozpadové řady a do domů se dostává z podloží, ze stavebních materiálů, z vody a se zemním plynem.

tags: #amoniak #vs #oxid #uhličitý #vliv #na

Oblíbené příspěvky:

• Zdravější život s filtry na vodu
• Ekologie a patriarcha Bartoloměj
• Složení a využití Leontýna
• Čištění granitových dřezů
• Letecká doprava vs. ostatní: CO2