Běžné zdroje oxidu dusného v ovzduší

Atmosféra je tvořena směsicí plynů, která se nazývá vzduch. Prakticky 99,9 % objemu suché atmosféry tvoří dusík N2 - 78 %, kyslík O2 - 21 % a argon Ar - 0,9 %. Koncentrace oxidu uhličitého (CO2) je významně nižší (0,042 %) a zbylé množství připadá na plyny často stopového výskytu.

Kromě součástí vzduchu nacházíme v atmosféře tzv. příměsi tuhého (např. aerosoly jako je prach, pyl), kapalného (aerosoly jako je voda, slabé kyseliny) či plynného skupenství (oxidy síry, dusíku, tisíce chemických látek syntetického původu).

Skleníkové plyny a oxid dusný

Mezi skleníkové plyny, jejichž koncentrace v atmosféře je antropogenně podmíněná, patří oxid uhličitý (CO2), metan (CH4) a oxid dusný (N2O).

• Oxid uhličitý (CO2) vzniká spalováním fosilních paliv a odlesňováním.
• Metan (CH4) pochází z anaerobního pěstování rýže, úniků zemního plynu, skládek a digestivních pochodů přežvýkavců.
• Oxid dusný (N2O) je produkován fosilními palivy, spalovacími procesy a denitrifikací zemědělských hnojiv.

Oxid dusný (N2O), známý pod triviálním názvem rajský plyn, je pro své anestetické a analgetické účinky v medicíně hojně používaným plynem. Člověk je zodpovědný za emise oxidu dusného z použití dusíkatých hnojiv, chemického průmyslu a spalovacích procesů. Díky schopnosti absorbovat infračervené záření se oxid dusný řadí mezi skleníkové plyny. Oxid dusný je díky oxidaci ozónu v horních vrstvách atmosféry považován za největší hrozbu pro ozónovou vrstvu 21. století.

Za normálních podmínek je bezbarvý, vyznačující se typickou nasládnou chutí a vůní. Oxid dusný je používán jako vesměs bezpečné oxidační činidlo v raketových motorech, za Druhé světové války byl taktéž používán k zlepšení spalování v konvenčních leteckých motorech. Oxid dusný (E942) je běžně používán jako hnací, plnící a konzervační plyn nejrůznějších potravin (šlehačky, sýry, uzeniny, bramborové chipsy apod.).

Čtěte také: Odpad a instalatérské práce - odhad ceny

Vznik a využití oxidu dusného

Oxid dusný (N2O), známý též pod triviálním názvem jako rajský plyn, je za normálních podmínek bezbarvým, nehořlavým, typicky sladce vonícím a chutnajícím plynem. Oxid dusný nachází díky nízké toxicitě bohaté uplatnění především v medicíně jako bezpečné anestetikum i analgetikum. Jako oxidační činidlo se tento plyn používá při spalovacích procesech v raketových i v některých případech v konvenčních spalovacích motorech (2. světová válka).

Oxid dusný je přirozenou součástí koloběhu dusíku, přirozeně vzniká především díky mikrobiálním procesům nitrifikace a denitrifikace v půdě a vodě. Antropogenní zdroje oxidu dusného jsou především aplikace dusíkatých hnojiv, chemický průmysl a spalovací procesy. Oxid dusný (rajský plyn) má četná využití v lékařství a zubní péči, zejména jako anestetikum a pro snadný úvod do narkózy.

Vliv oxidu dusného na zdraví a životní prostředí

Dlouhodobé účinky chronického užívání oxidu dusného zahrnují nervové poškození a poruchu tvorby krvinek, zřejmě v souvislosti s přítomným deficitem vitaminu B12. Dlouhodobější inhalace této drogy zhoršuje psychomotorické funkce, kognitivní funkce, učení a paměť. Vznik a přeměny oxidů dusíku v přírodě jsou součástí biogeochemického cyklu dusíku.

Z hlediska skleníkového efektu nejsou sice jeho emise významné, protože však jeho potenciál globálníhu ohřevu (GWP) je 310x vyšší než u kysličníku uhličitého, nelze jeho vliv zanedbat. Na ničení ozónové vrstvy se oxid dusný podílí díky tomu, že je významným zdrojem oxidu dusnatého (NO) ve stratosféře. Při jeho reakci s ozónem dochází k degradaci ozónu na kyslík. Dalším mechanismem, kterým oxid dusný přispívá k ničení ozónové vrstvy, je jeho fotochemický rozklad, kdy uvolněný atom kyslíku přímo reaguje s molekulou ozónu. Oxid dusný je díky své životnosti kolem 130 let patrně hlavním zdrojem stratosferického oxidu dusnatého.

Koncentrace oxidu dusného v atmosféře je přibližně 0,000033%. Tato koncentrace roste ročně přibližně o 0,3%. Nařízení vlády č. 178/2001 Sb. v platném znění, které stanovuje platné podmínky ochrany zdraví na pracovištích zaměstnanců při práci, stanovuje přípustný expoziční limit (PEL) pro oxid dusný ve výši 180 mg/m3 a nejvyšší přípustnou koncentraci (NPK-P) ve výši 360 mg/m3.

Čtěte také: Kategorie odpadu z domácnosti

Oxidy dusíku (NOX)

Oxidy dusíku (NOX) se tvoří při spalování paliv v závislosti na teplotě spalování, obsahu dusíku v palivu a přebytku spalovacího vzduchu a vznikají i při některých chemicko-technologických procesech (výroba kyseliny dusičné, amoniaku, hnojiv apod.). Zatímco při spalování paliv v kotlích se podíl NO2 v emisích NOX pohybuje obvykle do 5 %, u některých chemicko-technologických procesů může podíl NO2 představovat až 100 % emisí NOX. Emise NOX s vyšším podílem NO2 (10-55 %) produkují dieselové motory (Carslaw et al.). Největší množství emisí NOX pochází z mobilních zdrojů (ČHMÚ 2021d).

Klesající trend emisí NOX v období let 2010-2020 souvisí především s přirozenou obnovou vozového parku a se zavedením emisních stropů a přísnějších emisních limitů pro emise NOX ze zdrojů v sektoru 1A1a - Veřejná energetika a výroba tepla (Obr. IV.3.11). Vyhodnocení podílu pandemie koro­naviru SARS-CoV-2 na meziročním snížení emisí u tohoto sektoru o téměř 5 kt nelze právě s ohledem na výše zmíněné souvislosti provést. Zobrazené údaje ale naznačují zjevný meziroční pokles emisí související v roce 2020 s omezením dopravy v důsledku pandemie koro­naviru SARS-CoV-2.

Produkce emisí NOX je soustředěna především podél dálnic, komunikací s intenzivní dopravou, ve velkých městech a v krajích (Ústecký, Středočeský, Moravskoslezský), kde jsou umístěny významnější energetické výrobní celky (Obr. IV.3.12).

Kvalita ovzduší a oxidy dusíku

Kvalita ovzduší je zásadním faktorem, který ovlivňuje životní prostředí. Čistota vzduchu navazuje na dva pilíře udržitelného rozvoje (sociální - sledování zdravotního stavu populace, a ekonomický - zdravotní stav populace má vliv na ekonomickou výkonnost pracovníků a celé ekonomiky kraje).

V této tematické oblasti se zaměříme na znečišťování ovzduší přímo ze zdrojů znečišťování (emise), ale i na úroveň koncentrace znečišťujících látek v ovzduší - imise.

Čtěte také: Zelená energie ve Španělsku

V současné době mají na zvyšujícím se znečištění ovzduší vliv především mobilní zdroje.

Prvním indikátorem jsou emise NOx (REZZO 1-4), mezi které patří široká škála znečišťujících látek: oxid dusnatý NO, oxid dusičitý (NO2) - ty se vyskytují nejčastěji, dále pak oxid dusitý N2O3, tetraoxid dusíku (N2O4) a oxid dusičitý N2O5. Hlavním zdrojem jsou motorová vozidla a proto je tento indikátor zvláště vhodný pro monitorování emisí v Praze, kde je vysoký počet motorových vozidel trvalým problémem.

Druhým indikátorem jsou emise SO2 (REZZO 1-3), které jsou v případě tohoto indikátoru měřeny ze zdrojů stacionárních. Zdrojem těchto emisí jsou zejména výroba elektrické a tepelné energie, rafinerie ropy či zpracování kovů.

Oxidy dusíku a jejich vliv na zdraví

Oxidy dusíku mohou negativně působit na zdraví člověka především ve vyšších koncentracích, které se ovšem běžně v ovzduší nevyskytují. Vdechování vysokých koncentrací, nebo dokonce čistých plynů, ovšem vede k závažným zdravotním potížím a může způsobit i smrt. Předpokládá se, že se oxidy dusíku váží na krevní barvivo a zhoršují tak přenos kyslíku z plic do tkání. Některé náznaky ukazují, že oxidy dusíku mají určitou roli i při vzniku nádorových onemocnění.

Emise oxidů dusíku lze stanovit nejlépe analýzou odpadních plynů a následně výpočtem ze zjištěné koncentrace a objemu vypuštěného plynu. Oxidy dusíku je možné stanovit několika analytickými metodami:

• Používá se fotometrické stanovení oxidů dusíku po jejich převedení na NO2 nebo dusičnany ve vhodném absorpčním roztoku.
• Další možností je coulometrická metoda.
• Pomocí instrumentálních on-line metod mobilních přístrojů.

Pro instrumentální stanovení jsou nejčastěji využívána zařízení založená na stanovení obsahu oxidů dusíku pomocí chemiluminiscence.

Zdroje oxidů dusíku ze spalování

Emise oxidů dusíku ze spalování vznikají ze tří hlavních důvodů a dle nich se nazývají palivové, vysokoteplotní a promptní.

• Palivové NOx: hlavním zdrojem těchto oxidů dusíku jsou paliva obsahující dusíkaté látky.
• Termické NOx: vznikají z molekul N2 obsažených ve vzduchu, který se účastní spalování.
• Promptní NOx: vznikají tak, že molekulární dusík je přeměňován přes meziprodukty na NO na rozhraní plamene radikálovými reakcemi za přítomnosti uhlovodíků.

Měření koncentrací oxidu dusnatého při pálení

Jak ukázalo měření, během pálení dochází lokálně k velmi výraznému nárůstu koncentrací oxidu dusnatého. Absolutně nejvyšší hodnota byla naměřena při pálení suchého dřeva, konkrétně více než 2000 µg.m-3. Také u pálení ostatních druhů materiálů byly koncentrace velmi výrazně vyšší, než jsou hodnoty běžně pozorované na stanicích imisního monitoringu - ve všech případech byla maximální hodnota nad 1000 µg.m-3. Průměrné hodnoty koncentrací se pohybovaly od 230 do 370 µg.m-3 - i tato čísla představují hodnoty výrazně vyšší, než jsou běžně pozorované koncentrace na stanicích, jak ukazuje sloupcový graf níže, reprezentující průměrné a maximální koncentrace naměřené na vybraných stanicích v pětiletí 2016-2020.

Oxid dusnatý (NO) je produktem nedokonalého spalování. Ve vzduchu rychle oxiduje na oxid dusičitý. Hlavním zdrojem emisí oxidu dusnatého v České republice je doprava. Nejvyšší koncentrace proto bývají dlouhodobě pozorovány na dopravně nejzatíženějších lokalitách.

Při sledování a hodnocení kvality venkovního ovzduší se pod termínem oxidy dusíku (NOX) rozumí směs oxidu dusnatého (NO) a oxidu dusičitého (NO2). Imisní limit (40 µg·m‑3) pro roční průměrnou koncentraci oxidu dusičitého (NO2) nebyl v roce 2021 překročen na žádné stanici ČR, což nastalo spolu s rokem 2020 teprve podruhé za celou historii měření (tj. od 90. let minulého století).

Nejvyšší hodnoty roční průměrné koncentrace NO2 byly tradičně zaznamenány na dopravních stanicích velkoměst, zejména v Praze a Brně. Vyšší koncentrace NO2 lze očekávat i v blízkosti frekventovaných komunikací v obcích a ve městech s intenzivní dopravou, kde často dochází ke snížení plynulosti dopravy. Nejnižší koncentrace NO2 jsou měřeny na regionálních stanicích (Churáňov, Košetice, Polom), tedy v oblastech daleko od působení emisních zdrojů.

Imisní limit pro ochranu ekosystémů a vegetace pro roční průměrné koncentrace NOX (30 µg·m‑3) nebyl v roce 2021 překročen na žádné z 21 venkovských stanic s dostatečným množstvím dat pro hodnocení.

Dlouhodobý pokles emisí NOX související s postupnou modernizací emisních zdrojů (velké zdroje, obnova vozového parku) se projevuje poklesem koncentrací NO2 i NOX v ovzduší. Nicméně průběh meziročních koncentrací NO2 i NOX, ale i dalších znečišťujících látek, je významně ovlivňován působením meteorologických a rozptylových podmínek v jednotlivých letech.

Koncentrace NO2 i NOX v roce 2021 lze hodnotit i přes nepatrný meziroční nárůst jako velmi příznivé, jelikož stejně jako v předchozím roce 2020 nedošlo k překročení imisních limitů stanovených pro ochranu lidského zdraví a ani pro ochranu vegetace.

Emise ze stacionárních zdrojů

Stacionární zdroje emisí se podle druhu a výkonů člení na:

• REZZO 1 (velké zdroje znečišťování) - zahrnují stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu 5 MW a vyšším a zařízení zvlášť závažných technologických procesů
• REZZO 2 (střední zdroje znečišťování) - zahrnují technologické objekty obsahující stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu od 0,2 do 5 MW a zařízení závažných technologických procesů, jakož i uhelné lomy a obdobné plochy s možností hoření, zapaření nebo úletu znečišťujících látek
• REZZO 3 (malé zdroje znečišťování) - zahrnují technologické objekty obsahující stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu nižším než 0,2 MW, zařízení technologických procesů nespadajících do kategorie velkých a středních zdrojů znečišťování, plochy, na kterých jsou prováděny práce, které mohou způsobovat znečišťování ovzduší, skládky paliv, surovin, produktů a odpadů a zachycených exhalátů a jiné stavby, zařízení a činnosti výrazně znečišťující ovzduší

Emise z mobilních zdrojů

REZZO 4 (mobilní zdroje znečišťování) - zahrnují mobilní zařízení se spalovacími nebo jinými motory, která znečišťují ovzduší, zejména silniční a motorová vozidla, železniční kolejová vozidla, plavidla a letadla

Nejvýznamnějším zdrojem znečištění ovzduší na území Prahy je automobilová doprava. Hodnoty znečištění ovzduší z mobilních zdrojů ve všech ukazatelích několikanásobně přesahují údaje ze zdrojů stacionárních. Při srovnání měrných emisí z dopravy vychází Praha oproti celorepublikovému průměru jako podstatně více znečištěná. To je zapříčiněno mnohonásobně vyšší koncentrací automobilové dopravy na území hlavního města, než na území celé republiky.

V období 2001 až 2005 došlo u emisí REZZO 4 v hlavním městě ke značnému nárůstu, a to i v případě emisí CO, u kterých se na území celé republiky situace zlepšuje. U emisí SO2 byl zaznamenán i v Praze určitý pokles v roce 2005, ale ani v tomto případě nelze mluvit o trvalejším trendu. Velký nárůst emisí tuhých látek z mobilních zdrojů je zaznamenán i v celé ČR, ovšem v Praze je nárůst větší.

tags: #běžné #zdroje #oxidu #dusného #v #ovzduší

Oblíbené příspěvky:

• Inspirace pro hřiště a rozvoj dětí
• Výběr hadice pro domácí spotřebiče
• Správné postupy třídění
• Členové lesní ekologie
• Měření emisí aut bez DPF