Biogenní emise VOC a jejich vliv na kvalitu ovzduší

Těkavé organické látky (VOC) hrají důležitou roli v chemickém systému troposféry. Společně s oxidy dusíku tvoří dvě hlavní složky chemických reakcí, které vedou ke vzniku přízemního ozonu.

VOC vznikají z velmi odlišných zdrojů. Ty jsou buď přírodního původu, nebo vytvořené člověkem.

Tento článek se zabývá studiem vlivu těkavých organických látek emitovaných z biogenních zdrojů na koncentraci přízemního ozonu.

Co jsou VOC?

(Volatile Organic Compounds, těkavé organické látky) - organické sloučeniny, jejichž počáteční bod varu, měřený za standardního atmosférického tlaku 101,3 kPa, je nižší nebo roven 250 °C. Důsledkem je vysoký tlak jejich nasycených par v oboru normálních (pokojových) teplot a intenzivní výpar nebo sublimace z kapalné nebo pevné fáze do okolního ovzduší, kde jsou široce rozšířené.

Uvedené vymezení VOC je dáno Směrnicí Evropského parlamentu a Rady 2004/42/ES ze dne 21. dubna 2004 o omezování emisí těkavých organických sloučenin, vznikajících při používání organických rozpouštědel v některých barvách a lacích a výrobcích pro opravy nátěru vozidel, a o změně směrnice1999/13/ES.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Pro těkavé organické látky jiné než metan se běžně používá termín nemethanické VOC (NMVOC, non-methane volatile organic compounds).

Zdroje VOC

Těkavé organické látky jsou do atmosféry vypouštěny jak z antropogenních, tak z přírodních zdrojů. V globálním měřítku je podíl VOC z biogenních zdrojů na celkovém množství těchto látek v ovzduší až desetkrát vyšší než podíl VOC antropogenního původu.

• Přírodní zdroje: produkty látkové výměny, hnilobné a rozkladné procesy přírodních materiálů jako je dřevo nebo ropa.
• Antropogenní zdroje: nábytek a dekorativní materiály, hobby produkty a čistící prostředky, nedokonalé spalování, vedlejší produkt průmyslových procesů, výpary ze stavebních materiálů (laky, barvy, koberce, izolační materiály), rozpouštědla a čisticí prostředky nebo kosmetika.

Biogenní VOC jsou vypouštěny z různých zdrojů, přičemž nejvýznamnějšími z nich jsou lesní ekosystémy. Do skupiny biogenních VOC patří široká škála chemických látek mezi nimiž co do emitovaného množství dominují isopren a monoterpeny.

Biogenní VOC jsou též přírodní povahy. Patří sem především izoprén C5H8, monoterpeny C10H16 a další látky. Jejich zdroji jsou zejména lesní a křovinné porosty, plantáže citrusových plodů apod. Produktem rozpadových reakcí VOC v přírodě je především formaldehyd, procesem nukleace z nich však též vznikají sekundární organické aerosoly.

Biogenní emise VOC v oblasti České republiky byly odhadnuty na základě detailních map rostlinného porostu s vysokým prostorovým rozlišením.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Jak se VOC dostávají do vzduchu?

Už při běžných pokojových teplotách se VOC mění v plyn a uvolňují se do vzduchu v místnosti. K tomu dochází, když se odpaří rozpouštědla nebo kapalná paliva nebo vyschnou kapalné nebo pastovité produkty. Snadněji identifikovatelný je únik z produktů jako jsou lepidlo nebo barva. Problematičtější jsou tzv. materiálové emise, které neustále vypouštějí některé plasty. Typickým příkladem jsou různá změkčovadla, rozpouštědla, antioxidanty nebo vůně a zpomalovače hoření.

Vliv VOC na vznik přízemního ozonu

VOC za přítomnosti slunečního záření reagují s oxidy dusíku. Při tomto procesu vznikají nebezpečné látky, které jsou potenciálně nebezpečné pro lidské zdraví nebo ozonovou vrstvu v atmosféře.

Přízemní O3 nemá v atmosféře vlastní významný zdroj. Jedná se o tzv. sekundární látku vznikající v celé řadě velmi komplikovaných nelineárních fotochemických reakcí. Prekurzory přízemního O3 jsou oxidy dusíku (NOX) a nemetanické těkavé organické látky (NMVOC), v globálním měřítku hrají roli i metan (CH4) a oxid uhelnatý (CO).

Důležitou reakcí je fotolýza oxidu uhličitého (NO2) slunečním zářením o vlnové délce 280-430nm, při které vzniká oxid dusnatý (NO) a atomární kyslík (O). Reakcí atomárního a molekulárního kyslíku (O2) pak za přítomnosti katalyzátoru dochází ke vzniku molekuly přízemního O3. Současně probíhá titrace O3 oxidem dusnatým za vzniku NO2 a O2. Pokud je při této reakci přízemní O3 nahrazen radikály, jeho koncentrace v atmosféře rostou.

Při vzniku přízemního O3 nezáleží pouze na absolutním množství prekurzorů, ale i na jejich vzájemném poměru. Ve venkvských oblastech, kde je režim limitovaný NOX, charakterizovaný relativně nízkými koncentracemi NOX a vysokými koncentracemi VOC, narůstají koncentrace O3 s rostoucími koncentracemi NOX, zatímco se vzrůstajícími koncentracemi VOC se mění jen málo.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Imisní koncentrace přízemního O3 rostou s rostoucím ultrafialovým zářením a teplotou vzduchu, naopak klesají s rostoucí relativní vlhkostí vzduchu.

Zdravotní dopady VOC

Vzhledem k tomu, že my, Středoevropané, trávíme většinu času uvnitř budov, mají zvýšené hladiny VOC větší zdravotní význam. Zejména proto, že v interiéru je vzdálenost ke zdrojům VOC obvykle menší. Zvýšená koncentrace VOC se projevuje obtěžujícím zápachem. Ten může způsobit změnu ve vnímání vůně a chutí a také podráždění očí a sliznic.

Při dlouhodobé expozici VOC je velmi pravděpodobné, že si odnesete chronické následky, a to v nemalé míře. Důsledkem totiž může být rakovinné bujení, mutace v genotypu nebo problémy s plodností. Zvláště náchylní jsou vůči VOC kojenci a malé děti, které ještě nemají vyvinutou dostatečně silnou obranyschopnost.

Vdechování ozonu vyvolává pokles kapacity plic v závislosti na jeho koncentraci a na hloubce dýchání. Podle Světové zdravotnické organizace vdechování ozonu vede ke vzniku zánětlivých onemocnění plic, narušení vývoje plic a snížení jejich funkce. Zvyšuje také počet hospitalizací, způsobuje vyšší spotřebu léčiv i vyšší úmrtnost.

Možnosti snižování koncentrace VOC

Používání a emise VOC antropogenního původu, které mají široké využití např. jako rozpouštědla, jsou regulovány legislativou.

Existuje několik možností jak snižovat emise VOC nebo předcházet jejich vzniku. Opatření snižující emise VOC jsou zaměřeny na produkty a/nebo modifikace výrobních procesů (včetně údržby a řízení provozu) a na dovybavování stávajících závodů.

Co pomáhá proti nadměrným hodnotám VOC?

• Nakupujte použitý nábytek místo nového, použité výrobky téměř nevylučují žádné chemikálie.
• Pokud jde o barvy, rozpouštědla, lepidla a tmely, kupujte pouze to, co potřebujete. Nepoužité chemikálie uložené v domácnosti mohou uvolňovat VOC do vzduchu. Skladujte je proto v garáži nebo kůlně, kde lidé netráví mnoho času.
• Výrobky z masivního dřeva s povrchovou úpravou s nízkými emisemi budou obsahovat méně VOC než výrobky vyrobené z kompozitního dřeva.
• Použijte čističku vzduchu, která má špičkový filtr s aktivním uhlíkem. Tento materiál je pro odfiltrování VOC vůbec nejvhodnější a nejúčinnější.
• Zvýšení množství čerstvého vzduchu ve vaší domácnosti pomůže snížit koncentraci VOC v interiéru. Zvyšte ventilaci otevřením dveří a oken.
• Udržujte jak teplotu, tak relativní vlhkost co nejnižší.

Postupy snižování emisí je nezbytné monitorovat, aby se zajistilo, že vhodná opatření a postupy jsou správně uplatňovány ke snižování emisí VOC.

Hlavní kategorie dostupných technik omezování emisí VOC jsou shrnuty v tabulce 1. Postupy začleněné do této tabulky byly již úspěšně komerčně využity a jsou nyní dobře rozpracované.

tags: #biogenní #emise #VOC

Oblíbené příspěvky:

• Historie a současnost Skladky Chrast
• Roční emise lidstva
• Inspirace z přírody
• Postupy ekologického mytí
• Ekologické názory Václava Klause