Emise prachových částic a jejich zdroje

Atmosférický aerosol je všudypřítomnou složkou atmosféry Země. Nejedná se o skupinu látek, ale o soubor všech částic určité velikosti. Je definován jako soubor tuhých, kapalných nebo směsných částic o velikosti v rozsahu 1 nm - 100 μm. Významně se podílí na důležitých atmosférických dějích, jako je vznik srážek a teplotní bilance Země.

Z hlediska zdravotního působení atmosférického aerosolu na člověka byly definovány velikostní skupiny aerosolu označované jako PMx (Particulate Matter), které obsahují částice o velikosti menší než x μm. Běžně se rozlišují PM10, PM2,5 a PM1,0. Částice PM10 mají průměr 10 μm nebo méně a jsou schopny volného pohybu v atmosféře. Částice se testují i na obsah polyaromatických uhlovodíků (PAH), polychlorovaných bifenylů (PCB), pesticidů (jako např. DDT) a těžkých kovů, protože tyto látky se snadno váží právě na tyto pevné částice obsažené v ovzduší, vodě a půdě. Pevné částice často obsahují popílek, saze a horniny.

Zdroje atmosférického aerosolu

Atmosférický aerosol může být přirozeného i antropogenního původu.

Přirozené zdroje

• Výbuchy sopek
• Lesní požáry
• Prach unášený větrem (tyto částice mají velikost přibližně 10 μm)
• Kapičky mořské vody
• Bioaerosol (viry, bakterie, houby, pyly a spory)

Antropogenní zdroje

• Spalovací procesy (dieselové motory, elektrárny)
• Vysokoteplotní procesy (tavení rud a kovů, svařování) - produkují částice o velikosti kolem 20 nm
• Odnosem částic větrem ze stavebních ploch nebo v důsledku odstranění vegetačního pokryvu z půdy.
• Zemědělské operace
• Nezpevněné cesty
• Těžební činnost
• Výroba a použití cementu a vápna
• Nakládání s popílky v suchém stavu
• Chemické reakce plynných složek

Chování aerosolových částic

Chování aerosolových částic je ovlivňováno nejvíce jejich velikostí, která určuje vliv různých sil na tyto částice. Z ovzduší se aerosol dostává do ostatních složek životního prostředí pomocí suché nebo mokré atmosférické depozice. V principu platí, že čím menší průměr částice má, tím déle zůstane v ovzduší.

Složení jemného a hrubého aerosolu

Částice jemného a hrubého aerosolu mají odlišné složení. Materiál zemské kůry (částice půd, zvětraných hornin a minerálů, prach) a bioaerosol tvoří většinu hmotnosti hrubého aerosolu, zatímco jemný aerosol je tvořen hlavně sírany, amonnými solemi, organickým a elementárním uhlíkem a některými kovy. Dusičnany jsou významnou složkou jak hrubého, tak jemného aerosolu. Prašný aerosol může také sloužit jako absorpční medium pro těkavé organické látky.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Vliv aerosolu na organismy a klima

Aerosol může působit na organismy mechanicky zaprášením. Zaprášení listů rostlin snižuje jejich aktivní plochu, u živočichů a člověka prach vstupuje do dýchacích cest.

Pevné částice v atmosféře ovlivňují energetickou bilanci Země, protože rozptylují sluneční záření zpět do prostoru. Podnebí ovlivňují tyto částice také svým účinkem na tvorbu oblaků. Jsou-li při tvorbě oblaků přítomny pevné částice ve velkém množství, bude výsledný oblak sestávat z velkého množství menších kapek. Takový oblak bude odrážet sluneční záření mnohem více, než oblak sestávající z částic větších.

Usazování částic v dýchacích cestách

Částice atmosférického aerosolu se usazují v dýchacích cestách. Místo záchytu závisí na jejich velikosti. Větší částice se zachycují na chloupcích v nose a nezpůsobují větší potíže. Částice menší než 10 µm (PM10) se mohou usazovat v průduškách a způsobovat zdravotní problémy. Částice menší než 1 µm mohou vstupovat přímo do plicních sklípků, proto jsou tyto částice nejnebezpečnější.

Zdravotní rizika inhalace PM10

Inhalace PM10 poškozuje hlavně kardiovaskulární a plicní systém. Dlouhodobá expozice snižuje délku života (předčasná smrt u lidí se srdečním a plicním onemocněním), může způsobovat chronickou bronchitidu a chronické plicní choroby (např. CHOPN) a vznik astmatu. Toxicky působí chemické látky obsažené v aerosolu (sírany, amonné ionty, PAH, těžké kovy aj.). V důsledku adsorpce organických látek s mutagenními a karcinogenními účinky může expozice PM10 způsobovat rakovinu plic. Dle hodnocení IARC (Agentura pro výzkum rakoviny) patří polétavý prach PM10 mezi látky s prokázaným karcinogenním působením (skupina 1). Z těchto důvodů Státní zdravotní ústav každoročně vyhodnocuje dopad znečištění ovzduší i částicemi PM10 na lidské zdraví. Toxicitu PM10 způsobují hlavně chemické látky obsažené v aerosolu. Některé organické látky adsorbované na povrchu polétavého prachu mohou mít karcinogenní nebo mutagenní účinky.

Měření emisí aerosolových částic

Přítomnost prachových částic ve vypouštěné vzdušině lze při jejich vyšším obsahu indikovat vizuálně. Malé koncentrace však takto pozorovatelné být nemusí. Měření emisí aerosolových částic a látek na ně vázaných představuje jednu z nejkomplikovanějších výzev analýzy ovzduší. Prvním a nejnáročnějším krokem analýzy je shromáždění reprezentativního, celistvého a dostatečného vzorku těchto aerosolových částic, které se zpravidla provádí jejich oddělením od nosného plynu a zachycením na vhodném materiálu.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Vzorkování aerosolových částic v odpadních plynech se týká všech velikostí bez výjimky. Množství PM10 se zjišťuje pomocí čerpání analyzovaného vzduchu přes filtr o velikosti pórů 10 μm. Množství zachyceného aerosolu se stanovuje gravimetricky vážením (mezinárodní norma ČSN ISO 9096). Další možností je metoda Black Smoke (BS). Tato metoda využívá změny reflektance (odrazivosti) světla v závislosti na množství zachyceného aerosolu. Měření mohou provést komerční laboratoře či specializovaná výzkumná pracoviště.

Ke stanovení nízkých hodnot hmotnostní koncentrace aerosolových částic v plynech proudících potrubím při hmotnostních koncentracích nižších než 50 mg/m3 po přepočtu na normální stavové podmínky je určena normovaná manuální gravimetrická metoda používaná jako metoda referenční ČSN EN 13284-1. Tato metoda byla ověřena na obsah aerosolových částic okolo 5 mg/m3 a průměrnou dobu odběru vzorku 30 minut. Tato norma byla vypracována především pro odpadní plyny ze spaloven odpadů. Obecně ji však lze použít i pro odpadní plyny jiných stacionárních zdrojů a pro vyšší hmotnostní koncentrace.

Pro účely měření emisí stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší, především však pro měření emisí spaloven odpadů, byla vypracována evropská norma ČSN EN 13284-2. Tato norma uvádí postupy prokazování jakosti potřebné k zajištění toho, aby automatizované měřicí systémy (AMS) instalované k měření obsahu prachu ve spalinách zabezpečily požadované hodnoty nejistoty stanovené legislativou (např. směrnice EU, národní předpisy). Ke splnění vytčených požadavků stanoví norma tři rozdílné úrovně prokazování jakosti (Quality Assurance Level QAL1, QAL2 a QAL3). Tyto požadavky slouží k prokazování, že emise prachu ze zařízení splňují emisní limit menší než 50 mg/m3 v odpadním plynu vedeném potrubím.

Pro stanovení frakce PM10 z venkovního ovzduší lze použít metodu ČSN EN 12341. Tato evropská norma uvádí požadovanou účinnost zařízení pro odběr vzorků PM10 s cílem sjednotit monitoring v souladu s ustanovením Směrnice 96/62/ES Rady EU o hodnocení a řízení kvality venkovního ovzduší. Norma stanoví protokol o zkoušce porovnáním výsledků získaných hodnoceným zařízením pro odběr vzorků PM10 a referenčním zařízením pro odběr PM10 v terénních podmínkách.

Legislativní omezení a limity

Obecný emisní limit pro PM10 není stanoven. Zdroje znečišťování musí být zřizovány a provozovány tak, aby při hmotnostním toku tuhých znečišťujících látek 2,5 kg/h a menším, hmotnostní koncentrace tuhých znečišťujících látek v odpadním plynu nepřekročila hodnotu 200 mg/m3.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Pro regiony, kde byly překročeny imisní limity, musí být zpracován program zlepšování kvality ovzduší.

Imisní limity

Stěžejním řídícím parametrem systému ochrany ovzduší je úroveň znečištění ovzduší charakterizovaná na základě imisních limitů. Od roku 2002 je systém ochrany ovzduší v ČR zaměřen na imise, což koresponduje s legislativním přístupem k této problematice v dalších zemích EU. Zdroje znečišťování ovzduší musí dodržovat emisní limity a jejich provozovatelé musí plnit stanovené povinnosti. Na jednotlivých řídících stupních jsou zpracovávány programy snižování emisí a plány ke zlepšování kvality ovzduší v oblastech se zhoršenou kvalitou ovzduší.

Emise skleníkových plynů jsou navíc celostátně omezeny prostřednictvím povolenek, které jsou jednotlivým provozovatelům přidělovány na pětileté období a ti jsou povinni každý rok vyřadit množství povolenek odpovídající emisím skleníkových plynů, které za toto období vyprodukovali.

Emisní limit pro ochranu zdraví lidí je stanoven pro částice, které projdou velikostně-selektivním vstupním filtrem vykazujícím pro aerodynamický průměr 10 μm odlučovací účinnost (PM10) (Nařízení vlády 597/2006 o sledování a vyhodnocování kvality ovzduší, §3, odst. (2), písm. b)).

tags: #emise #prachových #částic #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• Definice a strategie dominantní populace
• Odpadkový koš 1000l
• Ekologické důsledky sběru mechu
• Vliv znečištění ovzduší na planetu
• Rostliny oceánského klimatu