Atmosférický aerosol je všudypřítomnou složkou atmosféry Země a 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.
Atmosférický aerosol může být přirozeného i antropogenního původu. Hlavním přirozeným zdrojem jsou výbuchy sopek, lesní požáry a prach unášený větrem. Tyto částice mají velikost přibližně 10 μm. Významné jsou také kapičky mořské vody, třebaže většina z nich spadne poměrně brzy zpět do oceánu. Přirozeného původu je i tzv. bioaerosol, zahrnující organismy jako jsou viry, bakterie, houby a případně jejich části a živočišné a rostlinné produkty (spory a pyl).
Nejvýznamnějším antropogenním zdrojem jsou spalovací procesy, hlavně v dieselových motorech a elektrárnách a další vysokoteplotní procesy, jako je tavení rud a kovů nebo svařování. Tyto procesy produkují částice o velikosti kolem 20 nm. Aerosol může také vznikat odnosem částic větrem ze stavebních ploch nebo v důsledku odstranění vegetačního pokryvu z půdy. Dalším zdrojem mohou být zemědělské operace, nezpevněné cesty, těžební činnost a jakékoliv procesy, při kterých se vyskytují částice o dané velikosti (např. výroba a použití cementu a vápna, nakládání s popílky v suchém stavu).
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.
Čtěte také: Vše o emisních normách
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.
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.
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.
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).
Čtěte také: Více o pamětních emisích
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.
Vytápění rodinných domů tuhými palivy představuje významný zdroj znečišťujících látek emitovaných do ovzduší a to nejen v České republice, ale i v dalších evropských zemích. Spalování tuhých paliv v malých topeništích je vždy doprovázeno produkcí škodlivin do ovzduší a úkolem výrobců, výzkumných pracovišť a samozřejmě také provozovatelů zařízení je tuto produkci minimalizovat na přijatelnou míru.
Základní limitní požadavky na emise prachu jsou pro Evropu jednotné. Nicméně některé země si tento limit navíc zpřísňují národními požadavky. Pokud existují limitní hodnoty, je také nutné mít metodu, která ověří jejich plnění.
Studie ukazují, že emise celkového prachu z malých zdrojů (TZL - tuhé znečišťující látky, nebo v zahraniční literatuře označován jako TSP - total suspended particles) jsou dominantně tvořeny jemnými částicemi, např. podle [2] frakce PM1 (částice ≤ 1 µm) tvoří celkový prach při spalování dřeva v lokálních topeništích více než z hm. 90 %.
Pro kotle na tuhá paliva určené k ústřednímu vytápění se samočinnou nebo ruční dodávkou platí evropská norma EN 303-5:2012 [4], která byla v roce 2012 novelizovaná a nahrazuje předchozí normu z roku 1999 [5]. Novelizovaná norma je nově určena pro kotle o jmenovitém tepelném výkonu až do 500 kW (předchozí verze normy byla do 300 kW). Zatímco v předchozí verzi normy z roku 1999 lze nalézt emisní třídu 1 až 3, tak současná verze normy požadavky na emise zpřísňuje, ruší emisní třídy 1 a 2 a navíc zavádí emisní třídy 4 a 5.
Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení
V České republice jsou kotle na ústřední vytápění certifikovány podle české verze evropské normy - ČSN EN 303-5:2000 [7]. Navíc od 1. září 2012 u nás platí nový zákon o ochraně ovzduší [8], který upravuje podmínky pro provozování a prodej malých spalovacích zařízení.
Pokud provozovatel zdroje neprovede jednou za dva kalendářní roky kontrolu technického stavu a provozu spalovacího stacionárního zdroje prostřednictvím odborně způsobilé osoby, hrozí mu pokuta ve výši až 20 000 Kč.
Německo požadavky na emise prachu ze spalovacích zařízení zpřísňuje a to dle nařízení 1. BIm-SchV o spalovacích zařízeních [10]. V Rakousku rovněž platí přísnější emisní limit pro prach, a to obecně pro všechna spalovací zařízení o výkonu do 400 kW.
Pro popsání situace v oblasti znečištění ovzduší byly pro všechny kraje vybrány dva indikátory. 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.
Praha je na tom z hlediska emisí oxidů dusíku ze všech zdrojů znečištění výrazně nejhůře ze všech krajů. Celorepublikovou hodnotu převyšuje 5,8 krát (hodnota 20,78 t/km2 v Praze) a druhou nejvyšší hodnotu Ústeckého kraje převyšuje 1,6 krát. Podstatným zdrojem emisí oxidů dusíku jsou obecně mobilní zdroje. Koncentrace automobilové dopravy na území Prahy je hlavní příčinou vysokých emisí tohoto druhu.
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.
Co se týče hodnoty emisí SO2 ze stacionárních zdrojů, Praha zaujímá v roce 2005 čtvrté místo mezi nejhoršími kraji, a převyšuje republikový průměr (2,75 t/km2), stejně jako dalších 5 krajů. Na Moravě tento průměr převyšuje pouze Moravskoslezský kraj. Vyšší emise oxidu siřičitého než v Praze jsou především v Ústeckém kraji, na jehož území jsou zdroje, které dlouhodobě produkují nejvíce těchto látek. Vysoké emise SO2 jsou i v kraji Moravskoslezském a Pardubickém kraji.
V Praze došlo k nejvyššímu snížení emisí SO2 ze všech regionů , z původní hodnoty 61,1 t/km2 poklesly téměř třináctkrát. K nejvýraznějšímu poklesu ovšem došlo v devadesátých letech, od roku 1999 lze spíše hovořit o stagnaci na nízkých hodnotách.
| Emise | Praha (t/km2) | Republikový průměr (t/km2) |
|---|---|---|
| Tuhé látky | 2,7 | 0,8 |
| SO2 | 3,2 | 2,8 |
| NOx | 9,7 | 3,2 |
| CO | 19,1 | 11,3 |