Jak měřit znečištění ovzduší: Metody a monitorovací systémy

Kvalita ovzduší zásadně ovlivňuje zdraví životního prostředí a lidí. Proto je už nyní vývoj technologií pro monitoring znečištění ovzduší nezbytným nástrojem environmentálního managementu. Integrace technologií pro sledování znečištění ovzduší umožňuje detailní analýzu kvality ovzduší na lokální i regionální úrovni. Aplikace modulárních senzorových sítí, datových platforem nebo inteligentních systémů pro identifikaci zdrojů znečištění znamená nesporný přínos pro každodenní život běžných obyvatel, firem, měst, krajů i státu.

Znečištění ovzduší je definováno Světovou zdravotnickou organizací (WHO) jako "kontaminace vnitřního nebo vnějšího prostředí jakýmkoli chemickým, fyzikálním nebo biologickým činitelem, který modifikuje přirozené vlastnosti atmosféry" [1]. Jedná se o velký problém a to vzhledem k tomu, že 99% světové populace dýchá vzduch, který svou kvalitou nesplňuje doporučené limity WHO [1,2]. Vysoké úrovně znečištění mohou způsobit respirační problémy, srdeční a další onemocnění (např. rakovinu). Mohou také způsobit kyselé deště, poškodit plodiny, snížit růst a produktivitu rostlin a poškodit volně žijící zvěř.

Metody měření znečištění ovzduší

Klasická gravimetrická metoda

Klasická gravimetrická metoda měří koncentraci hrubých (PM10, o velikosti do 10 µm) a jemných (PM2,5, o velikosti do 2,5 µm) pevných částic ve vzduchu. Princip této metody spočívá v nasávání vzorku vzduchu do lapačů prachu, kde se nečistoty zachytí na jednorázových filtrech. Tyto filtry se v laboratoři váží jak před, tak po odběru a pravidelně se vyměňují. Podle rozdílu hmotnosti se pak určuje aktuální koncentrace prachu ve vzduchu měřená v mikrogramech na metr krychlový.

Moderní automatické měřicí systémy

Moderní automatické měřicí systémy umožňují průběžné měření znečištění ovzduší v reálném čase. Systémy k monitoringu využívají laserová a optická čidla detekující koncentrace hrubých a jemných pevných částic. Senzory částic - Už zmíněná laserová čidla detekují prachové částice o velikosti 0,3-10 mikrometrů.

Bezdrátové systémy a centrální systémy

Pro sběr a analýzu dat se čím dál více využívá úzkopásmový IoT (internet věcí). Senzory přes úzkopásmové sítě data o znečištění, teplotě, vlhkosti a dalších parametrech průběžně odesílají do centrálních datových serverů. Data z jednotlivých senzorů je možné shromažďovat také v centrálních systémech, kde dochází k jejich následnému zpracování, vizualizaci a analýze. Například Moravskoslezský kraj využívá inteligentní identifikační systém zdrojů znečištění ovzduší (IIS). Ten spojuje emisní data s konkrétními lokalitami a procesy. Například ostravský pilotní výzkumný projekt CLAIRO systematicky snižuje znečištění ovzduší výsadbou zeleně. Pro porovnávání výsledků pomocí modulárních sítí senzorů v reálném čase měří koncentraci pevných částic i plynů.

Čtěte také: Praktický průvodce měřením odpadů v koupelně

Pevné částice a aerosoly

Z různých látek znečišťujících ovzduší vzbuzují zvláštní obavy pevné částice a aerosoly. Pevné částice (PČ) jsou obecně definovány jako malé pevné částice rozptýlené v plynu, zatímco aerosoly jsou jemnější kapičky kapaliny nebo pevné částice, které zůstávají rozptýlené v plynech po významnou dobu. Obojí mohou negativně ovlivnit lidské zdraví, zejména pokud je jejich průměr menší než 2,5 μm (PM2.5). Aerosoly a PČ mohou být vytvořeny přírodními jevy, jako jsou sopečné erupce nebo lidskou čínností jako jsou např. průmysl a doprava. Tyto miniaturní částice mohou být transportovány vzduchem na velké vzdálenosti a způsobit komplikace daleko od jejich zdroje. Čím menší je velikost částic, tím hlouběji mohou proniknout do dýchacího systému.

Zatímco hrubší prachové částice (PČ10) jsou většinou zadržovány nosními chlupy, jemné částice (PČ 2,5) mohou proniknout hluboko do plic a způsobit podráždění. Několik studií spojilo PČ se zdravotními problémy (např. respiračními problémy) a s environmentálními problémy (např. zhoršení viditelnosti) [4-6].

Pro získání lepšího přehledu o účincích znečištění ovzduší na lidské zdraví a životní prostředí, je zapotřebí přesných měření, která určují množství a chemické složení rozptýlených částic s vysokým časovým rozlišením. Analýza PČ a aerosolů se skládá tradičně ze dvou kroků: odběru a analýzy vzorku. Při odběru vzorků se obvykle využívá filtračního procesu. Částice se shromažďují na substrátech s filtry, které jsou po určité době odstraněny pro extrakci deionizovanou vodou pro následnou analýzu [7]. Avšak tato metoda je schopna stanovit pouze průměry za 24 nebo více hodin. Průběžný odběr vzorků je nanejvýš důležitý, protože umožní citlivé sledování změn v iontovém složení aerosolů.

Nástroje pro monitorování kvality ovzduší od Metrohm Process Analytics

Metrohm Process Analytics je známým poskytovatelem analytických řešení pro analýzu vzduchu a aerosolů s bohatými zkušenostmi a odbornými znalostmi v oboru. Pokud jde o chemickou analýzu, zařízení MARS (Obrázek 3.) je propojeno s mokrými chemickými analyzátory, jako je kationtový a/nebo aniontový chromatograf (IC) nebo voltametrický systém, zatímco 2060 MARGA má integrované aniontové a kationtové IC (viz video). Oba přístroje zahrnují plynové denudery (Vlhký rotační denuder (VRD), Obrázek 4.), vzorkovač růstu kondenzačních částic (Steam-Jet Aerosol Collector (SJAC), Obrázek 5.), stejně jako čerpací a řídicí zařízení. Tyto přístroje aplikují metodu růstu aerosolových částic v kapky v prostředí přesycené vodní páry.

MARS vs. MARGA 2060

Zatímco MARS byl navržen tak, aby vzorkoval pouze aerosoly, 2060 MARGA navíc detekuje ve vodě rozpustné plyny. Ve srovnání s klasickými denudery, které odstraňují plyny ze vzorku vzduchu před aerosolovým kolektorem (růstovou komorou), shromažďuje MARGA 2060 plynné druhy ve VRD pro online analýzu. MARGA 2060 se dodává ve dvou konfiguracích: R (research) a M (monitoring). Verze MARGA R 2060 je určena pro výzkumné kampaně, jako je studium sezónní variability kvality ovzduší. Pokud se iontový chromatograf nepoužívá, může být odpojen a znovu použit pro další laboratorní výzkum. Pro srovnání, MARS lze použít jako před kondicionační jednotku pro několik analytických technik (Obrázek 7.) v okolních nebo průmyslových prostředích, jako je IC, voltametrický (VA) přístroj, hmotnostní spektrometr (MS) nebo analyzátor celkového organického uhlíku (TOC). Alternativně lze vzorky v režimu offline odebrat pomocí automatického podavače vzorků. Pro okamžité vyhodnocení výsledků lze MARS také vzdáleně propojit s libovolným analytickým systémem. Na druhou stranu, MARGA 2060 má dva integrované integrované IC, takže nelze spojit s žádnou jinou analytickou technikou.

Čtěte také: Co dělat, když svítí kontrolka motoru a neprojdete emisemi?

Následující tabulka shrnuje rozdíly mezi 2060 MARGA a MARS:

Následující část porovnává výsledky, aby zjistila, zda existuje nějaká korelace mezi 2060 MARGA a MARS v odběru vzorků a měření aerosolů. Níže uvedené grafy ukazují výsledky aerosolů okolního vzduchu v Schiedamu v Nizozemsku, měřené mezi 6. a 9. 2060 MARGA má dobu cyklu 60 minut (normální doba cyklu), zatímco MARS má dobu cyklu 30 minut. Data ukazují podobný trend mezi oběma systémy, ale protože MARS generuje dvakrát více údajů, jsou jeho údaje o koncentraci aerosolu vyšší ve srovnání s údaji z MARGA 2060.

Monitorovací sítě a programy v České republice

Observatoř Košetice byla založena v roce 1988 a je provozována Českým hydrometeorologickým ústavem. Primární cíl je měřit a hodnotit dlouhodobé trendy znečišťujících látek na pozaďové úrovni ČR i Evropy. Stanice slouží jako komplexní základná pro střední a východní Evropu v rámci globálního monitorovacího plánu (GMP - Global Monitoring Plan). Je součástí monitorovací programu EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) pod záštitou CLRTAP (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution) a dalších programů jako jsou ICP-IM (International Cooperative Programme on Integrated Monitoring of Air Pollution Effects on Ecosystems), ICOS-RI (Integrated Carbon Observation System Research Infrastructure ), GAW (Global Atmosphere Watch), GAPS (Global Atmosphere Passive Sampling Network) a monitorovací sítě Centra Recetox MONET. Využívají nejmodernější odběrové zařízení a techniky založené na aktuální výzkumné činnosti i vlastním vývoji ve spolupráci se soukromým sektorem.

Integrovaný monitoring Centra Recetox zahrnuje více jak 30leté měření koncentrací POPs v ovzduší, atmosférické depozici, vodě, sedimentech, půdě a biotě. Historicky se monitoring převážně zaměřoval na polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs), organochlorové pesticidy (OCPs) a polychlorované bifenyly (PCBs), ale v současné době, i s rozvojem nových měřících technik a potřeb globálního monitoringu, jsou sledovány koncentrace dioxinů (PCDDs/Fs), bromovaných zpomalovačů hoření (PBDEs), současně používaných pesticidů (CUPs), perfluorovaných látek (PFCs) a dalších látek.

Provoz monitorovací sítě MONET byl zahájen v roce 2003 a v současné době program zahrnuje více jak 450 vzorkovaných míst v ČR, Evropě, Africe, Asii a Oceánii. První síť MONET byla vytvořena v Česku a v rámci projektu MONET Region provedla rozsáhly monitoring koncentrací POPs ve volném ovzduší ve všech krajích ČR. V současné době je zejména provozována na pozaďových lokalitách a hraničních horách ČR v celkovém počtu 35 lokalit. MONET sítě pro sledování koncentrací POPs ve volném ovzduší využijí certifikovanou techniku pasivního vzorkování s diskem z polyuretanové pěny (PUF disk), která je levná a nenáročná na instalaci či obsluhu, a zároveň poskytne informaci o koncentraci sledovaných látek za dané období. Popis vzorkovacích metod sítě MONET, mezi které patří pasivní vzorkování ovzduší, aktivní odběry ovzduší, pasivní techniky odběru vody a půdy naleznete na zde.

Čtěte také: Zdravé ovzduší v domácnosti

Monitorovací síť AQUA-GAPS je zaměřena na pasivní vzorkování vodního prostředí. Cílem je výzkum globální distribuce a časových trendů perzistentních organických polutantů. Získaná data jsou srovnatelná s ostatními technikami a mohou sloužit jako částečný ukazatel expozice znečištění vodních organismů.

Informace o kvalitě ovzduší pro veřejnost

Kvalitu ovzduší můžeme obecně chápat jako úroveň znečištění ovzduší látkami, které škodí (nejen) lidskému zdraví. Vzhledem k tomu, že člověk potřebuje ke svému životu dýchat, je znečištění ovzduší považováno za jedno z nejvýznamnějších zdravotních rizik. Pokud jsme nuceni pravidelně nebo dlouhodobě dýchat znečištěný vzduch, může to mít negativní vliv na naše zdraví. Aktuální hodinové koncentrace znečišťujících látek, které jsou sledovány pomocí automatických měření, jsou uvedeny na webu ČHMÚ. Na obou stránkách je kromě absolutních hodnot k dispozici také tzv. Je však třeba mít na paměti, že kromě map jsou všechny tyto informace dostupné pouze v místech, kde se nachází měřicí stanice. Pokud vás tedy zajímá kvalita ovzduší přímo ve vašem městě, kde se však měřicí stanice nenachází, řiďte se hodnotami v nejbližším okolí (za předpokladu, že lokálně neexistuje důvod, aby na daném místě byla kvalita ovzduší významně zhoršená oproti okolí - např.

Z hlediska krátkodobého vlivu znečištěného ovzduší na zdraví (tj. v konkrétní hodinu/den) je nejlepší sledovat tzv. Tento index také zahrnuje obecná doporučení pro aktivity a pohyb venku. Základní dělení je trojstupňové a odpovídá barvám semaforu, kdy zelená barva představuje velmi dobrou až dobrou kvalitu ovzduší a jedná se o ideální podmínky pro pobyt venku. Oranžová barva odpovídá přijatelné kvalitě ovzduší, kdy je již doporučeno omezení venkovních aktivit, a červená barva označuje zhoršenou až špatnou kvalitu ovzduší a venkovní aktivita se nedoporučuje. Pro každý stupeň, resp. Výpočet indexu je založen na současném vyhodnocení 3hodinových klouzavých koncentrací oxidu siřičitého (SO2), oxidu dusičitého (NO2) a suspendovaných (prachových) částic PM10.

Pokud chcete posoudit kvalitu ovzduší z hlediska dlouhodobých vlivů na zdraví (např. Zvýšené riziko ohrožení zdraví vzniká při dlouhodobém překračování úrovně znečištění stanovené imisními limity. Imisní limity jsou stanoveny pro ty znečišťující látky, které mají podle výsledků dlouhodobých studií prokazatelně škodlivý účinek na lidské zdraví nebo vegetaci a ekosystémy. Hodnoty konkrétních imisních limitů vycházejí z doporučených hodnot Světové zdravotnické organizace (WHO) a jsou definovány ve směrnici EU a následně implementovány do národních legislativ jednotlivých členských států. Imisní limity platné v České republice jsou uvedené na stránce Imisní limity nebo je lze nalézt také v Příloze č.

Identifikace zdrojů znečištění

Identifikace zdrojů znečišťování na konkrétním místě nemusí být vždy jednoduchou a jednoznačnou záležitostí. Existuje několik nástrojů, které nám mohou přiblížit původ znečištění, přičemž nejvhodnější je jejich kombinace. Při identifikaci zdrojů je třeba zohlednit meteorologicko-imisní vztahy. Koncentrace znečišťujících látek jsou závislé na meteorologických (rozptylových) podmínkách. Toho využívají např. koncentrační růžice znázorňující koncentrace škodlivin v souvislostech se směrem a rychlostí větru, což napovídá o vzdálenosti a směru, ze kterého znečištění přichází, nebo tzv. zpětné trajektorie větru, které dávají přesnější představu, odkud a jakou rychlostí se mohlo znečištění šířit.

Obraz toho, co se děje ve vyšších vrstvách atmosféry, a tudíž zda znečištění pochází z místního zdroje, nebo bylo dálkovým přenosem transportováno z velkých dálek (až tisíce kilometrů), poskytují tzv. distanční metody měření a modely, mezi které patří např. model HYSPLIT (počítá trajektorie větru ve větších výškách) nebo měření ceilometry (indikují výšku vrstvy, ve které dochází k promíchávání vzduchu a znečišťujících látek). Jiná distanční měření zpřesňují informace o vertikálním profilu atmosféry, tzn. Zatím asi nejpřesnější metoda pro identifikaci zdrojů znečištění je receptorový model PMF, který je založený na podrobných terénních měřeních a následných chemických analýzách mnoha látek. Každý zdroj nebo skupina zdrojů má vlastní chemický podpis (tzv. fingerprint).

Pokud dojde k obtěžování obyvatelstva kouřem, prachem nebo zápachem z větších provozoven, lze se obrátit s podnětem k přešetření situace na Českou inspekci životního prostředí. Kouř, prach nebo zápach pocházející z lokálních topenišť nebo např.

Znečištění ovzduší v České republice

Úroveň znečištění ovzduší závisí zejména na množství emisí a také na meteorologických podmínkách. Nejznečištěnější oblastí v České republice je jak co do rozlohy, tak co do dosahovaných koncentrací severovýchodní část Moravskoslezského kraje. Naopak nejčistší vzduch obecně dýcháme na horách a na místech vzdálených od lidské civilizace. I na těchto místech ale můžeme zaznamenat znečištění, ke kterému dochází vlivem dálkového přenosu znečišťujících látek nebo např. polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), např.

Smogové situace

Smogová situace je stav mimořádně znečištěného ovzduší, kdy úroveň znečištění suspendovanými (prachovými) částicemi PM10, přízemním (troposférickým) ozonem (O3), oxidem siřičitým (SO2) nebo oxidem dusičitým (NO2) překročí některou z informativních prahových hodnot uvedených v příloze č. 6 zákona č. 201/2012 Sb. Zimní smogové situace spojené s vysokými koncentracemi suspendovaných (prachových) částic, případně oxidu siřičitého nebo oxidu dusičitého se nejčastěji pozorují v chladném období roku, tedy od října do března, kdy vznikají jako důsledek spalování fosilních paliv v kombinaci s nepříznivými rozptylovými podmínkami (nízká rychlost větru, výskyt teplotní inverze). Vlivem nepříznivých rozptylových podmínek (nízká rychlost větru, teplotní inverze, nízká teplota) v kombinaci se spalováním fosilních paliv (vytápění) totiž dochází k hromadění škodlivin a vodní páry v blízkosti povrchu. Vodní pára pak může kondenzovat, což má za důsledek vznik mlhy.

Podle současně platné právní úpravy je SVRS provozován na celém území ČR. Vznik a ukončení smogové situace se vyhlašuje pro vymezené území v rámci zóny nebo aglomerace na základě naměřených koncentrací znečišťujících látek na stanovených měřicích lokalitách reprezentativních pro vymezené území (dále „reprezentativní lokality“). Reprezentativní lokalita musí být reprezentativní pro úroveň znečištění v oblasti minimálně 100 km2 vymezeného území. Seznam vymezených území a reprezentativních lokalit je pro PM10, SO2 a NO2 stanoven Věstníkem MŽP a pro O3 směrnicí ředitele ČHMÚ. Přesné znění podmínek vyhlašování a odvolávání je uvedeno v příloze č. 6 zákona č. 201/2012 Sb.

Osobám s chronickými dýchacími potížemi, srdečním onemocněním, seniorům, těhotným ženám a malým dětem se po vyhlášení smogové situace doporučuje zdržet se při pobytu pod širým nebem zvýšené fyzické zátěže spojené se zvýšenou frekvencí dýchání. U dospělých osob bez zdravotních potíží nejsou nutná žádná omezení. Pro více informací si můžete prohlédnout infografiku Co dělat při smogové situaci? V případě letních smogových situací, při kterých dochází k nárůstu koncentrace přízemního (troposférického) ozonu, nepředstavuje větrání problém. Při zimních smogových situacích jsou nejlepší podmínky pro větrání v brzkých odpoledních hodinách, jelikož nejvyšších hodnot škodlivin je dosahováno v ranních hodinách před východem slunce a večer po jeho západu. Koncentrace v tomto případě kopírují denní změny rozptylových podmínek a denní rytmus aktivity obyvatel (vytápění, intenzita dopravy).

Nejlepší cestou, jak rozhodnout o tom, zda lze jít ven, je sledování informací o aktuální úrovni znečištění ovzduší, a to ideálně na konkrétní lokalitě. Tyto informace jsou dostupné ve sdělovacích prostředcích a na stránkách ČHMÚ věnovaných kvalitě ovzduší. V případě vyhlášení smogové situace je třeba smogovou situaci chápat jako upozornění, že se v dané oblasti mohou vyskytovat koncentrace znečišťujících látek, které mohou u citlivých osob způsobit bezprostřední zdravotní problémy. Během smogové situace také může dojít k přechodnému poklesu koncentrací, ale pokud je brzy očekáván jejich opětovný nárůst, situace se neodvolává. V čase těsně před odvoláním smogové situace je již kvalita na celém území (přesněji řečeno v místech měřicích stanic) dobrá. V případě letních smogových situací, při kterých dochází k nárůstu koncentrace přízemního (troposférického) ozonu, je nejlepší jít ven v ranních, maximálně dopoledních hodinách nebo až navečer. Při zimních smogových situacích je denní chod koncentrací opačný - nejvyšších hodnot je dosahováno v ranních hodinách před východem slunce a večer po jeho západu. Koncentrace v tomto případě kopírují denní změny rozptylových podmínek a denní rytmus aktivity obyvatel (vytápění, intenzita dopravy). Nejlepší podmínky pro pobyt venku jsou tudíž v brzkých odpoledních hodinách.

tags: #jak #měřit #znečištění #ovzduší #metody

Oblíbené příspěvky:

• Inspirace pro ekologické hotely v ČR
• O ekologických aktivitách Radomíra Seiferta
• Vliv znečištění ovzduší na zdraví
• Rodina v ohrožení
• Bezpečné nakládání s injekčními jehlami