Kontaminanty ovzduší a doprava: Druhy a dopady

Ovzduší je pro člověka jednou z nejdůležitějších složek životního prostředí, bez které se nemůže obejít. Vdechovaný vzduch a vše, co obsahuje, se dostává až do nitra lidského těla a přímo tak působí na zdraví člověka. Proto je kvalitě ovzduší věnována velká pozornost jak na národní a evropské, tak na mezinárodní úrovni.

Ochranou ovzduší se rozumí předcházení znečišťování ovzduší a snižování úrovně znečišťování tak, aby byla omezena rizika pro lidské zdraví způsobená znečištěním ovzduší, snížení zátěže životního prostředí látkami vnášenými do ovzduší a poškozujícími ekosystémy a vytvoření předpokladů pro regeneraci složek životního prostředí postižených v důsledku znečištění ovzduší.

Úroveň znečištění vnějšího ovzduší je dána především vypouštěním znečišťujících látek z různých zdrojů v důsledku lidské činnosti (lokální topeniště, doprava, průmysl a energetika, zemědělství) a dále ji mohou ovlivňovat i přírodní procesy. Znečišťující látky jsou přenášeny v atmosféře a mohou tak ovlivňovat kvalitu ovzduší jak v nejbližším okolí samotného zdroje znečištění, tak ve vzdálenějších oblastech.

Základní právní normou upravující hodnocení a řízení kvality ovzduší a provoz zdrojů znečišťování ovzduší je zákon o ochraně ovzduší. Ministerstvo životního prostředí se podílí také na ochraně ozonové vrstvy Země před látkami, které způsobují její poškozování (např. freony). V důsledku ztenčování ozonové vrstvy proniká na zemský povrch nebezpečné ultrafialové záření, které může způsobovat vznik nebezpečných onemocnění.

Negativní vlivy člověka na životní prostředí

Je pravda, že vliv jednoho obyčejného člověka není velký - ovšem vliv lidské populace, která se právě z těchto obyčejných lidí skládá, je v porovnání s jinými organismy nedozírný. Negativní vlivy člověka lze rámcově rozdělit do tří skupin:

Čtěte také: Vliv azbestu na lidské zdraví

• Neefektivní využívání zdrojů
• Likvidace odpadů
• Druhotné dopady problémů z prvních dvou kategorií

Příklady neefektivního využívání zdrojů

Je běžným a příjemným rituálem dát si ranní sprchu, aby člověk vyrazil svěží do nového dne. Pět minut si postojíte pod příjemným proudem teplé vody. Za tu dobu kolem vás proteče 60 až 80 litrů pitné vody. Dál je potřeba si vyčistit zuby. Proč vypínat vodu, když to zabere jen chvilku? Za minutu to máme dalších zhruba 10 litrů. Vynásobme to všemi členy domácnosti, 365 rány v roce. Připočítejme ještě praní (pokaždé 40 až 80 litrů), splachování toalety (po deseti litrech), umývání rukou, vaření i další činnosti.

Elektrická energie je všude, dnešní život bez ní není možný. Mobilní telefony, televize, počítače, osvětlení, sporák… Není zas tak výjimečné svítit po celém bytě, mít puštěnou televizi i počítač a u toho všeho spát. Tyto naše samozřejmosti jsou však vykoupeny drahou mincí v podobě uhlí, které je v naší republice hlavním zdrojem energie. I kdybychom od spalování uhlí ihned upustili, tak větrné elektrárny a solární panely současný luxus nikdy neutáhnou. Okamžité utažení našich opasků však může alespoň ušetřit uhlí do dalších let.

Čím umíme také bezvadně plýtvat, jsou potraviny. Je tolik možností, co nakoupit. A jak je to snadné, naplnit koš rozmanitým jídlem! Ovoce či zelenina z dalekých koutů světa jsou tak krásné a dokonalé! Pesticidy a hnojiva udělaly dobrou práci. Dejme všechny ty poklady Maroka, Tuniska nebo Španělska do igelitových pytlíků; těch je všude plno, tak je doma hned vyhodíme. A cestou se stavíme v nějakém rychlém občerstvení. Vždy mají všeho dostatek předpřipraveného, aby nic nechybělo.

Problémy s likvidací odpadů

Když už se ráno vypravíte z domova a nezapomenete s sebou vzít páchnoucí odpadky, vyhodíte je do obyčejné popelnice při cestě, nebo si popojdete až k barevným kontejnerům na tříděný odpad? Mnoho lidí ve spěchu volí rychlejší, jednodušší variantu. Odpadky netvoříme jen doma, ale i venku na procházce, třeba když sníme sušenku, dopijeme láhev a podobně. Pokud není nikde v pohodlné blízkosti koš… co uděláte vy?

Znovu tady dostává zabrat voda. Když ji totiž tak bohatě využíváme, obohatíme ji snad při každé činnosti o nespočet chemických látek. Čím agresivnější prostředek, tím líp pro úklid. Pak s tím pryč do odpadu - problém vyřešen. Účinné čisticí prostředky, které mají málem charakter žíraviny, prací prášky s fosfáty, oleje ze smažení a mnoho dalších pikantností odchází z našich domácností. Novinkou jsou rozpustné ruličky od toaletního papíru. Bomba, jak hned v záchodě mizí!

Čtěte také: Liberecký kraj a kvalita ovzduší

Druhotné dopady problémů

Patří sem třeba známý smog, který souvisí s oxidem siřičitým vznikajícím hlavně při spalování a s oxidy dusíku, které jsou produkty dopravy. Automobily jsou významnými „dodavateli“ těchto látek. Kvůli oxidům dusíku vzniká přízemní ozón, oxid siřičitý dává vzniknout kyselině sírové. Tyto látky způsobují úhyn rostlin a v minulosti zavinily odumírání lesů na rozsáhlých plochách našich severních pohraničních pohoří.

S rostoucí dopravou čím dál více sytíme vzduch sloučeninami dusíku. Jsou tu však i další škodliviny, které souvisejí s dopravou - velmi jemné částečky prachu, tvořící se při otěru z pneumatik i z vozovky nebo z brzdového obložení při brzdění.

Mimo tyto naše kategorie stojí kouření. Kouř ovšem lidi okolo neobtěžuje pouze svým zápachem. Zmiňme například polycyklické aromatické uhlovodíky, jež se dokážou přichytit na částice prachu a s nevinným nádechem se dostanou dovnitř našeho těla, kde často působí záněty - nehledě na to, že některé mají rakovinotvorné účinky. Na částice prachu se přichytávají i další věci, třeba částečky rozvířené z nesebraných uschlých psích exkrementů.

Znečištění ve stavebnictví

Znečištění ve stavebnictví je velký problém, který nelze ignorovat. Nejčastěji je znečišťován vzduch a voda, ale nezanedbatelným zdrojem je také hluk. Pokud nezavedete preventivní opatření pro nakládání s nebezpečným odpadem, může to mít přímý dopad na zaměstnance a lidi žijící v okolí.

1. Znečištění ovzduší

Znečištění ovzduší představují emise způsobené člověkem, které se uvolňují do atmosféry. Špatná kvalita ovzduší představuje celosvětové zdravotní riziko, které v roce 2016 způsobilo přibližně 4,2 milionu předčasných úmrtí. Vzhledem k tomu, že stavební průmysl významně přispívá ke znečištění ovzduší, mají organizace v tomto odvětví společnou odpovědnost za omezení množství, které produkují.

Čtěte také: Elektromotory a znečištění: Překvapivé výsledky

Mezi hlavní zdroje znečištění ovzduší ve stavebnictví patří:

• Používání vozidel a různých stavebních zařízení a strojů - nákladní auta, buldozery, bagry, sklápěcí vozy, centrální generátory apod.
• Terénní úpravy a demolice budov.
• Chemikálie (barvy, lepidla, oleje, ředidla a plasty), které produkují škodlivé výpary.
• Velké množství stavebního prachu z cementu, betonu, siliky a dřeva (polétavý prach PM 10).

Studie ukazují, že polétavý prach může proniknout hluboko do plic těch, kteří ho vdechují. Z dlouhodobého hlediska to pro zaměstnance pracující na stavbách představuje zvýšené riziko zdravotních komplikací. Ve skutečnosti se 56 % případů onemocnění rakovinou z povolání projevuje u mužů, kteří pracují ve stavebnictví. To zahrnuje mesothelioma, druh rakoviny, který se vyvíjí na sliznici plic a hrudníku a jehož jedinou známou příčinou je expozice azbestu.

Lidé žijící v blízkosti staveniště jsou též částečně vystaveni nepříznivým účinkům znečištění ovzduší. I když místní obyvatelé nebudou v tak těsné blízkosti znečišťujících látek, jako jsou pracovníci, mohou se setkat s dopady špatné kvality ovzduší dlouho po dokončení projektu.

Doporučení pro snížení znečištění ovzduší ve stavebnictví:

• Nikdy nespalujte odpadní materiály.
• Zaveďte hybridní technologie namísto dieselových spalovacích motorů.

2. Znečištění vody

Znečištění vody nastane, když toxické látky skončí ve vodních útvarech, jako jsou řeky, jezera apod. Znečištění může být viditelné, a to buď na hladině nebo dně vody, ale také pouhým okem neviditelné, což jsou většinou chemikálie, které se ve vodě rozpustí.

Voda kontaminovaná znečišťujícími látkami ze stavebnictví představuje vážné nebezpečí pro životní prostředí. Jakmile se znečištění dostane do vodního systému, může poškodit nebo zahubit ryby a jiné živočichy, které v něm žijí nebo vodu pijí.

Doporučení pro snížení znečištění vody ve stavebnictví:

• Sledujte likvidaci a nakládání s odpady a zlepšujte správu odpadového hospodářství.
• Udržujte materiály, jako je písek nebo cement v bezpečí.
• Zabezpečte všechny odtoky, abyste zabránili úniku a hromadění odpadu do vody.
• Udržujte silnici a chodníky na staveništi vždy čisté.

3. Znečištění hlukem

Znečištění hlukem je typ znečištění, které negativně působí téměř okamžitě. Zařízení, které se na stavbách používají, mohou být obzvlášť hlasité, což působí zejména na okolí, tedy veřejnost bydlící v sousedství.

Doporučení pro snížení znečištění hlukem ve stavebnictví:

• K řízení hlukové zátěže a pro snížení hlukového znečištění používejte tiché elektrické nářadí a vybavení.
• Naplánujte si práci spíše v době, kdy je většina lidí v práci, než v době, kdy všichni ještě pravděpodobně spí.
• Informujte místní obyvatele o pracovní době a průběžně i o celém projektu.
• Zajistěte, aby zaměstnanci používali správné OOPP.

Dopady znečištění ovzduší na zdraví a životní prostředí

Znečištění ovzduší je naléhavým problémem, který má závažné důsledky na globální úrovni. Ovzduší obsahuje různé škodlivé látky, které mohou negativně ovlivnit lidské zdraví a životní prostředí. Znečištěné ovzduší si může vybrat svou daň v různých podobách od respiračních onemocnění po kardiovaskulární problémy. Má vliv i na neurologický vývoj dětí.

Zdravotní problémy mohou nastat v důsledku krátkodobého i dlouhodobého vystavení se znečišťujícím látkám v ovzduší. U některých látek přitom stačí pouze velmi malá expozice na to, aby se projevil jejich negativní efekt.

Přibližně 99 % světové populace dýchá ovzduší, ve kterém alespoň jednou v roce překračuje koncentrace jedné či více znečišťujících látek hodnotu doporučenou pokyny WHO.

Nejvýznamnější znečišťující látky:

• PM10 a PM2.5: Částice s nejvýznamnějším rizikem pro zdraví, které pronikají hluboko do plic a mohou se dostat až do krevního oběhu.
• PAU (polycyklické aromatické uhlovodíky): Toxické, mutagenní či karcinogenní látky, které tlumí imunitní systém a u těhotných žen ovlivňují růst plodu.
• Oxid dusičitý (NO2): Agresivní prudce jedovatý plyn, který může způsobovat vážné záněty dýchacích cest a souvisí s výskytem bronchitidy a astmatu u dětí.
• Přízemní ozon (O3): Způsobuje dýchací problémy, astma, omezuje činnost plic nebo způsobuje plicní choroby.
• Oxid siřičitý (SO2): Ovlivňuje dýchací soustavu a funkci plic a způsobuje podráždění očí.
• Radon: Radioaktivní plyn, který může být jednou z hlavních příčin rakoviny plic.

Dopady znečištění ovzduší:

• Respirační onemocnění
• Kardiovaskulární onemocnění
• Cerebrovaskulární onemocnění (mozková mrtvice)
• Rakovina plic
• Bronchitida a astma u dětí
• Snížená porodní hmotnost dětí
• Negativní ovlivnění kognitivního vývoje dětí

Krátkodobá i dlouhodobá expozice látkám znečišťujícím ovzduší je spojována s dopady na zdraví. Závažnější dopady postihují lidi, kteří jsou již nemocní. Děti, senioři a chudí lidé jsou náchylnější. Dlouhodobé dopady znečištěného ovzduší podle statistik zkracují lidský život v průměru až o deset měsíců.

Znečištění ovzduší rovněž poškozuje suchozemské a vodní ekosystémy.

Biomonitoring

Biomonitoring je velice účinným způsobem vzorkování ovzduší, ke kterému jsou ve velké míře využívány rostlinné indikátory. Představuje finančně nenáročnou a nejlépe dostupnou metodu i v hůř dostupných a vzdálených místech a je vhodným nástrojem odhadu úrovně kontaminace atmosféry.

Jehličí jako pasivní vzorkovač nese na svém povrchu voskovou vrstvu, která je vysoce lipofilní (schopná vázat látky rozpustné v tucích). Na rozdíl od listí opadajícího každý podzim má delší životnost, jehličnany jsou rostliny vždy zelené, a proto efektivně hromadí persistentní organické polutanty (látky vykazující toxické vlastnosti schopné setrvávat v životním prostředí po dlouhou dobu a akumulovat se v živých organismech) během dlouhých časových období. Předmětem laboratorních analýz jsou pak látky širokého spektra.

Jehličí se používá konkrétně k hodnocení kontaminace polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAHs), polychlorovanými bifenyly (PCBs), organochlorovými pesticidy (OCPs), polybromovanými difenylethery (PBDEs), polychlorovaných dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany (PCDDs/Fs), perfluorovanými látkami (PFCs) a těžkými kovy (např. olovo, arsen, rtuť, měď, zinek apod.).

Jehličnany jsou matricí, která je schopna indikovat také genotoxicitu prostředí pomocí pylových zrn zrajících v květnu až červenci), samčí šišky vidíte na obrázku vpravo dole. Samotný proces vzorkování probíhá v případě dlouhodobých studií v pravidelných měsíčních intervalech po 28 dnech. V případě jednorázového odběru je potřeba myslet na typ látek, které jsou předmětem laboratorní analýzy.

Jehličnaté stromy jsou popisované jako vždy zelené a vzácněji opadavé. Jehličí má životnost déle než jednu vegetační sezónu a je druhově specifické. Matricemi vhodnými ke vzorkování v našich zeměpisných šířkách jsou jehlice borovice, neboť jsou delší a lépe se s nimi pracuje. Běžně vyskytující se druhy: Borovice disponují rovněž brachyblasty, což jsou malé krátké výhonky, které dosahují velikosti jen několik milimetrů a umožňují udržení jehlic na větvích. Jako vzorkovací matrice jsou důležité, protože jejich schopnost sorpce organických látek je taktéž vysoká.

Jak poznat věk jehličí? Jedná se o jednoduchou věc, protože každý ročník jehličí je oddělen na větvi novým přeslenem. U mohutného stromu je nejjednodušší najít nejmenší větvičku a postupovat k větším. Před začátkem vzorkování je potřebné zvolit si věk jehličí, který bude cílem odběru. Nejvhodnější je věk jehlic v půlce jejich životnosti (přibližně 2.-3. ročník), jelikož jehličí je již fyziologicky vyvinuté a na straně druhé má stále schopnost sorpce cílových analytů, která klesá na konci životnosti.

Zelené jehličí se sbírá v jednorázových rukavicích odtrhnutím, aby se zabezpečil odběr jehličí i s brachyblasty. Je potřebné realizovat sběr jehlic - ze všech světových stran a různých výšek stromu (max. 1,5-2 m - naší dýchací zóny), aby se získal reprezentativní směsný vzorek.

Konkrétní případ: Benzo[a]pyren

Pro monitoring benzo[a]pyrenu se běžně využívají aktivní vzorkovače ovzduší, které vyžadují k obsluze odborný personál, je nutné k nim dovést elektrickou energii, jejich pořizovací a provozní náklady šplhají do řádů tisíců a navíc mohou se stát terčem pozornosti nenechavců z řad obyvatelstva.

Z pohledu městské lokality jsou nejvýznamnějšími kontaminanty polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs), jež zahrnují širokou škálu sloučenin tvořených dvěma a více kondenzovanými jádry v molekule. Velikost molekuly je pak určující vzhledem k distribuci těchto látek mezi plynnou a pevnou fázi ovzduší. Přirozenými zdroji PAHs jsou zejména lesní požáry a sopečné erupce. Významným zdrojem je však lidská činnost. PAHs vznikají jako vedlejší produkty při nedokonalém spalování, pyrolýzou organických sloučenin, při spalování fosilních paliv a zpracování ropy. Jako jejich zdroj v městské aglomeraci se tak nabízí i emise z motorových vozidel, domácí lokální topeniště a spalování odpadů.

K hlavním problémům zajištění kvality ovzduší patří znečištění benzo[a]pyrenem, který často překračuje imisní limity (dle Zákona č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší Příl.

Monitorování znečištění ovzduší

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]. 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. 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].

Z různých látek znečišťujících ovzduší vzbuzují zvláštní obavy pevné částice a aerosoly. Tento článek na blogu pojednává o těchto látkách přispívajících ke znečištění ovzduší a zdůrazňuje dva nástroje určené k průběžnému monitorování parametrů kvality ovzduší. 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, Obrázek 1.). 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. Několik studií spojilo PČ se zdravotními problémy (např. respiračními problémy) a s environmentálními problémy (např. zhoršení viditelnosti) [4-6]. Zatímco hrubší prachové částice (PČ10) jsou většinou zadržovány nosními chlupy, jemné částice (PČ 2,5) mohou proniknout hluboko do plic a způsobit podráždění.

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. Metrohm Process Analytics je známým poskytovatelem analytických řešení pro analýzu vzduchu a aerosolů s bohatými zkušenostmi a odbornými znalostmi v oboru.

MARS vs. MARGA 2060

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.

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.

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.

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.

Monitorování znečištění ovzduší je stěžejním pro umožnění nám porozumět typům a úrovním znečišťujících látek přítomných ve vzduchu, který dýcháme. Expozice znečištěnému ovzduší může způsobit řadu zdravotních problémů, včetně respiračních onemocnění, kardiovaskulárních onemocnění a dokonce i rakoviny. Může také poškodit životní prostředí tím, že způsobuje kyselé deště, poškozuje ozónovou vrstvu a přispívá ke změně klimatu. Je důležité měřit kvalitu vzduchu pomocí nástrojů, jako je MARS nebo 2060 MARGA od Metrohm Process Analytics, abychom pochopili její dopad a vyvinuli účinné strategie ke snížení expozice.

tags: #kontaminanty #ovzduší #doprava #druhy

Oblíbené příspěvky:

• Ochrana přírody v Kanadě
• Definice skládky Rumpold Chrást
• Příslušenství pro instalaci vany
• Výlety do přírody
• Česká environmentální legislativa