Kontaminanty vnitřního ovzduší dle WHO a jejich monitorování

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 pojednává o těchto látkách přispívajících ke znečištění ovzduší a zdůrazňuje dva nástroje určené k průběžnému monitorování parametrů kvality ovzduší.

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, 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.

Čtěte také: Znečištění ovzduší

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.

Nástroje pro monitorování kvality ovzduší

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: Znečištění vnitřního ovzduší: Průvodce

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.

Radon v ovzduší domů a bytů

Člověk tráví většinu života v uzavřeném prostředí domů a bytů. Zatímco venku se škodliviny vzdušnou masou ředí, ve vnitřním prostředí se mohou koncentrovat. Toto nebezpečí stoupá po instalaci těsných oken a zateplení fasády. Jednou z významných, život ohrožujících škodlivin je radon v ovzduší.

Tento plyn, který se do objektů dostává převážně z podloží, je významnou příčinou rakoviny plic. Česká republika je zemí s nejvyšší průměrnou koncentrací radonu v bytech na světě. Průměrná objemová aktivita radonu je u nás 120 Bq/m3, vyšší má 30 % obyvatelstva, opakovaně byly naměřeny i několikatisícové hodnoty. Ročně u nás umírá 5600 osob na zhoubné plicní onemocnění, 16 % z nich, tj. asi 900, je zapříčiněno radonem v ovzduší, resp. produkty jeho rozpadu za vzniku ionizujícího záření.

V současnosti probíhá na základě Usnesení vlády ČR již třetí dekáda Radonového programu, ve kterém zastupuji Ministerstvo zdravotnictví. V informativním sdělení upozorňuji na toto významné riziko a nutnost ochrany zdraví. Péče o zdraví lidí, kteří dnes tráví život převážně v budovách, vede k odmítání a odstraňování rizik všeho druhu ve vnitřním prostředí.

Bojíme se toxického působení oxidu uhličitého a dalších chemických látek v ovzduší. Bojíme se zvýšené vlhkosti, při které rostou na površích plísně. Bojíme se nejrůznějších pevných i plynných polutantů, které můžeme vdechnout. Bojíme se mikrobiologické kontaminace ovzduší. Všechny tyto látky mohou negativně ovlivňovat zdraví, dlouhodobá expozice zvyšuje únavu a dráždí sliznice očí, horních i dolních dýchacích cest, způsobuje různá zánětlivá onemocnění, oslabuje imunitu. Některé polutanty mohou působit závažněji a způsobovat zhoubné bujení exponovaných tkání. Stálý strach z „něčeho“ způsobuje, že se náš život stává permanentním stresem.

Čtěte také: Oblast vnitřního klimatu

Kontaminanty vnitřního prostředí byly mnohokrát popsány. Některé odstraňujeme, protože nás obtěžují svým působením. Jsou ale rizika, která necítíme, nevidíme a jejich závažnost si neuvědomujeme, nebo uvědomit si je podvědomě odmítáme. Přesto jsou velmi závažná. Takovým život ohrožujícím nebezpečím je radon v ovzduší.

Česká republika je územím s nejvyšší průměrnou koncentrací radonu v bytech na světě. Průměrná objemová aktivita radonu u nás je 120 Bq/m3. Zatímco největší obavy veřejnosti vyvolávají zejména jaderná zařízení a úložiště radioaktivních odpadů, jejich běžný provoz ve skutečnosti přispívá k celkovému ozáření minimálně. Největší podíl na celkovém průměrném ozáření má vdechování radonu a jeho rozpadových produktů v budovách. Individuální dávky se samozřejmě liší, zejména v případě lékařského ozáření. Týká se to však i ozáření v budovách, kde se koncentrace radonu pohybují nejčastěji od 60 do 10 000 Bq/m3.

Asi ve 2 % bytů (je to asi 76 000 bytů) je koncentrace radonu vyšší než 400 Bq/m3 a v 0,2 % bytů (asi 7 000) je vyšší než 1000 Bq/m3. První znalosti o radonu máme krátce přes sto let. Roku 1896 objevil H. Becquerel radioaktivitu. V roce 1898 M. Curie Sklodowska zkoumala radioaktivitu uranu a objevila radium. Za tyto objevy každý z nich získal Nobelovu cenu. V roce 1900 objevil F. E. Dorn „radiovou emanaci“, tzv. niton, až od roku 1931 nazývaný radon. Počátkem století bylo provedeno první měření v důlním ovzduší, ale soustavné měření radonu v dolech se datuje až od roku 1950.

V roce 1952 nezávisle na sobě W. F. Bale v USA a F. Běhounek u nás označili radon v ovzduší, resp. jeho rozpadové produkty, za příčinu karcinomu plic u horníků. Tato hypotéza byla prokázána epidemiologickými studiemi. Pokračoval výzkum, na jehož základě potvrdila nebezpečí radonu Světová zdravotnická organizace, která radon v r. 1988 zařadila mezi prokázané lidské karcinogeny [1]. Výzkum se však orientoval stále na práci horníků v dolech. Tehdy se ještě nevědělo, že radon proniká i do domů. První měření radonu v domech byla provedena ve druhé polovině minulého století ve Švédsku, avšak výsledkům byl dlouho přisuzován jen lokální význam.

Snahou odborníků na problematiku záření, organizovaných pod MZČR, byl koncem osmdesátých let schválen vládou tzv. Radonový program, cílený na vyhledávání rizika radonu na území státu, i mimo důlní díla. Výsledkem byly speciální mapy, dnes každému volně dostupné na internetu (www.geology.cz), zobrazující rizika půdního radonu [2]. Ukázalo se, že jsou lokality, kde je radon přítomen ve značných koncentracích. Byla vydána radonová vyhláška č. 76/1991 Sb. (dříve než v EU!) a atomový zákon č. 18/1997 Sb. Práce přibývalo, proto schválila vláda v roce 1999 druhou dekádu Radonového programu. V té době se hlavním gestorem radonové problematiky stal nově vzniklý Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB) se zázemím ve Státním ústavu radiační ochrany (SÚRO).

Jedním z cílů druhé dekády Radonového programu bylo vyhledávat budovy s nejvyššími koncentracemi radonu v ovzduší. Dalším cílem bylo nalezení postupů, vedoucích ke snížení ozáření lidí v budovách. Za těmito stručnými slovy se skrývá velká práce mnoha odborníků, zejména mnoho měření. Výzkum provázelo informování veřejnosti, které se stalo hlavní náplní třetí dekády Radonového programu, kterou vyhlásila vláda svým Usnesením v květnu 2009 [3]. Je řízen Akčním plánem, který stanoví jeho priority a úkoly.

1. Strategie informovanosti - ve spolupráci s katedrou sociologie FFKU byl proveden seriózní sociologický průzkum, ze kterého vyplynulo, že o radonu slyšelo 80 % respondentů. Z těch, kteří v posledních letech stavěli nebo kupovali dům, slyšelo o radonu 93 %, 90 % respondentů ho považuje za rizikový, 94 % ví, že zvyšuje riziko rakoviny, 88 % ví, že se jedná o rakovinu plic, 90 % ví, že má smysl protiradonová izolace a 60 % ví, že má smysl větrat. Vlastní informovanost vnímá jako špatnou až velmi špatnou 50 % respondentů. Z provedeného průzkumu vyplynulo, že teprve znalost rizika v rezidenční oblasti ovlivňuje chování občanů.
2. Strategie usměrňování stávajícího ozáření z radonu - trvá možnost bezplatného krátkodobého informativního měření, je rozpracován systém a kritéria poskytování státních dotací na provedení protiradonových opatření. Pokračuje měření v objektech veřejného zájmu, zejména ve školních a předškolních zařízeních.
3. Odborná vědecko-technická podpora - na adrese www.radonovyprogram.cz je volně dostupná kompletní příručka RADON - stavební souvislosti, zpracovaná na Stavební fakultě ČVUT.

V současnosti je aktuální zateplování domů a bytů. Pohnutky jsou ekonomické, ale i ekologické. Podstata zateplování staveb spočívá v omezení prostupu tepla obálkou budovy, stěnami, okny, dveřmi a střechou. Trendem budoucnosti jsou nízkoenergetické a pasivní domy. Větrání infiltrací je zde potlačeno pod mez únosnou k odstranění již zmíněné vodní páry, oxidu uhličitého a dalších škodlivin, např. formaldehydu, ale i radonu. Omezení přirozeného větrání utěsněním stavby může mít na koncentraci radonu ve vnitřním prostředí obrovský vliv. Jeho koncentrace narůstá u zateplených budov o více než 60 %!

Z výsledků, získaných pracovníky SÚRO vyplývá, že jen při výměně starých netěsných oken za nová dochází v průměru k tří- až šestinásobnému snížení výměny vzduchu v objektu, což v praxi znamená 3× až 6× vyšší koncentraci radonu ve vnitřním ovzduší. Před zateplením staveb a instalací těsných oken je proto třeba se informovat na radonovou situaci v daném místě a příp. provést informační krátkodobé měření (detektor zapůjčí zájemci zdarma SÚRO).

Z funkčního hlediska je jediným systémem, který může zaručit potřebnou výměnu vzduchu a přívod vzduchu čerstvého v zateplené stavbě jen nucené větrání. Nastavení plastových oken do polohy přivětrávání zajistí cca 1/3 potřeby čerstvého vzduchu. Zkušenosti z praxe ukazují, že v některých případech nestačí ponechat vyřešení vysoké koncentrace radonu pouze na vzduchotechnickém systému. Přísun radonu do domu může být tak velký, že by se potřebné nucené větrání stalo nerentabilním. Je třeba přikročit k realizaci protiradonových opatření. Jejich základem je odvětrání podloží stavby.

Snížení energetické náročnosti budov je jistě smysluplným krokem k úspoře energií. Vždy však musí být zohledněny hygienické požadavky na kvalitu vnitřního prostředí budov, a to jak ve fázi projektové dokumentace nového objektu, tak při samotné realizaci v novém či stávajícím objektu. Zateplení budovy nesmí ohrozit zdraví a život uživatelů objektu. Zateplení bez vyřešeného větrání by takovým ohrožením mohlo být. Platí, že nejúčinnějším protiradonovým opatřením je odvětrání podloží pod domem.

Principy ochranných opatření a další užitečné informace najde zájemce na adrese www.radonovyprogram.cz. Pomůckou je také ČSN 73 0601 Ochrana staveb proti pronikání radonu z podloží. Legislativní oporu dává vyhláška č. 307/2002 Sb. o radiační ochraně, v platném znění, vyhláška č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby v platném znění a zákon č. 18/1997 Sb.

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 #vnitřního #ovzduší #WHO

Oblíbené příspěvky:

• Graf klimatických změn
• Obnovitelné zdroje v ČR
• Co je to odpad v sušičce?
• Přírodní pozorování a školní zralost
• Význam pakomárů