Množství zplodin v ovzduší: Zdroje a dopady

Dospělý člověk spotřebuje denně kolem 15 kg vzduchu, z nichž se při klidném dýchání asi 1/2 kg kyslíku vstřebává do krve a je metabolizováno v těle. Ve srovnání s denní spotřebou přibližně 1,5 kg potravin a asi 2 l vody k pitným účelům je to značné množství. Člověk je až na výjimečné případy vždy odkázán na ovzduší, ve kterém se bezprostředně nachází bez možnosti jakéhokoliv výběru. Dýchací systém je branou, jíž do organismu vstupují nejen plyny tvořící normální ovzduší, ale i plynné imise, které se dostanou do ovzduší jako znečišťující látky škodlivé až toxické pro organismus. Do organismu se dostávají tuhé imise (prach, popílek, saze) a mikroorganismy (baktérie, viry, spory plísní apod.). Při tom mají velký význam také fyzikální vlastnosti ovzduší (teplota, vlhkost, ionizace, barometrický tlak aj.).

Složení ovzduší a jeho vliv na lidské zdraví

Kromě stálých složek atmosféry se v něm nacházejí další komponenty přirozeného původu, jejichž koncentrace značně kolísají. Jsou to, vedle již zmíněné vodní páry, oxidy dusíku a ozón vznikající za bouří v elektrických výbojích, oxid siřičitý, fluorovodík a chlorovodík vulkanického původu, sulfan z výronů kyselého přírodního plynu, ze sopek nebo jako produkt činnosti sirných baktérií.

Kyslík, dusík a oxid uhličitý

• Při normálním tlaku vzduchu se nedostatek kyslíku začíná projevovat zřetelnými obtížemi až tehdy, když koncentrace kyslíku klesne na 10-12 objemových procent. Rozhodující je parciální tlak kyslíku, který činí 21,3 kPa. S poklesem parciálního tlaku kyslíku v ovzduší klesá i jeho tlak v alveolárním vzduchu.
• Dusík za normálního tlaku prakticky nemá fyziologický význam, při vyšším tlaku je, jak je známo, příčinou tzv. kesonové nemoci, která vzniká tehdy, jestliže člověk byl po určitou dobu vystaven vyššímu tlaku vzduchu a je rychle dekomprimován.
• Oxid uhličitý se používá také jako indikátor znečištění atmosféry místností pobytem člověka.

Prach a aerosoly

Prach a aerosoly přirozeného původu v ovzduší představují solné částice pocházející z mořské vody, různé typy kondenzačních jader, půdní a rostlinné části, z nichž zejména rostlinné pyly mají z hlediska zdravotního pro nezanedbatelnou část populace značný význam, spóry baktérií apod.

V atmosféře se mimo těchto přirozených složek vyskytují v různém množství další plynné příměsi, nebo příměsi kapalné či pevné, které jsou v poměrně nízkých koncentracích. Zatímco dusíku je v normálním ovzduší asi 78 objemových procent, kyslíku pak asi 20 %, je oxidu siřičitého, který se do ovzduší dostává např. s kouřovými emisemi ze spalování uhlí asi kolem 1 desetitisíciny objemového %.

Ionty v ovzduší

Vzdušné ionty jsou drobné částice (molekuly, skupiny molekul, kondenzační jádra, mikroskopické prašné částice), které mají indukovaný elektrický náboj (kladný nebo záporný), vzniklý ztrátou nebo získáním elektronu. Koncentrace iontů je výsledkem dynamické stability mezi silami, které plynule tvoří nové ionty a současně působícími destrukčními ději. Mění se podle aktuálních okolnosti atmosféry.

Čtěte také: Česká republika a recyklace

Působení změn ionizace ovzduší na organismus se uplatňuje hlavně přes dýchací orgány, kde ionty nejsnáze odevzdávají svůj náboj. Indikátory jejich účinku je pozorování činnosti řasinkového epitelu v dýchacích cestách, produkce hlenu, změn na elektroencefalogramu, změn krevního tlaku, pH krve, bazálního metabolismu, tvorba hormonů, rychlosti dýchání, teploty a také subjektivních pocitů čilosti nebo únavy.

Na základě pozitivních zkušeností s působením lehkých negativních iontů byly vyvinuty ionizátory ovzduší. Nejčastěji se využívá tzv. tichého korónového výboje, při kterém ale může vznikat i větší množství ozónu a oxidů dusíku, což je nevhodné.

Znečišťující látky a jejich charakteristika

Jen velmi málo primárních znečištěnin si zachovává trvale svou chemickou identitu po vstupu do ovzduší. Skupina látek vytvářených v atmosféře reakcemi mezi znečištěninami buď za pomoci fotoaktivace (hlavně UV záření), nebo i bez ní - někdy označované jako sekundární emise, mohou byt dokonce škodlivější než látky výchozí.

Částice v ovzduší

• Částice větší než 100 μm poměrně rychle sedimentují a mají proto relativně neveliký přímý zdravotní význam. Kvůli velikosti je omezena i jejich interakce s jinými znečištěninami ovzduší.
• Částice menší než 10 μm se označují jako aerosol. Hmotnostně je jejich obsah ve vzduchu poměrně malý, ale mají velký biologický význam. Za 24 hodin se jich dostane do dýchacího systému téměř 0,01 g, což je několik miliard částic, většinou menších než 1 μm, které infiltruji průdušinkami až do plicních sklípků.
• Částice větší než 10 μm jsou zachycovány v horních dýchacích cestách. Řasinkový epitel přestavuje mukociliární eskalátor, na kterém ulpívají prašné částice.

Chemické složení prachu

Škodlivost prachů a aerosolů závisí na jejich retenci v plicích a ta je v rozhodující míře ovlivněna jejich disperzitou. Distribuční křivka vyjadřuje relativní frekvenci zastoupení jednotlivých velikostních tříd zachycených částic a je zásadní pomůckou při posuzování rozsahu hygienického rizika při inhalaci daného prachu.

Chemické složení prachu je další významný faktor při posuzování zdravotního rizika inhalace. Jestliže prach nemá specifické biologické účinky a působí jenom zaprášení plic, mluvíme o prachu biologicky inertním. Obvykle ale, se jedná o prach biologicky agresivní a v důsledku jeho vdechování vznikají různé plicní koniózy. Klasický příklad prachu s fibroplastickými účinky je křemičitý prach.

Čtěte také: České odpady: Statistika a trendy

Další znečišťující látky

• Sloučeniny síry mají hlavně podobu oxidů SO2 a SO3, dále pak sulfanu a sirouhlíku.
• Ze sloučenin dusíku jsou nejvýznamnější jeho oxidy a amoniak. Oxidy dusíku vznikají při hoření za vysokých teplot, tedy především ve všech elektrárnách a teplárnách na fosilní paliva, a ve válcích pístových motorů.
• Oxidy uhlíku CO2 a CO vznikají při úplném, resp. nedokonalém spalování uhlíkatých paliv (hlavně z automobilové dopravy).
• Řada polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) má prokazatelné karcinogenní vlastnosti.
• Radioaktivní látky, např. ve formě radioaktivního stroncia, izotopů jódu, cézia a dalších prvků, mohou ohrožovat zdraví člověka.

Smog

V souvislosti s rostoucími problémy ve znečišťování atmosféře se tradičně používá název smog, často však nesprávně a v nevhodných souvislostech. Redukční typ smogu, tzv. londýnský smog, je směsí kouře, oxidů síry a dalších plynných spodin spalování uhlí při vysoké relativní vlhkosti vzduchu a je obvykle doprovázen hustou mlhou. Oxidační typ smogu, tzv. losangeleský, dnes označovaný jako letní smog, vzniká na základě zplodin spalování kapalných a plynných paliv a jeho vznik je spojován s masivním znečišťováním ovzduší výfukovými plyny automobilů.

Doprava jako zdroj znečištění

Doprava je jedním z významných zdrojů znečišťování ovzduší. Prostřednictvím tohoto zdroje se do ovzduší dostávají především oxidy dusíku (zejména oxid dusičitý), suspendované částice frakce PM10 a PM2,5 (prachové částice), oxid uhelnatý a uhlovodíky. Všechny výše uvedené znečišťující látky mají řadu negativních dopadů na lidské zdraví i vegetaci. Platná legislativa pro ně stanovuje imisní limity, které však nejsou na řadě míst (města, okolí frekventovaných komunikací) plněny. Kromě toho je jejich neplněním ČR vystavena možnosti sankcí ze strany Evropské Komise.

Suspendované částice se do ovzduší dostávají jak prostřednictvím výfukových plynů z osobních i nákladních automobilů, tak prostřednictvím otěrů brzdových destiček automobilů a abrazí vozovky. Významné objemy suspendovaných částic frakcí PM10 a větších se pak mohou dostat do ovzduší tzv. resuspenzí, neboli zvířením prachových částic usazených na povrchu komunikací.

Opatření ke snížení znečištění ovzduší způsobené dopravou jsou proto nezbytnou součástí strategických dokumentů v oblasti ochrany ovzduší - Národního programu snižování emisí (NPSE) a Programů zlepšování kvality ovzduší (PZKO).

Nová studie provedená na University of California potvrzuje, že dlouhodobé vystavení vzduchu znečištěnému automobilovou dopravou má vliv na dřívější a rychlejší propuknutí Alzheimerovy choroby. Zjištění tak potvrzuje předchozí domněnky o existenci tohoto spojení.

Čtěte také: Množství vytříděného odpadu: ČR

Studie potvrdila, že ovzduší znečištěné dopravou u krys opravdu urychluje rozvoj Alzheimerovy choroby. „Překvapivé ale je, že se tak dělo nejen u těch krys, které měly k rozvoji této choroby genetické predispozice, ale i u krys, které tyto predispozice neměly. To je důležité, protože intenzivní doprava způsobuje znečištění ovzduší všude na světě.

V tuto chvíli vědci nedokážou přesně specifikovat, jaká složka v koktejlu znečištěného ovzduší je pro rozvoj nemoci klíčová. „Ve hře jsou samozřejmě výfukové plyny, prachové částice, částice z opotřebovaných pneumatik, vibrace a hluk.

Často čteme o odhadovaných počtech předčasných úmrtí v důsledku znečištění ovzduší. V ČR to má být až 11 tisíc lidí ročně. Nová metaanalýza tedy přidává těmto číslům na váze a můžeme jen doufat, že povede k rychlejšímu politickému rozhodování v této oblasti, např. k plošnému zavádění nízkoemisních zón v centrech měst.

Emise z dopravy a alternativy

Bez kvalitní a spolehlivé dopravy se moderní společnost neobejde: umožňuje dostupnost služeb, rozvoj podnikání a obchodu, podporuje sociální aspekty života a mnoho dalšího. Zároveň z dopravy pochází přibližně čtvrtina světových emisí skleníkových plynů. Pro téměř polovinu států světa platí, že největší podíl na emisích skleníkových plynů, které jsou spojeny s výrobou energie, má právě sektor dopravy.

V globálním měřítku je necelá polovina (46 %) všech emisí z dopravy spojena s přepravou nákladu, zbytek (54 %) vzniká při přepravování osob.

Celkové emise z dopravy v EU v roce 2020 dosáhly 670 milionů tun CO2, což je srovnatelné s celkovými emisemi evropského průmyslu. Celkový výkon osobní dopravy byl v témže roce 8 750 miliard osobokilometrů.

Nejvíce emisí (téměř 85 %) produkují automobily a letadla, přestože zajišťují pouze 72 % celkového přepravního výkonu - auta s 52 % výkonu mají 64% podíl na emisích, letadla s 20 % výkonu se na emisích podílejí z 24 %.

V osobní dopravě se emisní intenzita počítá v emisích na osobokilometr (oskm). Znalost emisní intenzity umožňuje srovnat různé druhy dopravy a jejich vliv na životní prostředí.

Emise z osobní dopravy na velké vzdálenosti je možné snížit například změnou některých cestovních zvyklostí, jako je výměna delších cest za kratší (třeba prostřednictvím podpory místní turistiky), ne vždy je také cestování nutné (některé služební cesty může nahradit videokonference).

Pouhá elektrifikace automobilové dopravy stačit nebude, protože emise skleníkových plynů nejsou jediný problém, který automobily ve městech způsobují. Zabírají také hodně místa, přinášejí další znečištění a snižují bezpečnost dopravního provozu pro ostatní - zejména pro chodce a cyklisty.

Snížení celkových emisí v dopravě proto není jen technologický problém, jde také změnu některých vzorců chování, jež jsou dnes s osobní dopravou spojeny.

Změna způsobu dopravy - spočívající v tom, že dopravní prostředek s vysokou emisní intenzitou je nahrazen tam, kde to jde.

Vytváření příležitostí pro změnu chování - navazuje na první bod - aby lidé preferovali méně emisně intenzivní dopravu, musí pro ně být atraktivnější.

Snižování potřeby cestovat - strategickým plánováním při budování měst a jejich revitalizaci se zaměřovat na snižování vzdáleností, které lidé potřebují urazit na nákup, za prací nebo s dětmi do školky. Kromě toho je možné také podporovat místní turistiku a práci na dálku.

Vliv lodní dopravy

Roku 2020 začalo platit nařízení, které omezilo množství emisí síry z lodní dopravy. Díky tomu se podařilo výrazně snížit poškozování lidského zdraví důsledky mezinárodního obchodu. Ale současně to přispělo k oteplování planety.

Rok 2023 klimatology zaskočil. Globální teploty se totiž během léta zvýšily ještě víc, než předpokládaly modely. Simulace takový skok nepředvídaly, takže se začaly objevovat spekulace o tom, jestli se změna klimatu způsobená člověkem nezačala významně zrychlovat.

Dezinformační média ráda šíří příběh o tom, že lodní doprava způsobuje extrémní emise skleníkových plynů. Oblíbený hoax například tvrdí, že jedna zaoceánská loď má stejné emise jako všechny evropské automobily.

Pravda je, že dopad tohoto způsobu dopravy není z hlediska klimatické změny rozhodně zanedbatelný. Odvětví dopravy je opravdu jedním z nejvýznamnějších přispěvatelů ke znečištění a mezinárodní lodní doprava globálně představuje přibližně tři procenta světových emisí skleníkových plynů. Vliv silniční dopravy je přitom asi pětkrát vyšší.

Toto znečištění netvoří skleníkové plyny, nýbrž částice, které oteplování naopak zpomalují. Jak je to možné? Tyto aerosolové částečky působí jako kondenzační jádra, na nichž se pak sráží vodní pára a vzniká oblačnost. V podstatě tedy fungují podobně jako kondenzační páry za letadly, ale mají mnohem větší rozsah a také se nad oceánem déle udrží.

Takhle to fungovalo až do roku 2020, kdy vstoupilo v platnost dlouho plánované globální nařízení, podle nějž musely emise síry z paliva klesnout ze 3,5 procenta na pouhého půl procenta. Cílem bylo snížit množství těchto zdraví škodlivých částic, které mají negativní dopad hlavně na obyvatele přístavních měst.

A zabralo to. Snížení vedlo prakticky skokově k více než 80procentnímu poklesu celkových emisí oxidů síry z lodní dopravy. Ale s vedlejším efektem, jímž se stalo snížení množství i četnosti výskytu mořských oblaků, které z těchto aerosolů vznikají. Mraky tedy odrážely méně světla, které pak dopadalo na temnou mořskou hladinu a ohřívalo ji. Což vedlo k zahřátí planety a mohlo to způsobit výše popsaný rozdíl mezi očekáváním a realitou.

Nicméně nová studie ukazuje, že právě v roce 2023 byl právě vliv lodní dopravy zcela zásadním. „Z bezprecedentního horka se po započtení této skutečnosti stal normální teplý rok,“ řekl hlavní autor studie Daniele Visioni.

Podle něj tyto výsledky rozhodně neznamenají, že by se tyto snahy o snižování znečištění měly omezit. „Zlepšení kvality ovzduší je okamžité a každý se pro něj vždycky rozhodne. Poučením je, že o kompromisech rozhodujeme neustále,“ dodal.

Porovnání emisí lodí a automobilů

Autoři článků často porovnávají emise lodí a automobilů a docházejí k senzačním závěrům kolikanásobně víc vypustí za rok provozu jedna nákladní loď zplodin do ovzduší, popřípadě kolik stovek miliónů automobilů by vyprodukovalo stejné množství emisí jako pár největších kontejnerových lodí.

Pokud přijde řeč na lodní emise, je třeba odlišit dvě hlavní skupiny zplodin, které lodě produkují: oxidy síry a pevné částice a skleníkové plyny.

Emise oxidů síry a pevných částic jsou, oproti ostatním druhům dopravy, u lodí opravdu poměrně vysoké. Je to zapříčiněno tím, že lodní dvoudobé přeplňované vznětové motory pracují na mazut, který je odpadním produktem po destilaci ropy, a na který lodě plují při většině svých cest kolem světa (na rozdíl od motorové nafty, na kterou lodě plují jen v určitých oblastech, a která pohání pomocné lodní motory).

Lodní doprava se celkově podílí na 5-10% světové produkce oxidů síry - je tedy co zlepšovat. Naštěstí na tom lodní průmysl už delší dobu intenzivně pracuje. Dále byly už dříve vyhlášeny takzvané Emission Control Areas, kde je používání vysokosirnatých těžkých paliv zakázáno a v praxi to znamená přechod na spalování motorové nafty před vplutím do ECA.

U skleníkových plynů, tedy emisí, které nejvíc ovlivňují dnes tolik skloňovanou globální změnu klimatu, už to pro lodní dopravu v porovnání s ostatními typy dopravních prostředků vypadá příznivěji. V dopravním sektoru jsou největšími producenty CO2 osobní automobily (zhruba 40%), následované nákladními automobily (kolem 30%). Letecká a lodní doprava produkuje lehce přes 10% a vlaky kolem 4%.

I se snížením emisí skleníkových plynů má IMO velké plány. Nové, efektivnější typy motorů, využití zbytkového tepla na lodích, nové druhy paliv a slow steaming jsou příklady průběžných snah celého průmyslu o snížení škodlivých emisí.

Závěr

Zlepšení kvality ovzduší je okamžité a každý se pro něj vždycky rozhodne. Poučením je, že o kompromisech rozhodujeme neustále. Snižujeme znečištění ovzduší více, než se předpovídalo před deseti lety, takže je třeba vést mnohem otevřenější diskusi. Lidská činnost, která mimo jiné spočívá ve spalování uhlí, plynu nebo ropy, způsobila, že v atmosféře je dnes největší množství oxidu uhličitého vůbec.

tags: #množství #zplodin #v #ovzduší #zdroje #a

Oblíbené příspěvky:

• Historie a současnost indiánů
• Globální dopad znečištění řek v Indii
• Energetická účinnost budov
• Plastové pedálové koše - recenze
• Benzo(a)pyren v ČR