Optimální úroveň znečištění graf

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. 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.

Čtěte také: Vlivy středověkého klimatického optima

Analýza PČ a aerosolů

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

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. 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: Stejné ekologické optimum

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.

Hodnocení kvality ovzduší

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. Hodnocení kvality ovzduší je velmi komplexní proces, ve kterém se používají kromě základní statistiky a grafů také různé pokročilé statistické metody a speciální vizualizace, které pomáhají s identifikací zdrojů znečištění ovzduší a zhodnocení situace.

Při hodnocení kvality ovzduší nás zajímá hned několik proměnných. Absolutní hodnoty koncentrací znečišťujících látek jsou základem, ale samy o sobě ke komplexnímu zhodnocení stavu nestačí. Zajímá nás například také, odkud foukalo, jak rychle foukalo, variabilita koncentrací během dne, týdne, měsíce a roku, dlouhodobý trend, teplota a vlhkost vzduchu či množství srážek. Směr a rychlost větru leccos napoví o zdroji znečištění a pomáhají s jeho identifikací, teplota a vlhkost vzduchu můžou stejně jako srážky, ať už kapalné či pevné (déšť či sníh), výrazně ovlivňovat kvalitu ovzduší.

Z výše uvedeného plyne, že s obyčejným čárovým či sloupcovým grafem si často nevystačíme. Často velké množství dat je třeba souhrnně a na první pohled jasně zobrazit, aby bylo možné zjistit vztahy mezi jednotlivými parametry a vyvodit patřičné závěry. Za tímto účelem se používají speciální programy či skripty, které vytváří specifické diagramy podle potřeby.

Čtěte také: Optimum holocénu

Typy grafů používané při hodnocení kvality ovzduší

Nejjednodušším grafem je klasický čárový graf. Používá se například k vyjádření chodu koncentrací v průběhu času. Na ose X je v takovém případě čas, na ose Y koncentrace určité znečišťující látky. Další ukázka představuje jednodušší typ čárového grafu, kde je znázorněn průměrný denní chod koncentrací. Jak je vidět, je tento typ grafu vhodný také pro srovnávání několika datových souborů - může se jednat například o srovnání dvou a více různých časových období na totožné stanici či srovnání dat ze dvou a více lokalit ve shodné období.

Dalším ze známých a obecně často používaných grafů je tzv. sloupcový graf. Ten se používá především ke srovnání více hodnot. Konkrétním příkladem v hodnocení kvality ovzduší je srovnání ročních průměrných koncentrací. Velmi známým a oblíbeným grafem je také tzv. koláčový graf. Využívá se k vyjádření podílů jednotlivých složek z celku. U kvality ovzduší se využívá například pro zobrazení podílu zdrojů znečištění ovzduší na celkových emisích.

Větrná růžice

Velmi důležitým grafem je tzv. větrná růžice. V nejjednodušší podobě se jedná o vizualizaci ukazující podíl jednotlivých směrů větru na celkové době. Laicky řečeno, ilustruje jak často odkud fouká. Velikost výseče ukazuje časový podíl daného směru na celkové době. Růžice má tvar kruhu, nahoře sever, napravo východ, dole jih a nalevo západ. Počet výsečí je variabilní, nejčastěji se používá 8, 12 či 16 výsečí, které odpovídají patřičným směrům větru.

Existují však i složitější větrné růžice, které můžou vyjádřit v jednom zobrazení ještě další parametr. Následující větrná růžice je totožná s předchozí, rozdíl je ve zbarvení růžice. Růžice je zkonstruována ze shodných dat, proto se tvar růžice nijak neliší, dominuje západní směr větru. Zbarvení jednotlivých výsečí však podává ještě dodatečnou informaci o rychlostech větru v daném směru. V tomto konkrétním příkladu platí, že čím tmavší je barva, tím vyšší je rychlost větru.

Koncentrační růžice

Dalším speciálním typem grafu používaným pro hodnocení kvality ovzduší je tzv. koncentrační růžice. Ta vyjadřuje vztah tří veličin - nejčastěji směru větru, rychlosti větru a koncentraci konkrétní látky.

Problémem může být například situace, kdy je určitá konkrétní kombinace směru a rychlosti větru relativně vzácná, a právě v době kdy se tato kombinace vyskytne jsou koncentrace nízké či vysoké. Tento typ růžice tedy slouží zejména ke zhodnocení směru a rychlosti větru při nejvyšších koncentracích určité látky. Zároveň je nutné říci, že koncentrační růžice může vyjadřovat i vztah mezi jinými třemi veličinami.

Vážená koncentrační růžice

Tento typ růžice je podobný klasické koncentrační růžici, vyjadřuje však odlišnou agregaci dat. Kruh opět značí směr větru, vzdálenost od středu nejčastěji rychlost větru a zbarvení v tomto případě značí podíl dané kombinace směru a rychlosti větru na celkovém průměru dané znečišťující látky za určité časové období.

Pokud bychom měli velmi jednoduše vysvětlit rozdíl mezi koncentrační a váženou koncentrační růžicí, pak nám například koncentrační růžice poodhalí, jaká byla situace při maximálních koncentracích dané znečišťující látky v dané lokalitě, vážená koncentrační růžice nám ukáže který směr větru a při jaké rychlosti přicházelo znečištění v největší míře za celé období. Obě růžice se přitom můžou velmi výrazně lišit.

Nejvyšší podíl blízko středu růžice znamená, že měly největší podíl situace s nízkou rychlostí větru. Vážená koncentrační růžice opět existuje v řadě modifikací a může vyjadřovat více typů veličin a využívat různé typy agregace dat.

Donut růžice

Tento typ růžice na první pohled zaujme svým vzhledem, který připomíná „donut“. Opět se jedná o diagram vyjadřující tři veličiny, z nichž jednou z nich je směr větru. Barevně je nejčastěji zobrazena koncentrace určité znečišťující látky. Gradient od středu k okraji růžice pak může vyjadřovat různé parametry. Nejlépe si vysvětlíme princip tohoto zobrazení na příkladu.

Grafů a vizualizací používaných při hodnocení kvality ovzduší je samozřejmě daleko více a počet možných kombinací parametrů, barev a agregací v jednotlivých grafech je obrovský, proto zde nelze všechny uvést. Pokud chceme rychle mít přehled o vývoji koncentrací během roku, můžeme použít například kalendářní zobrazení, kde barva políček reprezentuje denní průměrnou koncentraci dané látky. Lze také například využít stylu písma ke zvýraznění dalšího parametru a tím může být například překročení imisního limitu.

Typů kalendářního zobrazení je řada. Ukažme si ještě jeden. Tím je reprezentace vztahu mezi koncentrací PM10, denní dobou (0 až 23 h) a jednotlivými měsíci v jednotlivých letech. Každý rok je zde reprezentován černým obdélníčkem. Zleva doprava je průběh roku v měsíčním kroku, tedy zcela vlevo leden, zcela vpravo prosinec. Gradient zespodu nahoru v jednotlivých obdélnících představuje denní dobu. Zde je krásně vidět, jak lze obrovské množství dat na první pohled snadno interpretovat.

Následující příklad grafu ze stanice Brno-Zvonařka je plošným grafem (lze také označit za sloupcový graf bez mezer mezi sloupci) koncentrací PM10, který má ještě třetí rozměr definovaný barvou. V tomto případě se jedná o graf, kde osa X znázorňuje časový průběh, osa Y koncentraci PM10 a barevná škála znázorňuje teplotu vzduchu.

Globální pohled na znečištění ovzduší

Znečištění ovzduší je naléhavým problémem, který má závažné důsledky na globální úrovni a představuje hlavní environmentální rizikový problém celého světa. 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 a má vliv i na neurologický vývoj dětí. Účinná opatření k omezení emisí a podpora udržitelných postupů jsou nezbytné pro ochranu našeho zdraví a budoucnosti planety.

Přibližně 99 % světové populace dýchá ovzduší, ve kterém alespoň jednou v roce překračuje koncentrace jedné či více znečišťujících látek hodnotu doporučenou pokyny WHO. Znečištění ovzduší je rizikovým faktorem mnoha hlavních příčin úmrtí, včetně například ischemické choroby srdeční a mozkové mrtvice. V roce 2013 byly tyto částice zařazeny také jako příčina rakoviny plic. Ve venkovním prostředí jsou hlavními zdroji znečištění vzduchu lokálně specifické zdroje především z dopravy, průmyslu, elektráren, ze stavenišť, spalování odpadů, z požárů nebo z práce na polích.

Znečištění ovzduší v Mongolsku

Kvalita ovzduší v mongolském Ulánbátaru patří k nejhorším na světě. Celých 87 % z celkového znečištěného ovzduší v Mongolsku pochází z uhlí, kterým se topí v domácnostech během mrazivých zimních měsíců, kdy teplota často klesne až pod -40 °C. Dalším důvodem jsou pak zplodiny vycházející z komínů velkých budov. Na znečišťování ovzduší se také podílí doprava a tepelné elektrárny.

Stále více a více Mongolů se v posledních letech stěhuje do hlavního města. Podle odhadů v současné době přebývá v gerech v osadách kolem města přes 60 % obyvatel Ulánbátaru. Znečištění ovzduší je občas 50 krát větší než je limit doporučený organizací WHO. V domácnostech se k vytápění obydlí během zimního období používá surové uhlí, což je nejdostupnější palivo. Spalování uhlí produkuje vysoké množství znečišťující látky známé jako PM2.5.

Látka PM2.5 je považována za nejnebezpečnější znečišťující látku pro lidské zdraví. Tyto částice jsou totiž tak malé, že pokud je člověk vdechne, dostanou se hluboko do těla a mohou způsobit velké množství krátkodobých i dlouhodobých nepříznivých účinků na lidské zdraví. Důsledky spalování uhlí a vysoce znepokojující úroveň znečištění ovzduší se netýká pouze Ulánbátaru, ale také dalších městských oblastí. V roce 2018 přístroj IQAir AirVisual zaznamenal hodnoty, podle kterých je Ulánbátar pátým nejvíce znečištěným hlavním městem na světě.

Projekt Člověka v tísni "Právo dýchat"

V roce 2018 se Člověk v tísni začal zabývat naléhavé krizí způsobenou špatnou kvalitou ovzduší a zahájil projekt nazvaný Právo dýchat (the Right to Breath - R2B). Projekt usiluje o vybudování lepšího přístupu k informacím, zvyšování povědomí, zlepšení monitorování situace i o provedení konkrétních kroků, které by mohly pomoct k řešení znečišťování ovzduší v Mongolsku. Dalším cílem je podpora spolupráce různých organizací občanské společnosti s cílem předávání informací a zajištění vyšší transparentnosti v rámci činnosti parlamentu, kontrolních orgánů a médií.

Jak se chránit před znečištěným ovzduším - 10 doporučení

1. Pravidelně sledujte informace o kvalitě ovzduší.
2. Jestliže je úroveň znečištění vysoká a vy jdete ven, nasaďte si speciální masku chránící před znečištěným ovzduším a polutanty.
3. Jestliže jsou hodnoty znečištění vysoké, snažte se zůstat uvnitř, zvlášť pokud patříte mezi rizikové skupiny.
4. Používejte čističku vzduchu s HEPA filtrem.
5. Zamezte úniku vzduchu dveřmi a okny.
6. Používejte standardizovaná kvalitní kamna.
7. Používejte vylepšené palivo.
8. Pro vytápění používejte energeticky účinnější technologie.
9. Zamezte tepelným ztrátám díky izolaci geru či domu.
10. Pořiďte si čističku vzduchu a pěstujte rostliny - zlepšíte kvalitu vnitřního ovzduší.

Smart metering kvality ovzduší

Smart metering (neboli chytré měření) kvality ovzduší je systém monitorování a sběru dat o kvalitě vzduchu pomocí moderních technologií a senzorů. Data ze senzorů jsou sbírána a přenášena pomocí komunikačních systémů, které mohou zahrnovat bezdrátové sítě, mobilní sítě nebo jiné technologie.

Centrální systém zpracovává data z různých senzorů a provádí analýzy kvality ovzduší. Data z smart meteringu mohou poskytnout důležité informace pro městské plánování a politiky týkající se životního prostředí. Smart metering kvality ovzduší má potenciál zlepšit informovanost veřejnosti o stavu životního prostředí a přispět k lepšímu řízení znečištění ovzduší.

Airly: Inovativní přístup ke kvalitě ovzduší

Značná část evropského obyvatelstva, zejména městského, žije v oblastech s opakovaně překračovanými normami kvality ovzduší: znečištění ozonem, oxidem dusičitým a jemnými částicemi (PM) představuje závažné zdravotní riziko. Dnes již ale existují technologie, které na tento problém dokáží reagovat. Právě tak funguje průkopnický přístup společnosti Airly, inspirativního hráče v oblasti čistých technologií. Společnost začala místním obyvatelům dodávat snímače kvality ovzduší, aby získávala data potřebná k poskytování lokálních zpráv o kvalitě ovzduší v reálném čase.

Zákazníci mají přístup k jednoduchému ovládacímu panelu, který poskytuje nepřetržitý tok dat o řadě různých typů znečištění ve velmi specifických lokalitách, které je zajímají. Služba již spustila i několik zajímavých iniciativ. Zákazníci mohou obdržet varování, aby zůstali uvnitř nebo zavřeli okna. Airly umožňuje, aby takové rady byly velmi konkrétní. V Krakově například začal místní úřad nabízet bezplatnou veřejnou dopravu, když se zdá, že znečištění překročí určitou úroveň, aby přiměl lidi vystoupit z aut a vyhnout se tak nejhoršímu problému.

Umělecká instalace v Praze upozorňovala na znečištění ovzduší

V porovnání s některými velkými městy světa jsou na tom Praha a ostatní česká města celkem dobře. Právě na tento fakt měla na podzim upozornit umělecká instalace lidských plic v Praze vedle metra Anděl. Model simulující dýchání postupně přirozeně i uměle černal, aby demonstroval vliv znečištění na lidi a na planetu. K symbolickému zastavení chodu modelu plic pak došlo začátkem 26. konference smluvních stran OSN o změně klimatu (COP26) v Glasgow. Instalace modelu plic byla součástí projektu OCO2JDE Komerční banky, která vzdělává a zároveň vyzývá k udržitelnosti.

Cílem instalace bylo, aby firmy, vlády, instituce i jednotlivci více přemýšleli o svém chování k ovzduší, aby se nám tu všem žilo lépe. Klíčem je pochopení, že ve věci klimatu bude muset každý z nás sehrát svou roli. Rozhodně jedním z nejefektivnějších řešení, jak zastavit měnící se klima planety Země, je tzv. udržitelné chování.

Znečištění ovzduší v Evropě a ČR

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. Zejména v městských oblastech v roce 2020 vedla expozice PM2,5 v koncentraci nad úroveň směrnic WHO (z roku 2021) k 238 000 předčasných úmrtí v EU-27. V roce 2020 poklesla předčasná úmrtí připisovaná expozici PM částicím o 45 % v EU-27 ve srovnání s rokem 2005. Znečištění ovzduší rovněž poškozuje suchozemské a vodní ekosystémy.

Ve druhé části infografiky najdeme oblasti Česka, kde byly podle ČHMÚ v roce 2021 překročeny imisní limity (bez zahrnutí přízemního ozonu). Vymezení těchto oblastí je v naprosté většině zapříčiněno překročením ročního imisního limitu pro benzo[a]pyren. Vývoj úrovně znečišťování ovzduší je úzce spjat s ekonomickou a společensko-politickou situací i s rozvojem poznání v oblasti životního prostředí. Historicky mělo Česko v období těžkého průmyslu problémy se znečištěním ovzduší, zejména oxidy síry a oxidy dusíku. V současnosti jsou v Česku hlavním zdrojem znečišťujících látek PM částice, které vznikají při vytápění domácností při spalování dřeva, uhlí nebo odpadů. Následují emise z průmyslu a dopravy. Mezi další znečišťující látky, které vyvolávají velké obavy, patří přízemní ozon (O₃) a polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU).

Graf zobrazuje vývoj podílu úmrtí (ze všech příčin) připisovaných znečištění ovzduší v Česku, v Evropě a ve světě v letech 1990-2019. Poskytuje také bližší vhled do specifických trendů pro znečištění vnitřního ovzduší a expozici prachovým částicím či přízemního ozonu. Jedná se o věkově standardizovaná data. V celosvětovém měřítku můžeme vidět, že se dopady znečištěného ovzduší na úmrtnost dlouhodobě snižují, pouze v podílu úmrtí způsobených PM částicemi ve venkovním prostředí je ve světovém průměru mírně stoupající trend, ačkoli v Česku i Evropě je trend spíše klesající. Celkově lze také říci, že zatížení znečištěným ovzduším je v Česku a v Evropě nižší než světový průměr.

Globální dopady znečištění ovzduší

Znečištění ovzduší je jedním z hlavních rizikových faktorů úmrtí. Ministerstvo životního prostředí stanoví měření prováděným v souladu s cíli kvality údajů podle části I přílohy č. 1 k této vyhlášce na místech určených v souladu s požadavky přílohy č. 2 a 3 k této vyhlášce (dále jen „stacionární měření“) ve všech aglomeracích a v těch zónách, kde úroveň znečištění dosahuje nebo přesahuje horní mez pro posuzování úrovně znečištění a kde, v případě troposférického ozonu, úroveň znečištění překračuje během posledních 5 let imisní limit stanovený v bodu 4 přílohy č.

tags: #optimální #úroveň #znečištění #graf

Oblíbené příspěvky:

• Co je privatizační ekologický audit?
• Povodí Konga: Charakteristika
• Recepty na ekologický postřik proti molicím
• Úspěšná obhajoba - rady
• Průvodce tříděním odpadu