Znečištění ovzduší dusíkem: Závažný environmentální problém

Znečištění dusíkem představuje závažný environmentální problém v Evropě. Skupina těchto látek zahrnuje širokou škálu oxidů dusíku, ve směsích se označují jako NOx. Mezi nejčastěji se vyskytující patří: oxid dusnatý (NO, bezbarvý plyn bez zápachu) a oxid dusičitý (NO2, červenohnědý plyn štiplavého zápachu). Dále do této skupiny patří oxid dusitý (N2O3), tetraoxid dusíku (N2O4) a oxid dusičný (N2O5).

Zdroje znečištění dusíkem

Emise oxidů dusíku jsou dnes velmi závažným problémem hlavě díky tomu, že jsou spojeny se spalováním i ušlechtilých paliv (plyn, nafta) a biomasy. Emise oxidů dusíku mají navíc v dnešní době rostoucí charakter.

Primárním zdrojem (vytvářejícím až 55 % antropogenních NOx) jsou i přes využívání katalyzátorů motorová vozidla. Při spalování ušlechtilých paliv v motorových vozidlech je dosahováno vysoké teploty hoření, a proto zde dochází k oxidaci vzdušného dusíku (N2) na takzvané vysokoteplotní NOx.

Mezi další možné antropogenní zdroje úniků oxidů dusíku je nutné zařadit veškeré chemické procesy, kde jsou tyto oxidy přítomny a kde může k jejich úniku dojít, například výroba kyseliny dusičné. Takové výroby jsou však dnes vybaveny účinným zařízením na odstranění oxidů dusíku z odpadních plynů.

Dále lze zmínit i zdroje přírodní jako jsou například biologické procesy v půdách, kde mikroorganismy v rámci svého životního cyklu produkují oxid dusný (N2O) a dusík (N2). Dusík jako takový je biogenní prvek, to znamená, že je v přiměřeném množství nezbytný pro růst rostlin. Je běžnou praxí, že je dodáván do půdy ve formě různých hnojiv pro podporu růstu plodin.

Čtěte také: Liberecký kraj a kvalita ovzduší

Antropogenní zdroje NOx:

• Motorová vozidla
• Chemické procesy (výroba kyseliny dusičné)

Dopad na životní prostředí

Na druhou stranu ale oxidy dusíku jako NO a NO2 ve vyšších koncentracích rostliny poškozují a mohou způsobit jejich větší náchylnost k negativním vlivům okolí jako je mráz či plísně. Oxid dusičitý je společně s oxidy síry součástí takzvaných kyselých dešťů, které mají negativní vliv například na vegetaci a stavby a dále okyselují vodní plochy a toky. Nižší hodnoty pH ovlivňují výskyt ryb nejenom přímo ale přispívají rovněž k uvolňování toxických kovů (např.

Oxidy dusíku v ovzduší postupně přecházejí na kyselinu dusičnou, která reaguje s prachovými částicemi a například s oxidy hořčíku a vápníku či s amoniakem za vzniku tuhých částic, které jsou z atmosféry odstraňovány jednak sedimentací a jednak vymýváním srážkovou činností. Je třeba zdůraznit, že množství dusíku, které se atmosférickou depozicí dostává do půd, již není zanedbatelné ve srovnání s množstvím pocházejícím z průmyslových hnojiv.

Dusičnanové ionty, které jsou potom v zeminách a vodách přítomny, sice působí příznivě na růst rostlin, avšak při vyšších koncentracích může docházet i k úhynu ryb a nežádoucímu nárůstu vodních rostlin (tzv. eutrofizace vod).

Oxid dusičitý (NO2) společně s kyslíkem a těkavými organickými látkami (VOC) přispívá k tvorbě přízemního ozonu a vzniku tzv. fotochemického smogu. Vysoké koncentrace přízemního ozonu poškozují živé rostliny včetně mnohých zemědělských plodin.

Oxid dusnatý (NO) je také jedním ze skleníkových plynů. Kumuluje se v atmosféře a společně s ostatními skleníkovými plyny absorbuje infračervené záření zemského povrchu, které by jinak uniklo do vesmírného prostoru, a přispívá tak ke vzniku tzv. skleníkového efektu a následně ke globálnímu oteplování planety.

Čtěte také: Elektromotory a znečištění: Překvapivé výsledky

Jelikož atmosférická depozice je zdrojem dusíku i pro povrchové vody, je nutné o oxidech dusíku uvažovat i jako o látkách, které se mohou přeneseně promítnout do parametru „celkový dusík“, který má vliv zejména na vznik tzv.

Dopad na zdraví člověka

Oxidy dusíku mohou negativně působit na zdraví člověka především ve vyšších koncentracích, které se ovšem běžně v ovzduší nevyskytují. Vdechování vysokých koncentrací, nebo dokonce čistých plynů, ovšem vede k závažným zdravotním potížím a může způsobit i smrt. Předpokládá se, že se oxidy dusíku váží na krevní barvivo a zhoršují tak přenos kyslíku z plic do tkání.

Vdechování vyšších koncentrací oxidů dusíku dráždí dýchací cesty, např. při koncentracích 100 - 150 ppm (200 - 300 mg/m3) po dobu 30 - 60 minut je nebezpečný pro zdraví. Při otravách NOx je nebezpečná dlouhodobá latentní perioda (5-70 hodin), kdy se projeví první příznaky otravy bolesti hlavy, poklesem krevního tlaku, methemoglobinemii (hemoglobin se mění na oxidovaný methemoglobin a způsobuje cyanosu).

Chronické otravy mají za následek zvětšení počtu červených krvinek a zvýšenou kazivost zubů.

Stanovení emisí oxidů dusíku

Emise oxidů dusíku lze stanovit nejlépe analýzou odpadních plynů a následně výpočtem ze zjištěné koncentrace a objemu vypuštěného plynu. Oxidy dusíku je možné stanovit několika analytickými metodami:

Čtěte také: Zlepšení ovzduší Dolní Domaslavice

• Používá se fotometrické stanovení oxidů dusíku po jejich převedení na NO2 nebo dusičnany ve vhodném absorpčním roztoku.
• Další možností je coulometrická metoda.
• Pomocí instrumentálních on-line metod mobilních přístrojů. Pro instrumentální stanovení jsou nejčastěji využívána zařízení založená na stanovení obsahu oxidů dusíku pomocí chemiluminiscence.

Vznik emisí oxidů dusíku ze spalování

Emise oxidů dusíku ze spalování vznikají ze tří hlavních důvodů a dle nich se nazývají palivové, vysokoteplotní a promptní.

• Palivové NOx: hlavním zdrojem těchto oxidů dusíku jsou paliva obsahující dusíkaté látky. Tento dusík je pak během hoření oxidován na oxidy dusíku a odchází společně s dalšími produkty hoření do ovzduší. Tento druh oxidů dusíku může tvořit až 50 % z celkové produkce oxidů dusíku při spalování olejů (LTO) a až 80 % při spalování uhlí. Emise lze snížit či vyloučit používáním bezdusíkatých paliv.
• Termické NOx: vznikají z molekul N2 obsažených ve vzduchu, který se účastní spalování. Vlivem vysoké teploty je tento atmosférický dusík rozštěpen a s přítomnými atomy kyslíku vznikají oxidy dusíku. Jejich množství je závislé na teplotě spalování a na době zdržení ve spalovacím prostoru. Emise proto lze snížit vhodným uspořádáním spalování.
• Promptní NOx: vznikají tak, že molekulární dusík je přeměňován přes meziprodukty na NO na rozhraní plamene radikálovými reakcemi za přítomnosti uhlovodíků. Emise lze snížit obtížně, avšak jejich podíl je obvykle malý.

Běžnou koncentrační situaci oxidu dusičitého nad Evropou ukazuje obrázek. Z obrázku je zřejmá souvislost emisí oxidů dusíku se silniční dopravou a průmyslovou činností, zejména energetikou.

Projekt "Osud a budoucnost uhlíku v lesích" (CatchCaN)

Norwegian Institute for Water Research (NIVA), Biologické centrum AV ČR, v. v. i. Jedná se o mezinárodní spolupráci institucí věnujících se aplikovanému výzkumu v České republice, Norsku a Švédsku. Lesy v Česku se mění. Jehličnaté lesy, které byly oslabeny dlouhými suchy, možná důsledkem změny klimatu, trpí útokem kůrovců. Zároveň se lesy stále zotavují z účinků znečištění ovzduší v 70. a 80. letech. Změna klimatu může zvýšit frekvenci a závažnost sucha, povodní, požárů a větrů.

Tyto změny ovlivňují schopnost lesů zachycovat a ukládat atmosférický uhlík (C) a cíl uhlíkové neutrality do roku 2050. Mohou být ovlivněny toky, nádrže i zásoby pitné vody, ochrana národních parků a jiných přírodních stanovišť se může stát velmi obtížnou.

Přesné předpovědi budoucnosti uhlíku v lesích České republiky vyžadují soustředěné úsilí na shromáždění nejnovějších poznatků a údajů o procesech lesních ekosystémů a jejich uvedení do soudržného rámce. Navrhujeme využít modelovací platformu MOBIUS, upravit biogeochemické modely a kalibrovat a otestovat je pomocí vysoce intenzivních datových souborů z lesních lokalit v ČR, Norsku a Švédsku.

Modely budou použity k simulaci budoucích změn v lesích, půdách a vodách pro různé alternativní scénáře změny klimatu, lesního porostu a znečištění ovzduší. Výsledky modelování budou aplikovány a zvětšeny na území České republiky. Výstupy budou zahrnovat mapy a dokumentace týkající se citlivosti lesů, rezervoárů C a jejich změn, a správy národních parků a jiných stanovišť.

Cíle projektu

1. Vyvinout modelovací software pro predikci množství uhlíku a živin v lesních ekosystémech
2. Aplikovat model na dlouhodobě monitorovaná lesní povodí v České republice, Norsku a Švédsku
3. Pomocí modelu a jeho výsledků v povodích predikovat vývoj množství uhlíku v dalších lesních povodích pro půdy a vody
4. Vytvořit mapy citlivosti lesních půd v České republice podle dvou scénářů očekávané změny klimatu (realistická a vysoká) a změn druhového složení lesů k roku 2050

Mapy obsahu uhlíku v lesních půdách v České republice podle různých klimatických scénářů

Mapy v měřítku 1:100 000 ukazují vypočítáné množství zásob uhlíku v lesních půdách v České republice v roce 2050. Jednotlivé mapy ukazují různé scénáře vývoje klimatu a různý pokles atmosférické depozice S a N.

• Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 4,5 (střední emise): Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 4,5 (střední emise - přechodný scénář budoucího vývoje, kdy emise nebudou striktně omezeny, ale zároveň bude regulován jejich růst). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018).
• Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 8,5 (vysoké emise): Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 8,5 (vysoké emise - scénář s velmi vysokými emisemi oxidu uhličitého v budoucích letech, které nebudou nijak omezeny). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018).
• Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 4,5 (střední emise) a při změně lesního porostu: Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 4,5 (střední emise - přechodný scénář budoucího vývoje, kdy emise nebudou striktně omezeny, ale zároveň bude regulován jejich růst). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018). Mění se typ lesního porostu. Map of the future (year 2050) carbon pool in forest soil given a moderate scenario of climate change and a decrease in conifer abundance. (decreasing in conifer abundance, scenario SSP 245).
• Obsah uhlíku v lesních půdách v roce 2050 na základě scénáře RCP 8,5 (vysoké emise) a při změně lesního porostu: Mapa v měřítku 1:100 000 ukazuje situaci pro rok 2050. Je založena na klimatických parametrech podle scénáře RCP 8,5 (vysoké emise - scénář s velmi vysokými emisemi oxidu uhličitého v budoucích letech, které nebudou nijak omezeny). Výpočet v mapě předpokládá snížení emisí S (na 50% vzhledem k roku 2018) a N (snížení o 25% vzhledem k roku 2018). Mění se typ lesního porostu. Map of the future (year 2050) carbon pool in forest soil given a severe scenario of climate change and a decrease in conifer abundance.

Green Deal a jeho dopady

O takzvané Zelené dohodě neboli o „Green Dealu“ se mluví čím dál více. Jedná se o dlouhodobou strategii EU, která si klade za cíl dosáhnout uhlíkové neutrality, tedy zjednodušeně řečeno stavu, kdy Evropané budou vypouštět jen tolik skleníkových plynů, kolik sami dokážou eliminovat. Green Deal je reakcí na přesvědčení části světové populace, že má naše planeta problém s emisemi, zejména tedy s oxidem uhličitým. Emise souvisí s lidskou činností a údajně způsobují globální oteplovaní.

Byly nastaveny dva limity. Toho prvního se týká iniciativa EU „Fit for 55“. Jedná se o sadu legislativních omezení a opatření, která si kladou za cíl do roku 2030 snížit emise o 55 % ve srovnání s rokem 1990. Druhý limit říká, že do roku 2050 musíme být tzv.

Ten první způsob je tedy zřejmý - vyprodukovaný oxid uhličitý na nějakou dobu uložíme například do těsných podzemních prostor nebo pod mořské dno. Hodně se mluví o ukládání emisí do vytěžených ložisek ropy nebo zemního plynu. Oxid uhličitý se skládá z uhlíku a kyslíku - tedy ze základních stavebních prvků života na této planetě a základních prvků pro průmyslovou výrobu.

Co se týče způsobu CCU, není jasná definice, co bude či nebude politiky schváleno jako akceptovatelné. Jen předjímáme, že by mělo jít o výrobky, ve kterých bude CO2 v různé formě uložen dlouhodobě měly by mít tedy trvalejší hodnotu. Představte si stůl z dřevotřísky - v něm je lepidlo, které se vyrábí ze čpavku a močoviny - tedy z výrobků k jejichž výrobě je potřeba oxid uhličitý. Stůl by tedy mohl být výrobek splňující zmíněná kritéria. Naopak třeba rajče vypěstované v „průmyslových“ sklenících díky dodávce CO2 nebo nápoj sycený CO2 údajně taková kritéria nesplňuje. Vlastně by měly v této filosofii EU být takové produkty zakázané.

Green Deal s sebou přináší také jistou ekonomickou zátěž. Byl představen v roce 2019, kdy ještě nebylo aktuální téma nemoci Covid-19. Pokud jde o ten první zmiňovaný cíl „Fit for 55“ - tam bych zase takový problém pro průmysl, potažmo pro naši skupinu neviděl. V roce 1990 Evropa emise příliš neřešila a tomu odpovídaly také poměrně vysoké emisní hodnoty průmyslových firem. Ekologie zkrátka nebyla prioritou. Záleží na tom, jakým způsobem se ty emise budou srovnávat.

A pokud jde o ten druhý, zcela bezemisní cíl? Tam je to složitější. Pokud to budeme brát tak, že mají mít podniky nulovou emisní stopu, znamená to masivně investovat a v některých případech to s dnešními znalostmi lidstva řešení nemá, protože takové technologie prostě neexistují. Zcela jistě se tyto dramatické investice projeví na cenách všeho. Zcela jistě můžeme říct, že, Green Deal navýší ceny všech výrobků napříč jednotlivými obory.

Dnes často slyšíme, že Green Deal je svět plný příležitosti pro EU. To nevylučuji, nicméně - následující úvaha by měla být zřejmá všem. Pokud masivně investuji, musím někde vydělat, abych to splatil. Pokud budu investovat sám a ostatní nikoli, tak mám dvě možnosti. Buď se úplně uzavřu konkurenci, anebo budu ztrácet konkurenceschopnost. Problém proto je, že se Green Dealem zabývá pouze Evropa. Ostatní světadíly ekologii moc neřeší.

A tak se může stát to, že Evropané nainvestují miliardy do technologií, díky kterým se nám sice podaří snížit emise, nicméně naše výrobky budou drahé. Ale to není všechno. Také je tu riziko, že se výroba přesune z Evropy do jiných lokalit, kde ta produkce bude vycházet levněji, a v globálu to povede paradoxně ke zvýšení emisí - protože v Indii, v Číně nebo třeba v Jižní Americe se většinou nikdo Green Dealem reálně nezabývá. Pokud se Evropa stane do roku 2050 uhlíkově neutrální, jak se to projeví v globálu? Reálně to bude znamenat, že na světě bude o pár procent emisí méně. A co těch ostatních 91 % emisí? Ty vytváří ostatní světadíly. Evropa jim chce být ve snižování produkce oxidu uhličitého příkladem.

Panuje názor, že pokud emise snížíme my jako Evropané, ostatní nás budou posléze následovat. Možná jo. Možná ne. A pokud ne, pak už v Evropě nebudeme mít tolik fabrik a pracovních příležitostí… Řada vý...

tags: #ovzduší #a #znečišťování #dusíkem

Oblíbené příspěvky:

• Řešení plýtvání potravinami
• Koncentrace CO2 a metody stanovení
• Lesní park Hájemství
• Informace o obci Horky nad Jizerou
• Udržitelné bydlení a dveře