Oxid dusičitý: Ekologický vliv na životní prostředí

Oxidy dusíku jsou přirozenou součástí životního prostředí, vznikají především při spalovaní fosilních paliv za vysokých teplot, během bouřek, mezi producenty se řadí i mikroorganizmy. Mezi nejběžnější oxidy dusíku patří oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO2).

Jednou ze znečisťujících látek, jimž jsou rostliny vystaveny, je oxid dusičitý. Před dvaceti lety se celkový emisní vstup oxidů dusíku (NOx) odhadoval na 150 milionů tun a téměř polovina tohoto množství pocházela z lidské činnosti.

Oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO2) se tvoří z atmosférického dusíku (N2), který oxiduje za vysokých teplot při řadě průmyslových procesů. Větší část emisí oxidů dusíku (NOx) je ve formě NO, který v přítomnosti kyslíku a ozonu oxiduje na NO2.

Zdroje oxidů dusíku

Na emisích oxidů dusíků se kromě přírodních procesů podílí zejména člověk. Mezi hlavní zdroje patří doprava, chemický průmysl a v podstatě jakékoliv spalovací procesy. 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.

Značnou část emisí NO či NO2 mají na svědomí spalovací motory, např. v Anglii tvoří 40 % všech emisí NOx způsobených lidskou činností, ve Švýcarsku 80 %. Z toho přibližně dvě třetiny emisí NOx vznikají při činnosti benzinových motorů a jedna třetina při činnosti motorů dieselových. Při průměrných najetých 20 000 km uvolní jeden automobil 40 kg NOx za rok. Emise NOx na jednoho obyvatele za rok dosahovala v letech 1970-1988 v USA 80 kg a v západní Evropě 40 kg.

Čtěte také: Cíle ČR 2050

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.

Do atmosféry se oxidy dusíku dostávají spalováním fosilních paliv (ta - s výjimkou podzemních plynů obsahují až 3 % dusíku), v důsledku elektrických výbojů v atmosféře a ozonovou oxidací.

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.

Oxidy dusíku ve spalinách je nutno odstraňovat buď selektivní nekatalytickou redukcí s močovinou či amoniakem nebo pomocí selektivní katalytické redukce s amoniakem. Oběma metodami se NOX mění pomocí uvedeného redukčního činidla na elementární dusík a vodu. Nejnověji se pro odstranění NOx začínají uplatňovat kombinované tkaninové filtry, které mají na vnitřní straně filtrační tkaniny nanesenou katalytickou vrstvu.

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).

Čtěte také: Více o CO2 v atmosféře

Vliv na životní prostředí

Oxidy dusíku se podílejí na vzniku kyselých dešťů a přízemního ozónu. NO je významným skleníkovým plynem. Oxidy dusíku podporují působení oxidů síry. Sami se projevují především v oblastech s častým výskytem letního smogu.

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. 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. ze sedimentů), jako je Al, Cd, Hg a tím se tento problém zvyšuje.

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).

Čtěte také: Růženín: Vlastnosti a využití

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.

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.

Vliv na rostliny

Významnými spotřebiteli oxidů dusíku jsou rostliny, které je vdechují a využívají. Díky metodě zavedení značeného oxidu dusičitého (15NO2) do růstové komory a analýze množství 15N v rostlině se zjistilo, že vzdušný NO2 po sloučení s vodou na HNO3 a po redukci vzniklého nitrátového iontu enzymy nitrátreduktázou a nitritreduktázou na amonnou formu je rychle včleněn do aminokyselin listů. Při aplikaci NO2 na rostliny jeví oba enzymy zvýšenou aktivitu.

Vdechnuté oxidy dusíku se v mezibuněčném roztoku rozpustí za vzniku nitrátu (soli kyseliny dusičné, dusičnanu) či nitritu (dusitanu) a přes buněčnou membránu vstupují do buňky. Ačkoliv NO je méně rozpustný, může vytvářet nitrity snadněji než NO2. Ve využívání dusíku z NO2 se rostliny liší. Tak třeba slunečnice tento zdroj využívá velmi intenzivně, a dokonce se spokojí i s atmosférickým NO2 jako jediným zdrojem dusíku.

V souvislosti s možnostmi využití NO2 se testovaly také lesní dřeviny. Nitrát při kořenové výživě aktivoval nitrátreduktázu jen v kořenech, v jehlicích aktivována nebyla. Když ale byly jehlice vystaveny účinku emisí NO2, projevila se aktivita nitrátreduktázy i v nich (dobře prokazatelná byla v jehlicích borovice lesní a jedle bělokoré).

Nejcitlivějšími rostlinami vůči vzdušným znečisťujícím látkám jsou mechorosty (bryofyty) - nezanedbatelní producenti rostlinné biomasy. Nemají listovou kutikulu (vrstvičku kutinu chránícího pokožkové buňky), a proto znečisťující látky působí přímo na fotosyntetizující buňky. Jenže buňky mechorostů nemají ani buněčné vakuoly, a tak se nitráty či nitrity hromadí v cytoplazmě. Asimilační rozdíly mezi rostlinnými druhy jsou značné.

Jestliže vegetace spotřebovává průměrně 50 kg dusíku na hektar za rok (průměrná produkce sušiny včetně podzemní hmoty je 5 tun a průměrný obsah dusíku v rostlinách 1,0 %), připadá 5 g dusíku na metr čtvereční plochy za vegetační měsíce (150 dnů), tj. 33 mg dusíku na metr čtvereční za den. Za předpokladu, že na celkové spotřebě dusíku rostlinami se vzdušný dusík podílí v průměru asi 2 %, sníží metr čtvereční vegetace za den množství dusíku v ovzduší asi o 660 mikrogramů (zhruba 9 % z nabídnutého vzdušného NO2). Při vyšším odběru dusíku rostlinstvem by koncentrace NO2 v ovzduší ve vegetačním období klesla více.

Vliv na lidské zdraví

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. Některé náznaky ukazují, že oxidy dusíku mají určitou roli i při vzniku nádorových onemocnění.

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.

Hlavním toxickým účinkem oxidu dusičitého je dráždění sliznice. Nebezpečné pro lidské zdraví jsou už velmi malé koncentrace, jestliže působí po dobu delší než 30 minut. Při otravách směsmi oxidů dusíku je velmi nebezpečná hlavně dlouhodobá latence účinku. První náznaky otrávení se projevují pálením očí, poklesem krevního tlaku, bolestmi hlavy a dýchacími potížemi až po několika hodinách. Chronické otravy mohou být příčinou častější a větší kazivosti zubů, záněty spojivek atd.

Pokud se týká zatížení NOx vnitřků budov, tak je odlišné od venkovníhio prostředí. Do bytů pronikají NOx jednak z vnějšího ovzduší, jednak se uvolňují při kouření tabáku a při provozu plynových spotřebičů či naftových kamen.

Snižování emisí

Z příkladů příjmu a využívání dusíku ve formě oxidů NOx rostlinami však lze soudit, že mnohé rostliny mohou lokálně snižovat koncentraci oxidů NOx a oxidu siřičitého, a tím přispívat k zlepšování ovzduší.

Od roku 2000 se pozitivní trend snižování emisí hlavních škodlivin v ovzduší, prakticky na celém území ČR, zastavil. Škodlivinou, která patřila mezi nejproblematičtější a jejíž emise se podařilo významně snížit, je oxid siřičitý. Na snížení emisí se podepsala zejména instalace odsiřovacích zařízení a útlum průmyslové výroby.

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).

Realizace opatření by měla být řešena koncepčně a se zohledněním celé řady aspektů kvalitního života ve městech (životní prostředí, bezpečnost, pohodlí, parkovací plochy, alternativní způsoby dopravy, kvalitní hromadná doprava, atd.). Takové koncepční řešení nabízí např. plány udržitelné městské mobility nebo Smart Cities.

Limity a monitoring

Znečištění ovzduší oxidy dusíku se dříve hodnotilo pomocí sumy oxidů dusíku označené jako NOx. Pro tuto sumu byl stanoven imisní limit a zároveň jako NOx (a dodnes jsou) udávané nejen emise oxidů dusíku, ale i emisní faktory z průmyslu, energetiky i z dopravy. Suma NOx je přitom tvořena zejména dvěma složkami, a to NO a NO2. Současná legislativa ponechává imisní limit pro NOx ve vztahu k ochraně ekosystémů, ale zavedla imisní limit pro NO2 ve vztahu k ochraně zdraví lidí.

Podle Integrovaného registru znečišťování byly v roce 2013 nahlášeny úniky NOx do ovzduší ve výši bezmála 81 tisíc tun. Mezi největší znečišťovatele v tomto roce patřily společnosti Elektrárna Počerady, a. s. a ČEZ, a. s.

Monitoring znečištění ovzduší a kvality srážek na území ČR zajišťuje Úsek ochrany čistoty ovzduší (UOCO) Českého hydrometeorologického ústavu. Koncentrace jednotlivých znečišťujících látek na území České republiky je měřena v rámci automatizovaného imisního monitoringu (AIM).

Tabulka: Zařazení látky v seznamu látek pro integrovaný registr znečišťování

* Indexové číslo, harmonizovaná klasifikace dle přílohy VI, nařízení (ES) č.

tags: #oxid #dusnatý #ekologie #vliv #na #životní

Oblíbené příspěvky:

• Informace o svozu odpadu
• Recenze mobilních drtičů stavebního odpadu
• Hoya: Pěstování a péče
• Metodika environmentální gramotnosti
• Jak správně namontovat umyvadlo? Návod