Vliv oxidu uhelnatého na životní prostředí a lidské zdraví

Výfukové plyny motorových vozidel jsou vážným ekologickým a zdravotním problémem na mnoha místech České republiky, Evropské unie i celého světa. Svou povahou se jedná o komplexní směs chemických látek, jež závisí na složení paliva, typu a funkčním stavu motoru a případném užití zařízení na snížení emisí (filtru, katalyzátoru atd.). Působení imisí se může lišit u různých skupin populace. Zejména děti a staří lidé mohou být ke škodlivým vlivům zvláště citliví.

Výsledky monitorování kvality ovzduší v České republice potvrzují přetrvávající význam dopravy jako hlavní příčiny znečištění ovzduší měst prachovými částicemi (PM10, PM2,5) a oxidem dusičitým (NO2). Z hlediska vlivu na zdraví má v České republice největší význam znečištění ovzduší prachovými částicemi (PM) a polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAU), v silně dopravně zatížených lokalitách také oxid dusičitý.

Státní zdravotní ústav odhaduje ze středních hodnot koncentrací PM10 v prostředí měst, že znečištění ovzduší touto škodlivinou se může podílet na zvýšení předčasné úmrtnosti v průměru o 2 %.

Oxid uhelnatý (CO)

Oxid uhelnatý (CO) je bezbarvý, hořlavý plyn bez chuti a bez zápachu. CO vzniká nedokonalým spalováním všech uhlíkatých materiálů. Když pomineme přírodní zdroje, na emisích CO se podílí především doprava a veškeré průmyslové procesy, kde probíhá spalování. Člověk je CO běžně vystaven vdechováním. Oxid uhelnatý je hořlavý a prudce jedovatý bezbarvý plyn (teplota varu činí -192 °C) bez zápachu, který je hlavním produktem nedokonalého spalování materiálů s obsahem uhlíku.

Oxid uhelnatý (CO) je za normálních podmínek bezbarvý, hořlavý plyn bez chuti a zápachu. Jeho hustota je jen nepatrně menší než hustota vzduchu. CO vzniká nedokonalým spalováním materiálů obsahujících uhlík. De facto vzniká za podmínek, kdy nedostatek kyslíku, nízká teplota a krátký čas nedovoluje materiálu oxidovat za vzniku oxidu uhličitého.

Čtěte také: Cíle ČR 2050

Je jednou z nejběžnějších a nejrozšířenějších látek znečišťujících vnitřní a venkovní ovzduší. Do organismu vstupuje pouze vdechováním, působí na srdce a cévní a nervový systém.

Přírodní koncentrace ve vzduchu se pohybují v rozmezí 50 - 230 µg/m3 vzduchu, v místech s hustou dopravou nebo například v silničních tunelech mohou krátkodobé koncentrace přesahovat desítky mg/m3. Oxid uhelnatý dosahuje i v interiérech, kde nejsou zdroje přibližně stejných hodnot jako ve venkovním ovzduší.

Zdroje oxidu uhelnatého

• Spalovací procesy (uhlíkatá paliva)
• Doprava (automobilová, letecká, lodní)
• Průmyslové procesy (koksárenství, hutnictví, cementárny, sklářství)
• Vytápění domácností (kamna, kotle, krby)
• Cigarety
• Lesní požáry a vulkanická činnost

Důležitou roli hrají emise z motorů s vnitřním spalováním (ve městech až 95 % emisí oxidu uhelnatého), přestože u moderních automobilů jsou díky katalyzátorům podstatně sníženy. V místech s intenzivním automobilovým provozem může koncentrace oxidu uhelnatého v ovzduší dosáhnout až 100 mg.m-3. Emise oxidu uhelnatého z motorů jsou nejvyšší při volnoběhu a zejména v zimním období.

Potenciálním zdrojem oxidu uhelnatého jsou dále zařízení (průmyslová i domácí) využívající spalování: pece, kotle, kamna, sporáky, trouby či ohřívače vody. Hlavními příčinami vzniku a emisí oxidu uhelnatého v takových zařízeních jsou zejména:

• Nevhodné technické uspořádání spalování
• Zanesené či ucpané přívody spalovacího vzduchu či paliva (obecně nedostatečná údržba zařízení)
• Netěsné výměníky tepla v pecích

Emise oxidu uhelnatého z motorů jsou nejvyšší při volnoběhu a zejména v zimním období. Mimo to vzniká hojně v interiérech ve spalovacích zařízeních bez odtahu a s omezeným přístupem vzduchu, zejména pokud se tato zařízení používají v málo větraných místnostech.

Čtěte také: Více o CO2 v atmosféře

Vliv oxidu uhelnatého na zdraví

Toxicita CO závisí na množství a době expozice a je spojena především se vznikem karboxyhemoglobinu, který není schopen vázat kyslík jako hemoglobin. Otrava CO se projevuje ztmavnutím kůžemi, křečemi, kómatem a nakonec smrtí. Vznik karboxyhemoglobinu je vratná reakce, poločas této změny je ale odhadován na 2 až 6,5 hodin, což může mít v závislosti na množství přijatého CO až fatální následky.

Při otravě oxidu uhelnatému bývají vždy nejprve pociťovány bolesti hlavy. Se zvyšujícím se množstvím CO dochází ke zhoršení koordinace, snížení pozornosti a poznávacích schopností. Lehčí otravy se projevují bolestmi hlavy, bušením krve v hlavě, tlakem na prsou, závratěmi. Při těžších otravách oxidem uhelnatým je typický sklon k mdlobám, slabost a zvýšení tělesné teploty. Pocity jsou někdy podobné alkoholové opilosti, přičemž se postižený může chovat agresivně. Smrt nastává zadušením a může nastat jak téměř okamžitě po silné expozici, tak i s prodlevou.

Oxid uhelnatý prakticky neproniká pokožkou, takže převážnou expoziční cestou je inhalace (vdechování). Toxicita CO je dána tím, že znemožňuje/omezuje přenos kyslíku z plic do tkání. Difúzí se oxid uhelnatý rychle dostává z plic do krve, kde se váže na železo v krevním barvivu hemoglobinu za vzniku karboxyhemoglobinu (COHb) a omezuje tak kapacitu krve pro přenos kyslíku. Vazba oxidu uhelnatého se železem hemoglobinu snižuje přenosovou kapacitu krve pro kyslík, a brání také uvolňování kyslíku ve tkáních.

Při vyšších koncentracích se CO váže i na další bílkoviny obsahující železo, jako je myoglobin nebo cytochromoxidáza. (Afinita myoglobinu k CO je 30-50x vyšší než ke kyslíku). Tím dále klesá mezibuněčný transport kyslíku a tkáně trpí jeho nedostatkem tzv. hypoxií. Ta se nejprve projevuje poruchami funkce citlivých orgánů a tkání s nejvyšší spotřebou kyslíku, jako je mozek, srdce, kosterní svalstvo ev.

Během expozice stabilní koncentraci CO v ovzduší procento COHb nejprve rychle narůstá, po 3 hodinách se začíná vyrovnávat a po 6-8 hodinách expozice dosahuje rovnovážného stavu. Vylučování CO z organismu probíhá podle stejných zákonitostí jako příjem, poločas je v rozsahu 2-8 hodin. (Proto se často hmotnostní koncentrace a limity pro CO vyjadřují jako osmihodinové klouzavé průměry, neboť tak nejlépe vystihují odpověď lidského organismu.

Čtěte také: Růženín: Vlastnosti a využití

Z hlediska ochrany zdraví je doporučováno, aby hladina COHb v krvi nepřesáhla 2,5%, to je hodnota, která nemá negativní následky ani pro citlivou populaci (např. Na základě těchto údajů doporučuje WHO koncentraci CO ve vzduchu nejvýše 10 mg/m3 jako osmihodinový průměr.

Endogenní produkce CO v lidském těle je důvodem koncentrace COHb v úrovni 0,4-0,7 % u zdravých lidí. Během těhotenství byla zjištěna u matek zvýšená koncentrace v rozsahu 0,7-2,5 % COHb. Endogenní produkce COHb se zvyšuje asi o 20 % během těhotenství. V rovnovážném stavu je navíc hladina fetálního COHb u plodu asi o 10-15 % vyšší, než u matky. To je pravděpodobně významné pro kauzální vztah mezi kouřením matek během těhotenství a nižší porodní vahou a zpožděným poporodním vývojem jejich dětí.

Hladina COHb u nekuřáků v důsledku endogenní produkce a expozice z prostředí je na úrovni 0,5-1,5 %. Obavy vyvolává vliv hypoxie na srdečně-cévní systém u citlivých skupin populace, což jsou zejména pacienti s chronickou anginou pectoris. Objektivní důkazy o zhoršování příznaků anginy pectoris byly získány již od koncentrace COHb 2,9 %.

Při koncentracích COHb vyšších než 5-10 % může již docházet k selhání mnoha funkcí a k subjektivním příznakům, jako je bolest hlavy a závratě, nicméně u určitých profesí se zvýšenou expozicí oxidu uhelnatému, jako jsou řidiči, dopravní policisté, pracovníci v garážích a tunelech, požárníci aj. může být dlouhodobá hladina COHb až 5 %, těžcí kuřáci mohou dosáhnout až 10 % (při „zapalování jedné od druhé) nárazově až 15%.

Oxid uhelnatý působí na srdce, cévní a nervový systém. Přijímáme ho pouze vdechováním. Při jeho nízkých koncentracích může zdravý člověk pociťovat únavu, člověk se srdečními problémy bolest na prsou. Při jeho vyšších koncentracích může dojít k poruchám vidění a koordinace, bolestem hlavy, závratím, zmatečnému chování a může být pociťována žaludeční nevolnost. Velmi vysoké koncentrace jsou smrtelné.

Vliv oxidu uhelnatého na životní prostředí

V atmosféře ochotně reaguje s hydroxylovými radikály za vzniku methanu a přízemního ozónu. Konečným produktem rozkladu CO je oxid uhličitý. CO je možné považovat za nepřímo působící skleníkový plyn.

Oxid uhelnatý v atmosféře reaguje fotochemickými reakcemi s jinými látkami, zejména s hydroxylovým radikálem, čímž se rozkládá, avšak na druhou stranu tyto reakce zvyšují koncentrace methanu a především škodlivého přízemního ozonu v ovzduší (fotochemický smog). Konečným produktem reakcí oxidu uhelnatého je oxid uhličitý. Doba setrvání oxidu uhelnatého v ovzduší se odhaduje na 36 - 110 dní.

Monitoring oxidu uhelnatého

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).

Vztah mezi koncentracemi oxidu uhelnatého uvnitř a vně motorových vozidel byl měřen ve městech Delft (Nizozemsko) a Frankfurt nad Mohanem (SRN). Koncentrace oxidu uhelnatého zjištěné uvnitř vozidel byly vyšší než hodnoty změřené stacionárními monitorovacími stanicemi v obou uvedených městech.

Pro stanovení CO jsou k dispozici dva normované postupy:

Pro stanovení koncentrace oxidu uhelnatého v plynech lze využít mobilní analyzátory založené na infračervené spektrometrii, případně termochemické nebo elektrochemické analyzátory. Existují i metody chromatografické, titrační a další. Měření mohou provést komerční laboratoře.

tags: #oxid #uhelnatý #vliv #na #životní #prostředí

Oblíbené příspěvky:

• Účinné metody pro čištění ucpaného odpadu
• Firmy a ovzduší v ČR
• Automobilový průmysl a cíle EU
• Moderní technologie vytápění dřevem
• Přehled Možností pro Odpady