Znečištění oxidem dusičitým (NO2): Zdroje a dopady

Zemská atmosféra je vrstva plynů obklopující planetu Zemi, udržovaná na místě zemskou gravitací. Obsahuje přibližně 78% dusíku a 21% kyslíku, se stopovým množstvím dalších plynů. Atmosféra chrání pozemský život před nebezpečnou sluneční a kosmickou radiací a svou tepelnou setrvačností snižuje teplotní rozdíly mezi dnem a nocí. Ovzduší je pro člověka jednou z nejdůležitějších složek životního prostředí, bez které se nemůže obejít. Vdechovaný vzduch a vše, co obsahuje se dostává až do nitra lidského těla a přímo tak působí na zdraví člověka. Proto je kvalitě ovzduší věnována velká pozornost jak na národní a evropské, tak na mezinárodní úrovni.

Jak z přírodních, tak i člověkem vytvořených zdrojů, jsou do ovzduší vypouštěny různé škodliviny (znečišťující látky), které svou přítomností mají nepříznivé účinky na lidské zdraví nebo životní prostředí.

Zdroje znečištění ovzduší

Zdroje znečištění ovzduší - jsou faktory na určitém místě, které způsobují uvolňování znečišťujících látek do ovzduší. Podle typu vzniku je polutanty možno rozdělit na několik skupin. Zdroje primární spočívají v prostém uvolňování polutantů přímo z určitého zdroje (např. oxid uhelnatý, oxid siřičitý, vedlejší produkty spalování). Naopak, produkty sekundárních zdrojů znečištění jsou vytvářeny reakcemi primárních polutantů mezi sebou nebo s jinými látkami. Příkladem sekundárního zdroje znečištění může být vznik troposférického ozonu v důsledku fotochemické reakce, ke které dochází za působení oxidů dusíku, UV záření a těkavých organických látek.

Skupina těchto látek zahrnuje širokou škálu oxidů dusíku, ve směsích se označují jako NOx. NO se při styku oxiduje na NO2. 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). Další oxidy dusíku se vyskytují v menších množstvích a nepředstavují významné riziko. Oxid dusičitý je využíván jako meziprodukt ve výrobě kyseliny dusičné (HNO3). Oxid dusičitý je také používán v mnohých průmyslových procesech jako silné oxidační činidlo. Vzhledem k jeho oxidačním vlastnostem může být použit i v raketových palivech.

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.

Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění

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). 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.

Dopady oxidu dusičitého na životní prostředí a zdraví

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).

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.

Čtěte také: Druhy dopravy a znečištění vody

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. eutrofizace vod.

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.

Vysoké koncentrace oxidů dusíku působí negativně na rostliny. Oxidy dusíku společně s oxidy síry tvoří kyselé deště, které poškozují živé rostliny a půdu.

Čtěte také: Hlukové znečištění a velryby

Vdechování vysokých koncentrací oxidů dusíku může vážně ohrozit zdraví člověka. Varováním při úniku oxidu dusičitého je jeho červenohnědá barva a štiplavý zápach. Při prvním zpozorování těchto jevů je nutné zamezit dalšímu vdechování a úniku těchto látek.

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:

• 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.

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.

Kvalita ovzduší a legislativa

Míra znečištění ovzduší je objektivně zjišťována pomocí sítě měřicích stanic, které monitorují koncentrace znečišťujících látek venkovního ovzduší (imise) v přízemní vrstvě atmosféry. Znečišťující látky, které jsou sledovány a hodnoceny vzhledem k prokazatelně škodlivým účinkům na zdraví populace nebo na vegetaci a ekosystémy, mají stanoveny imisní limity. Při hodnocení kvality ovzduší jsou především porovnávány zjištěné úrovně koncentrací s příslušnými imisními limity, případně s přípustnými četnostmi překročení těchto limitů, což jsou úrovně koncentrací, které by podle platné legislativy neměly být překračovány.

Základním strategickým dokumentem EU v oblasti posuzování a řízení kvality ovzduší je Tematická strategie o znečišťování ovzduší (dále Strategie). Cílem Strategie, v souladu s 6. akčním programem pro životní prostředí, je dosáhnout „úrovně znečištění jakosti vzduchu, které nepředstavuje rizika pro lidské zdraví a pro životní..."

Evropská agentura pro životní prostředí (European Environment Agency, EEA) vydala nedávno souhrnnou zprávu o kvalitě ovzduší v Evropě (Air Quality in Europe - 2018 Report), ve které jsou obsažena nejnovější data o kvalitě ovzduší na našem kontinentu. Jedná se o aktualizované vydání sledující kvalitu ovzduší v Evropě za období od roku 2000 do roku 2016.

Imisní limity pro ochranu zdraví lidí

Tabulka I.1 uvádí přehled imisních limitů (IL) vyhlášených pro ochranu zdraví lidí a povolený počet překročení limitní hodnoty, horních a dolních mezí pro posuzování podle zákona č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší, v platném znění, a vyhlášky č. 350.

Hodnoty imisních limitů vycházejí z doporučených hodnot Světové zdravotnické organizace (WHO), kterou byly určeny na základě řady epidemiologických studií.

tags: #polutant #NO2 #znečištění #původ #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• Emisní kontroly v České republice
• Podpora zelených stran
• CVVM: Obnovitelné zdroje
• Skladba Půdy: Vědecké Zkoumání
• Skládka Buštěhrad hoří