Polycyklické Aromatické Uhlovodíky: Koncentrace v Ovzduší a Dopady

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) tvoří velkou skupinu organických sloučenin obsahujících dva nebo více kondenzovaných aromatických kruhů tvořených atomy uhlíku a vodíku, které vznikají při nedokonalém spalování a pyrolýze organické hmoty. PAHs jsou běžnou součástí životního prostředí. Až na výjimky se PAHs cíleně nevyrábí, jsou však součástí řady průmyslových produktů jako je nafta nebo asfalt. Přirozeně vznikají při spalování jakékoliv organické hmoty (doprava, elektrárny, průmysl, cigaretový kouř apod.). Některé PAH mají vysoký bioakumulační potenciál.

Jsou to látky perzistentní (vysoce odolné proti degradaci, proto v životním prostředí zůstávají dlouhou dobu). PAH mohou být i v nízkých koncentracích karcinogenní, mutagenní či mít další toxické účinky na živé organizmy. Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) jsou látky vznikající při silném ohřevu a při spalování organických sloučenin za omezeného přístupu kyslíku při teplotách 500 až 900 oC, které jsou podle pokusů na zvířatech karcinogenní.

Zdroje PAU

Původ PAHs je především ze spalování fosilních paliv. Typicky se tyto látky uvolňují při nedokonalém spalovacím procesu. Do prostředí se tedy dostávají zejména při výrobě energie, spalování odpadů, ze silniční dopravy, při krakování ropy, při výrobě hliníku, z metalurgických procesů, při výrobě koksu, asfaltu, při výrobě cementu, z rafinerií, krematorií, z požárů a v neposlední řadě při kouření. Ve všech případech, kdy pozorujeme vznik sazí a tmavého kouře, vznikají velká množství PAHs.

Mezi přirozené zdroje PAHs v prostředí řadíme především vulkanickou činnost a požáry. Podle některých studií představují PAHs významný podíl veškerého uhlíku přítomného ve Vesmíru.

Do ovzduší se tyto látky dostávají například spalováním uhlí, dřeva či jiných materiálů. Mohou se navázat na částice v ovzduší a šířit se na větší vzdálenosti a pronikat dýchacím systémem do živých organizmů. Přenos ale může probíhat např. i potravou. Polyaromatické uhlovodíky je nutné očekávat obecně všude tam, kde se vyskytují vysokovroucí ropné či uhelné produkty (dehty, asfalty). Dalším uváděným zdrojem emisí PAU je výroba hliníku. PAU také vznikají jako výsledek některých způsobů úpravy potravin, např. doprava (zvláště v zimních měsících - tzv.

Čtěte také: Zdroje a dopady PAU

V závislosti na obsahu těchto látek v ovzduší jsou kontaminovány rostlinné potraviny. Množství PAU v ovzduší se snižuje se zaváděním centralizovaného vytápění. Kromě toho se PAU vytvářejí a ukládají v/na potravinách při jejich výrobě nebo přípravě, např. při přímém sušení spalinami, při pečení, smažení, grilování. Největším zdrojem PAU pro člověka (nekuřáka) jsou potraviny (denní příjem v evropských zemích se pohybuje mezi 14 až 270 ng/osobu). Při grilování na otevřeném, kouřícím ohni, ale také na dřevěném uhlí vznikají PAU spalováním odkapávajícího tuku.

Dopady PAU na zdraví a životní prostředí

PAHs charakteristicky zapáchají, páry mají dráždivé účinky na oči a kůži, působí fotosensibilizaci a byly prokázány i negativní účinky na ledviny a játra. Studie na zvířatech prokázaly vliv na snížení plodnosti a vývojové vady potomků. K nejzávažnějším vlivům PAHs patří jejich karcinogenita. Rakovinotvornost PAHs na člověka byla prokázána u cigeretového kouře či sazí. Nejznámější z kancerogenních PAHs je benzo(a)pyren, u kterého byl objasněn i mechanizmus, kterým přímo poškozuje genetickou informaci buněk.

PAHs jsou zde přítomny ve formě velmi jemných částic, které pronikají při vdechnutí až do plicních sklípků, kde se zachycují. Přítomnost PAHs je hlavní příčinou vzniku rakoviny plic. PAHs přijaté s potravou působí rakovinu zažívacího traktu a v případě kožního kontaktu rakovinu kůře.

PAU jsou toxické pro celou řadu živých organismů. Mohou způsobovat nádorová onemocnění, poruchy reprodukce a mutace u zvířat i u lidí. Jejich působení na celé populace organismů je proto závažné. Nejproblematičtější vlastností PAU je jejich perzistence, tedy schopnost odolávat přirozeným rozkladným procesům a bioakumulace (zvláště v tucích). Zejména pokud jsou emitovány při spalovacích procesech, jsou schopné transportu atmosférou na velké vzdálenosti (ve formě naadsorbované na zrna sazí a prachových částic). Stopy těchto látek proto byly zjištěny i na velmi odlehlých místech Země. PAU se silně adsorbují na sedimenty ve vodách, které proto působí jako určité rezervoáry těchto látek.

Velké riziko představuje akumulace benzo(a)pyrenu (dále jen BaP) ve vodních organismech, pro které je BaP vysoce toxický. Ve vodě se BaP, i jiné PAU, silně váží nejen na sedimenty ale i na ostatní pevné látky (prach, saze, popílek). BaP uvolněný do horninového prostředí má tendenci se velmi silně vázat na částice zeminy a v malém množství může docházet k jeho vyluhování do podzemních vod. Vzhledem k jeho stabilitě spadá BaP podle přílohy č. 1 vyhlášky č. 356/2002 Sb.

Čtěte také: Vše o PAU v ovzduší

Monitoring PAU

Stanovení obsahu PAU v plynu za účelem sledování kvality ovzduší se provádí relativně komplikovanými metodami. Ve stručnosti toto stanovení spočívá v nasorbování PAU ze vzorku na tuhý absorbent. PAU jsou poté extrahovány vhodným způsobem (termicky, rozpouštědlem, kapalinou v nadkritickém stavu). Takto získaný vzorek je poté zbaven rušivých látek pomocí sloupcové či gelové chromatografie a analyzován plynovou nebo kapalinovou chromatografií. Stanovení ve vodách či zeminách začíná extrakcí vzorků vhodným rozpouštědlem (obvykle hexan), pokračuje přečistěním extraktů a následně končí analýzou plynovým nebo kapalinovým chromatografem s hmotnostním spektrometrem.

Vzorkování se provádí podle normy ČSN EN 14899. Celý vzorek se zpracuje a připraví pro chemickou analýzu (vzorek se rozdrtí, zhomogenizuje a zmenší). Před samotným drcením vzorku je dobré vzorek kryogenně zmrazit.

K stanovení PAU z vod jsou k dispozici normy: Norma ČSN EN ISO 17993 (srpen 2004) specifikuje stanovení 15 vybraných PAU vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (HPLC) s fluorescenční detekcí po extrakci kapalina-kapalina. kapalina-kapalina. V úvodním kroku proběhne u všech typů vzorků extrakce organickým rozpouštědlem. Metoda je vhodná pro přírodní i užitkové vody a po určité obměně také k analýze odpadních vod. V pitných a podzemních vodách lze stanovit koncentrace PAU nad 0,005 µg/l a v povrchových vodách nad 0,01 µg/l. Podstatou zkoušky je extrakce PAU z vody hexanem. Extrakt se zakoncentruje odpařením a odparek se převede do rozpouštědla vhodného k analýze HPLC. Pokud jsou obsaženy rušivé látky, vzorek se následně vyčistí pomocí sloupcové chromatografie na adsorpčním materiálu (oxid křemičitý). Dalším krokem je identifikace a stanovení fluorescenční detekcí po naprogramování excitačních a emisních vlnových délek.

Metoda ČSN ISO 28540 popisuje stanovení nejméně 16 vybraných PAU použitím plynové chromatografie s hmotnostně spektrometrickou detekcí ve všech druzích vod. V čistých vodách je použitelná pro hmotností koncentrace nad 0,005 µg/l a v povrchových a odpadních vodách v koncentracích nad 0,01 µg/l. PAU se izolují z vody extrakcí hexanem. Extrakt se koncentruje odpařením. Pokud jsou obsaženy rušivé látky, vzorek se čistí na oxidu křemičitém. PAU jsou pak separovány kapilární plynovou chromatografií s vhodnou stacionární fází. Identifikace a kvantifikace se provádí hmotnostní spektrometrií.

Studie a zjištění

Dvě zimy a jedno léto. Tak dlouho trvalo měření polycyklických aromatických uhlovodíků včetně karcinogenního Benzo[a]pyrenu v Jihomoravském kraji a Kraji Vysočina, které provedli odborníci z naší instituce ve spolupráci se společností Envitech Bohemia. Na začátku minulého týdne ukončili svou dvouletou práci. Občané je mohli vidět na 120 místech území Jihomoravského kraje a Kraje Vysočina ve třech ročních obdobích: v zimě a v létě 2022 a v následné zimě 2023. Odebrali při nich 2.160 ks vzorků filtrů se zachycenými aerosolovými částicemi PM10. Jedná se o mikročástice o velikosti do 10 mikrometrů, které poškozují hlavně kardiovaskulární a plicní systém. Na tyto částice se také váží nebezpečné polycyklické aromatické uhlovodíky, které jsou často mutagenní a karcinogenní (mj. Benzo(a)pyren).

Čtěte také: Polycyklické aromatické uhlovodíky

Průběžné výsledky měření ukazují, že městské lokality s vysokým podílem centrálního zásobováním teplem vykazují nižší koncentrace než venkovské lokality s významným zastoupením spalování pevných paliv pro vytápění domácností. Průběžné výsledky měření ukazují, že lokality s centrálním zásobováním teplem vykazují nižší koncentrace než venkovské lokality s individuálními zdroji tepla na pevná paliva.

Výsledky jsou základem pro přípravu akčního plánu vedoucího ke zlepšení kvality ovzduší obou krajů, dotčených měst a obcí. Zpracuje ho firma Bucek, s. r. o.. Akční plány budou zpracovány na konci roku 2023 a následně předány krajskému úřadu ke schválení tak, aby mohly být do konce řešení projektu zveřejněny.

„Na základě zjištěných výsledků připravujeme akční plány, ve kterých městům a obcím navrhneme opatření ke zlepšení kvality ovzduší,“ doplňuje Jakub Bucek z firmy Bucek, s. r. o.

Na webových stránkách projektu www.monitoringpau.cz. Čtenáři zde najdou interaktivní mapu, na které mohou zjistit, kde aktuálně měření probíhá a nově zde také naleznou mapu s výsledky zimní etapy. „V mapě výsledků jsou jednotlivé body označující místo měření barevně rozlišeny podle průměrné koncentrace Benzo(a)pyrenu za měřené období. Po najetí kurzoru myši na konkrétní bod webové aplikace se zobrazí graf s výsledky,“ vysvětluje Roman Ličbinský, ředitel odborné divize z Centra dopravního výzkumu.

tags: #polycyklické #aromatické #uhlovodíky #koncentrace #v #ovzduší

Oblíbené příspěvky:

• Emise výfukových plynů
• Ekologické materiály ve výrobě
• Efektivní čištění dlažby
• Námořnická škola v přírodě
• Vztah Karla IV. k přírodě