Polycyklické Aromatické Uhlovodíky (PAU) v Ovzduší: Zdroje, Dopady a Monitoring

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) tvoří skupinu více než sta látek, které obsahují pouze uhlík a vodík ve formě benzenových jader. Molekula PAU musí obsahovat více jak 2 jádra. Čisté sloučeniny jsou bílé nebo nažloutlé krystalické pevné látky.

PAU jsou běžnou součástí životního prostředí a jedny z nejběžnějších polutantů. Až na výjimky se PAU 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.).

Zdroje PAU

Původ PAU 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 PAU.

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

Polycyklické aromatické uhlovodíky neboli PAU vznikají především při nedokonalém spalování v dopravě, lokálních topeništích a průmyslu. Dále jsou uvolňovány při tepelné úpravě potravin, například smažením či grilováním. Významným zdrojem je také kouření tabákových výrobků.

Čtěte také: Vše o PAU v ovzduší

Dopady PAU na Zdraví a Životní Prostředí

Je doloženo, že polycyklické aromatické uhlovodíky jsou karcinogenní látky, které vznikají nekvalitním spalováním jak v tepelných zdrojích, tak ve spalovacích motorech.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.

PAU jsou toxické pro celou řadu živých organismů a 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 (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.

Benzo(a)pyren (BaP)

Mezi nejznámější patří 16 PAHs dle USEPA. Pro účely sledování v Integrovaném registru znečišťování se PAHs měří jako benzo(a)pyren, benzo(b)fluoranthen, benzo(k)fluoranthen a indeno(1,2,3-cd)pyren.

Čtěte také: Dopady PAU

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. Benzo(a)pyren je spolu s ostatními PAHs přítomen v kouři ze spalování uhlí, dřeva, ve výfukových plynech a v cigaretovém kouři. 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.

Benzo(a)pyren je silně karcinogenní zástupce této skupiny látek a vyskytuje se ve směsi s mnoha dalšími PAU. Nachází se hlavně na povrchu sazí, na který je adsorbován.

Podle Přílohy č. 1 k nařízení vlády č. 350/2002 Sb. je stanoven limit pro PAHs vyjádřených jako benzo(a)pyren ve výši 1 ng/m3.

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.

Čtěte také: Polycyklické aromatické uhlovodíky

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.

Pro stanovení PAU z vod jsou k dispozici normy: Norma ČSN EN ISO 17993 specifikuje stanovení 15 vybraných PAU vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (HPLC) s fluorescenční detekcí po extrakci kapalina-kapalina. Metoda ČSN ISO 28540 popisuje stanovení nejméně 16 vybraných PAU použitím plynové chromatografie s hmotnostně spektrometrickou detekcí ve všech druzích vod. Existuje také norma pro stanovení PAU v kalech a sedimentech: TNV 75 8055.

Společnost ALS tak poskytuje spolehlivý, účinný a rychlý postup pro monitoring PAU v ovzduší. Tato metoda doplňuje portfolio metod plynové chromatografie s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (GC/HRMS) a kapalinové chromatografie s fluorescenční detekcí (LC/FLD), které dlouhodobě v ALS provozujeme.

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).

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.

Studie týmu RECETOX publikovaná v Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology ukázala, že mezi lety 2011 a 2020 se v české populaci snížila zátěž polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAU). Snížení expozice proběhlo v období, kdy vstoupil v platnost tzv. protikuřácký zákon, zákon o ochraně ovzduší a byly poskytovány kotlíkové dotace.

Studie ukázala, že mezi dvěma sledovanými obdobími došlo k významnému poklesu metabolitů PAU v moči jak u dětí, tak u dospělých. Toto snížení proběhlo na pozadí přijetí zákona o ochraně ovzduší v roce 2012, tzv. protikuřáckého zákona v roce 2017 a kotlíkových dotací mezi lety 2014 a 2024. Expozici sledovaným látkám nejvíce ovlivňovalo kouření, zdroj energie při vaření (elektřina/plyn), některé typy potravin, bydliště (město/venkov) a roční období - což souvisí s typem i intenzitou vytápění.

Možnosti Snížení Expozice PAU

• Omezte kouření.
• Jezte kvalitní jídlo připravené vhodným způsobem.
• Netopte pevnými palivy v nekvalitních kamnech nebo kotlích.
• Omezte grilování, konzumaci uzených potravin a potravin sušených přímo spalinami.

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

Oblíbené příspěvky:

• Příroda: Omalovánky pro tisk
• Stanoviště sekty v Far Cry 5
• Šumperk: Kvalita ovzduší v dlouhodobém horizontu
• Přečtěte si více o přírodě
• Šedý koš do linky – průvodce