Pyrotechnika, těžké kovy a ovzduší: Studie a souvislosti

Do lesních porostů a do lesní půdy se dostávají přirozeně při zvětrávání matečné horniny a také vlivem lidské činnosti z průmyslu, dopravy nebo energetiky, a to ve formě prachového znečistění, rozpuštěné ve srážkách, nebo v plynné formě. Člověkem produkované emise těchto kovů mohou být vzdušnými proudy transportovány daleko od místa svého původu, rovněž se mohou ukládat na povrch listů (jehlic) stromů a na půdním povrchu, a následně pronikat hluboko do půdního profilu i ve zdánlivě nedotčených lesních oblastech.

Označení „těžké kovy“ je v současnosti postupně nahrazováno pojmem „potenciálně rizikové prvky“ (příp. potenciálně toxické prvky). Mezi ně se řadí například kadmium (Cd), měď (Cu), olovo (Pb) nebo zinek (Zn).

Mezi nejvýznamnější zdroje těžkých kovů v ovzduší patří na území ČR sektor „veřejná energetika a výroba tepla“. Podíl sektorů „výroba železa a oceli“ byl významný v roce 2018 především u emisí olova (22,5 %). Vliv sektoru „lokální vytápění domácností“ převažoval u emisí kadmia s podílem 50,8 %.

Na výzkum kontaminace lesních půd v Jeseníkách se zaměřili vědci z VÚLHM, v. v. i., VÚT v Brně a MENDELU Brno. Jejich cílem bylo vyhodnotit vliv smrku a buku na obsah kadmia (Cd), mědi (Cu), olova (Pb) a zinku (Zn) a další půdní charakteristiky ve svrchních vrstvách půdy v oblasti Jeseníků. Výsledky své práce zveřejnili v časopise Zprávy lesnického výzkumu 2/2021.

Výzkum byl soustředěn na polesí Vápenná a Domašov v majetku Arcibiskupských lesů a statků Olomouc s. r. o.

Čtěte také: Těžké kovy v pyrotechnice

V současnosti věnují vědci pozornost mapování obsahu potenciálně rizikových prvků v lesních půdách také z důvodu probíhající kalamity podkorního hmyzu. Na rozsáhlých kalamitních holinách se mění vlhkostní i teplotní poměry, dochází ke zrychlenému rozkladu organické hmoty, to vede ke zvýšenému uvolňování CO2 do atmosféry ke změně poměru uhlíku vůči dusíku.

V silně až velmi silně kyselé vrstvě nadložního humusu smrkových porostů se nachází vyšší obsahy kadmia a výrazně nižší obsahy zinku v porovnání se stejnou půdní vrstvou bukových porostů. Ve svrchní vrstvě minerální půdy v hloubce 0-2 cm se v bukových porostech nachází významně vyšší obsahy zinku a olova v porovnání se stejnou vrstvou půdy smrkových porostů.

Obsahy analyzovaných prvků ve dvou hodnocených půdních vrstvách souvisí s obsahem uhlíku a vazbami těžkých kovů na organickou hmotu v lesní půdě. Získané výsledky potvrzují zásadní význam půdní organické hmoty - nejen jako zdroje živin, prostředí pro půdní (mikro)organismy nebo jako půdní složky potřebné pro účinné zadržování vody. Vlastnosti půdního prostředí jsou rozhodující také pro mobilitu rizikových prvků.

Smrkové porosty více zachytávají atmosférické znečištění než buky a ukládají jej v nadložním humusu, proto vzhledem k masivnímu chřadnutí představují riziko zvýšeného uvolňování potenciálně toxických látek do vodních zdrojů.

Kontaminace lesních půd může mít vliv na fungování jednotlivých složek ekosystému i ekosystému jako celku.

Čtěte také: Jak se zbavit staré pyrotechniky

Vlastnosti půdního prostředí jsou rozhodující také pro mobilitu rizikových prvků. Zásoby uhlíku v půdě, zejména v nadložních a svrchních minerálních horizontech, se po kalamitách, holých sečích či pěstebních zásazích výrazně snižují.

Vliv novoročních ohňostrojů na kvalitu ovzduší

Pro účely případové studie byla použita operativní data ze stanic státní sítě imisního monitoringu a srovnána půlnoc 2018/2019 a následně hodiny po odpálení novoročního ohňostroje v Praze (1. ledna v 18:00 h). V celé České republice byla 31. prosince přes den velmi dobrá kvalita ovzduší. Stejně tak tomu bylo 1. ledna. Díky tomu bylo možné dobře srovnat případné změny o půlnoci 31.12./1.1. a 1.1.

Kvalita ovzduší v Praze během Silvestra

V 16 h je takřka celá Praha zbarvená do modra, tedy barvy reprezentující v našich mapách a tabulkách kvalitu ovzduší velmi dobrou. Od 19 h začíná mapa koncentrací PM10 postupně „zelenat“ (kvalita dobrá) a ve 22-23 už na ní byla i dvě žlutá místa kolem stanice Řeporyje a Kobylisy. O další dvě hodiny, tedy ve 23-0 h, již bylo centrum Prahy červené (špatná), kolem něj žlutá barva (uspokojivá)a na okrajích zelená, v některých místech je vidět i barva tmavě červená (velmi špatná kvalita).

Vůbec nejvyšší koncentrace o silvestrovské noci byly naměřeny dle předpokladu mezi 1 a 2 h ranní. Následně dochází vzhledem k vyšším rychlostem větru, než například v Brně, k relativně rychlému zlepšení a již mezi 4 a 5 h je situace v celé Praze výrazně lepší (koncentrace PM10 nižší).

Vliv novoročního ohňostroje na kvalitu ovzduší

Novoroční ohňostroj byl odpálen v 18:00 SEČ v parku na Letné. Nejblíže odpališti leží automatické stanice Praha-Náměstí Republiky a Praha-Karlín. V odpoledních hodinách byly koncentrace PM10 na pražských stanicích, stejně jako den předtím, na úrovni velmi dobré, což umožňuje dobře srovnat oba dny. Mapa Prahy po 18 h zůstala „modrá“, s výjimkou stanice Karlín, která je jedinou, kde se koncentrace mírně zvýšily, což vzhledem k blízkosti k odpališti mohlo být v důsledku odpálení ohňostroje. Koncentrace PM10 tam však narostly pouze na 30 µg/m3. Během silvestrovské noci byla nejvyšší naměřená koncentrace PM10 na této stanici více než čtyřnásobná (126 µg/m3). Jednalo se 1. 1: kolem 18-20 h o stanici s nejvyššími koncentracemi v Praze.

Čtěte také: Zvyšování povědomí o životním prostředí

Kvalita ovzduší je velmi ovlivněna rozptylovými podmínkami. Velmi důležitá je především rychlost větru a teplotní zvrstvení atmosféry. K horší kvalitě ovzduší přispívají nízké rychlosti větru a teplotní inverze. Průměrná rychlost větru na silvestrovskou půlnoc byla kolem 3 m/s. Na Nový rok večer to pak bylo o 2 m/s více, tedy 5 m/s.

O silvestrovské noci byly rychlosti větru v Brně výrazně nižší než v Praze, většinou pod 1 m/s.

Koncentrace PM10 na pražských stanicích

Všechny pražské stanice měly v daném období maximální koncentrace buď mezi 23:00-1:00, 0:00-1:00 nebo 1:00-2:00 SEČ na Nový rok, s výjimkou stanice Řeporyje, kde bylo maximum naměřeno již mezi 22:00 a 23:00 31.12.2018. Na grafu všech stanic je vidět mírný nárůst po ohňostroji pouze u jedné stanice - výše zmíněného Karlína. Absolutně nejvyšší byla koncentrace na stanici Náměstí Republiky mezi 1:00 a 2:00, v průměru 276 µg/m3. Druhá nejvyšší byla koncentrace PM10 na stanici Vysočany, rovněž mezi 1:00 a 2:00 a to 227 µg/m3.

Denní průměr byl paradoxně právě až do 1.1.2019 desítky let počítán jako průměr koncentrací 6:00 až 6:00 následujícího dne. Důvodem, proč nebyl průměr počítán od 0:00 do 0:00 je fakt, že na manuálních stanicích bylo dříve nutné, aby přišel pozorovatel vyměnit filtr. Není v praxi možné, aby pozorovatelé chodili na stanici o půlnoci UTC, proto se používal průměr 6:00-6:00 UTC. Nejvyšší denní průměr 31.12.2018 byl v Praze na stanici Náměstí Republiky, tedy na stanici s absolutně nejvyšším hodinovým maximem PM10 v Praze pro tuto noc. Hodnota 24h průměru byla 49,45 µg/m3, po zaokrouhlení 49,5 či 49 µg/m3. Imisní limit má hodnotu 50 µg/m3 a lze tedy říci, že v Praze imisní limit překročen nebyl, byť krátkodobě v hodinovém průměru byly koncentrace více než pětinásobné.

Koncentrace PM2,5 a poměr PM2,5/PM10

Obecně platí, že čím je částice menší, tím je potenciálně zdravotně nebezpečnější, protože proniká hlouběji do dýchacího systému. Suspendované částice frakce PM2,5 jsou částice o aerodynamickém průměru do 2,5 µm a vznikají převážně spalovacími procesy - tedy právě například v důsledku odpalování pyrotechnických výrobků.

Pro částice PM2,5 stanovuje česká legislativa imisní limit pouze pro roční průměr, který má hodnotu 25 µg/m3, od 1.1.2020 bude jeho hodnota 20 µg/m3. Světová zdravotnická organizace doporučuje roční průměrnou koncentraci maximálně 10 µg/m3 a 24h 25 µg/m3. Faktem je, že pro koncentrace suspendovaných částic neexistuje bezpečná spodní hranice.

Ve sledovaném období byl nejvyšší poměr pozorován právě těsně po novoročních oslavách, kdy více než 90% PM10 částic byly částice PM2,5. To dále potvrzuje hypotézu, že znečištění bylo dáno spalovacími procesy, v tomto případě odpalováním zábavní pyrotechniky.

Submikronová frakce (PM1)

Maximum ve sledovaném období bylo naměřeno na stanici Legerova (84 µg/m3, 0:00-1:00, 1.1.2019), dále Šrobárova (82 µg/m3, 0:00-1:00, 1.1.2019) a na stanici Řeporyje to bylo 48 µg/m3 (22:00-23:00, 31.12.2018). Pokud se podíváme na koncentrace 1. ledna po 6:00, kdy už koncentrace zvýšené v důsledku odpalování klesly, pak na stanicích Legerova a Šrobárova do konce sledovaného období 2.1.2019 12:00 již nepřekročily v hodinovém průměru 10 µg/m3. Na stanici Řeporyje bylo maximum od 1.1.2019 6:00 do 2.1.2019 12:00 v hodinovém průměru 15 µg/m3.

Oxidy dusíku (NOx)

Hlavním zdrojem oxidů dusíku je silniční doprava. Na zvýšení koncentrací se však v menší míře může podílet i odpalování pyrotechnických efektů. Nejvyšší průměrná hodinová koncentrace ve sledovaném období byla v odpoledních hodinách 31.12.2018. To odpovídá odpolední dopravní špičce tento pracovní den, vidět lze i krátkodobý nárůst ještě před půlnocí, který pravděpodobně rovněž souvisí s vyšší dopravní intenzitou ten večer, protože od 23 h koncentrace až do rána pouze klesaly. Další nárůst pak je vidět až v ranních hodinách 2.1.2019, což odpovídá ranní špičce tento všední den.

Roční průměrné koncentrace benzenu pro vybrané stanice byly v r. 4 - Libuš (ČHMÚ) 2 µg.m-3 a Praha 10 - Šrobárova (HS) 5 µg.m-3.

Další znečišťující látky

Další toxické složky zhoršují kvalitu životního prostředí obyvatelstva. Prachový aerosol s vysokým obsahem toxických komponent, např. ovzduší. Mohou být způsobeny odlišnými metodami nebo nahodilou kontaminací. Imisní limity pro těžké kovy nejsou na území Prahy překračovány. Pilotní projekt hl. m. V jarních měsících roku 2000 (1. 4. - 30. Magistrát hl. m. Prahy, IMIP, analytické sdružení Ecochem a ČHMÚ. 2. 1. 1999 - podzim) a v roce 1999 (8. 7. 1999 - 24. 9. 1999 - léto). I podzimním období vyšší na Mlynářce. ukončování topné sezóny. Jsou naměřeny v létě, kdy je používání lokálních topenišť omezeno na minimum. pro TOL a PAU a dvanáct expozičních scénářů. scénářů, na podzim u jedenácti. Přibližně srovnatelný. Pasivní sorpce (SVÚOM a.s., Pragochema s.r.o.). Následném analytickém vyhodnocení exponovaných sorbentů.

Environmentální a zdravotní dopady pyrotechniky

Silvestrovská noc a Nový rok jsou pevně spjaté s bujarou oslavou a ohňostrojem. Právě ohňostroje jsou však v posledních letech diskutovaným tématem. Patří ohňostroje do představ o udržitelné budoucnosti?

„Škody na přírodě se nedají přesně spočítat, ale víme, že prakticky každé pořádání ohňostroje se v záchranných stanicích projeví ve zvýšených příjmech zraněných zvířat. Může jít až o tři tisíce zraněných zvířat ročně. I přes maximální snahu se nám jen asi polovinu z nich podaří uzdravit a vrátit zpět do volné přírody. Jde samozřejmě jen o ta zvířata, která měla štěstí, byla jen zraněná a včas se dostala do záchranných stanic. Ta druhá část zvířat, která takové štěstí neměla, je mnohem mnohem početnější.

Osvětlená barevná obloha a zábavní pyrotechnika je doslova toxickou sprchou pro člověka i životní prostředí. Ročně se takto v Česku do ovzduší dostane alarmující množství nebezpečných a zdraví škodlivých látek. Mnohé ve formě, ve které se v přírodě přirozeně nevyskytují.

Za jednu ohňostrojovou silvestrovskou noc vyletí do vzduchu odhadem 5 až 10 milionů raket. To je pravděpodobně podhodnocený odhad, který vychází pouze z dat legálního prodeje. Do ovzduší se z nich dostane asi 12,5 tuny hořčíku, 10,5 tuny barya, tuna stroncia, skoro tuna titanu, půl tuny mědi a 1,2 tuny rubidia. Expozice pyrotechnice odpovídá pobytu v místnosti s aktivními kuřáky, co do obsahu prachových částic v ovzduší. Co do obsahu toxinů je to pak průmyslová havárie.

Přesto, že vědci mají ve škodlivosti ohňostrojů a zábavní pyrotechniky jasno, zákon o pyrotechnice č. 206/2015 Sb., o pyrotechnických výrobcích a zacházení s nimi mluví pouze o nutnosti hlášení realizace ohňostroje nad 10 kg čistého výbušného obsahu úřadům, případně hasičskému záchrannému sboru a provádění ohňostroje odpovědnou osobou. Ohňostrojem se rozumí současné nebo v krátkém časovém sledu následující odpalování pyrotechnických výrobků kategorie F2, F3 nebo T1.

Regulace pyrotechniky v České republice

Právní úprava nakládání se zábavní pyrotechnikou spadá pod samosprávu měst a obcí, které již začaly ohňostroje regulovat obecně závaznými vyhláškami. Ty najdete na elektronických deskách a vývěskách. Města a obce můžou sice omezit ohňostroje a petardy vlastní vyhláškou, ale nesmí zakázat pyrotechniku celoročně a na celém svém území. Nejčastěji zákazy ohňostroje tedy platí v centrech měst, kde je odpalování vzhledem k množství lidí nejvíce nebezpečné.

V Mladé Boleslavi je používání pyrotechnických výrobků během roku zakázáno na vymezených plochách veřejného prostranství na území města dle této vyhlášky. O výjimku lze žádat Radu města. Jedinou příležitostí použití zábavní pyrotechniky je silvestrovská noc od 19 hodin 31.12. do 1 hodiny ranní 1.1. Město pravidelně pořádá ohňostroj na Staroměstském náměstí.

Vrchlabí je jedním z mála měst, které vyzvalo své občany, aby se při silvestrovské noci bez zábavní pyrotechniky obešli. Připravilo na Silvestra na náměstí TGM zábavný program a laserovou show. Vrchlabští pojmenovali tuto akci #VrchlabiNepraska.

Velké množství měst pořádá pro své občany společný ohňostroj pořádaný profesionálními pyrotechniky. Často realizovaný až na Nový rok.

V Českém hydrometeorologickém ústavu porovnávali kvalitu ovzduší během silvestrovských oslav na přelomu let 2019 a 2020 v Praze. A výsledek byl jednoznačný. V případě jednoho velkého profesionálního ohňostroje je vliv na kvalitu ovzduší ve městě jako celku minimální. Drobná pyrotechnika odpalovaná během silvestrovských oslav v součtu znamená výrazně vyšší vliv a jasně pozorovatelný nárůst koncentrací prachových částic. Záleží samozřejmě na rozptylových podmínkách v daný čas.

Rozdíl v odpalování pyrotechniky jednotlivci a profesionály není jen v množství a územním rozsahu. Rozdíl je také ve výšce. Zatímco běžná pyrotechnika vybuchuje ve výši 20 až 40 metrů nad zemskou úrovní, u profesionálních raket jde spíše o 100 metrů, kde se škodliviny mohou mnohem efektivněji a rychleji rozptýlit v atmosféře.

Nelegální pyrotechnika v České republice

Česká republika je sedmým největším vývozcem zábavní pyrotechniky na světě. Tuzemské firmy ročně exportují ohňostroje v hodnotě 232,5 milionu korun. Vede totiž v nelegálním prodeji ohňostrojů. V Česku je totiž v rámci starého kontinentu nejvíce firem, které bez dostatečných kontrol prodávají tu nejnebezpečnější pyrotechniku. Podle odborníků má Česko mezi evropskými zeměmi nejvíce firem, které na svých e-shopech volně prodávají ohňostroje z kategorie F4, tedy představující největší nebezpečí. Ty mohou podle evropských pravidel odpalovat jen odborně způsobilí pyrotechnici.

Podle ministerstva průmyslu a obchodu se přitom drtivá většina ohňostrojů a petard v Česku nevyrábí. Česko tak v této rizikové oblasti nefiguruje jako producent, ale spíše překupník nebezpečného zboží.

Jedním z důvodů vysokého počtu firem nezákonně prodávajících zábavní pyrotechniku jsou i mírné tresty, které prodejcům hrozí. Například v Portugalsku mohou jít prodejci do vězení na dvanáct let. V Maďarsku a Bulharsku zase není doba strávená v nápravném zařízení nijak omezená, zatímco u nás vězení prodejcům nehrozí.

Nákup ohňostrojů první kategorie je v Česku povolen osobám starším 15 let, druhé od 18 a třetí od 21. Všechny ohňostroje musí být označeny značkou Českého úřadu pro zkoušení zbraní a střeliva s uvedenou třídou nebezpečnosti. Musí mít i značku CE jako výrobky odpovídající evropským požadavkům.

Ve výrobě ohňostrojů patří Česko ke světové špičce. Do ovzduší se totiž dostává značné množství nebezpečných látek. Narůstají koncentrace oxidu uhličitého, oxidů síry a oxidů dusíku, ale také těžké kovy, které se používají k barvení světelných efektů.

Negativní důsledky používání pyrotechniky vedly k tomu, že od pořádání oficiálních ohňostrojů upouštějí i některá města. Letos například v Praze nahradil magistrát ohňostroj videomapingem na budově Národního muzea. „Chtěli jsme ukázat, že se dá vstup do nového roku oslavit i bez výbuchů, dýmu a zraněných zvířat,“ říká primátor Zdeněk Hřib.

Většina zábavní pyrotechniky ve světě se dováží z Číny, která se na jejím vývozu podílí více než 84 procenty. Hodnota čínského exportu dosahuje v přepočtu více než dvaceti miliard korun.

Složení zábavní pyrotechniky a jeho dopady

Zábavní pyrotechnika má heterogenní a velmi variabilní složení. Obsahuje palivo, pojiva a různá aditiva podporující nejen hoření, ale také barevný efekt ohňostroje. Jako pojiva se hojně využívají látky na bázi škrobu, želatiny, nitrocelulózy nebo různých polymerů. Pojiva často působí také jako oxidační činidla, která zvyšují efektivitu hoření.

Požadovaný barevný efekt ohňostroje je dosahován přídavkem konkrétního prvku, který je schopen během hoření uvolnit část své energie ve formě specifického barevného záření. Například červené barvy se docílí přídavkem stroncia a lithia, oranžové přídavkem vápníku. Sodík propůjčuje ohňostroji žlutou barvu, baryum zelenou a měď modrou. Draslík, cesium a rubidium, případně kombinace mědi a stroncia poskytují fialový efekt, zatímco hořčík v kombinaci s hliníkem nebo titanem barví ohňostroj do stříbrné a bílé barvy.

Ohňostrojový smog je plný škodlivých sloučenin. Kromě prvků a iontů prvků (kovů a metaloidů) se jedná například o velké množství toxických plynných produktů (oxidy síry, fosforu, dusíku) a dále organických sloučenin jako formaldehyd, acetaldehyd, butylacetát nebo rozličné organické hydroperoxidy. Velmi problematickou složkou, která se uvolňuje při explozi zábavní pyrotechniky a na kterou je většina výše zmíněných polutantů navázána, jsou z pohledu lidského zdraví také prachové částice.

V případě zábavní pyrotechniky vzniká oxid uhelnatý obvykle nedokonalým spalováním uhlíku obsaženým v palivové směsi. Jeho průměrná koncentrace se může zvýšit až třikrát proti tzv. běžnému pozadí, tj. normálním, běžně naměřeným hodnotám. Průměrná koncentrace oxidu siřičitého se může používáním zábavní pyrotechniky zvýšit až desetkrát, oxidu dusného nebo dusičitého až čtyřikrát.

Zplodinám pocházejícím z odpalu zábavní pyrotechniky jsou extrémním způsobem vystaveni nejen samotní účastnící ohňostrojové zábavy, ale i lidé v jejich okolí (dle klimatických podmínek).

Amatérské ohňostroje představují nesrovnatelně vyšší riziko než ohňostroje profesionální, vedené akreditovanými ohňostrůjci.

Důsledky pro zdraví a životní prostředí

Již krátkodobé vystavení vysokým koncentracím prachových částic je doprovázeno zvýšeným rizikem srdečně-cévních příhod. Vdechování látek emitovaných při ohňostrojích může způsobit široké spektrum dýchacích i jiných obtíží. V odborné literatuře byly popsány i případy těžkých až fatálních astmatických záchvatů u dětí krátce po použití zábavní pyrotechniky.

tags: #pyrotechnika #těžké #kovy #ovzduší #studie

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce výběrem hadice k pračce
• Ekologický vývoj
• Mendelova univerzita a sucho
• Dopady přítomnosti spermatu v odpadu
• Umění z odpadu