Určení znečištění ovzduší a smogu

Znečištění ovzduší je chemicko-fyzikálně-biologický stav v zemské atmosféře vyvolaný přírůstkem znečišťujících látek v původní atmosféře (znečišťováním atmosféry). Na něj mohou navazovat a navazují procesy a reakce v zemské atmosféře, v jejichž důsledku se mění vlastnosti zemské atmosféry tak, že negativně působí na lidské zdraví nebo na životní prostředí.

Znečištění ovzduší tak přispívá k faktorům zkracujícím délku lidského života a je příčinou rozvoje nemocí, např. dýchacích cest, rakoviny a srdečních onemocnění. Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) představuje znečištění ovzduší největší riziko pro zdraví v Evropské unii (EU). Každý rok si v EU vyžádá přibližně 400 000 předčasných úmrtí a stovky miliard EUR v podobě externích nákladů souvisejících se zdravím.

Zvláště jsou znečištění vystaveni lidé v městských oblastech. V roce 2015 byla asi jedna čtvrtina Evropanů žijících v městských oblastech vystavena znečišťujícím látkám překračujícím některé normy EU v oblasti kvality ovzduší a až 96 % občanů EU žijících v městských oblastech bylo vystaveno úrovním látek znečišťujících ovzduší, jež WHO považuje za škodlivé pro zdraví.

Zdroje znečištění ovzduší

Mezi nejčastější a nejběžnější zdroje znečišťujících látek (polutantů) vypouštěných do ovzduší patří:

• Stacionární zdroje (velké teplárny a tepelné elektrárny i malé lokální topeniště, např. v domech).
• Mobilní zdroje (především v automobilové dopravě, ale i v železniční nebo lodní dopravě).
• K nejzávažnějšímu znečištění ovzduší dochází po jaderném výbuchu, jehož radiační účinky pronikají do ovzduší.

Zdroje znečištění ovzduší jsou faktory na konkrétním místě, odkud jsou uvolňovány znečišťující látky do ovzduší. Podle příčiny a časového sledu vzniku polutantů je možno zdroje typizovat:

Čtěte také: Určování klimatu oceánů

• Zdroje primární spočívají v prostém uvolňování polutantů přímo z určitého zdroje.
• Zdroje sekundární, kde se tvoří polutanty vzniklé reakcemi primárních polutantů mezi sebou nebo s jinými látkami, ovlivněnými jinými ději v atmosféře.
• Antropogenní zdroje jsou primárně vytvořeny nebo způsobovány lidmi. Velké rozpětí znečišťujících látek je spojené se spalováním různých paliv, jako je benzín, uhlí, dřevo, plyn, nebo s rafinací ropy.
• Existuje i mnoho přírodních zdrojů (uvolňováním bioplynu, konkrétně metanu v průběhu trávení potravy zvířaty nebo oxidu uhličitého při vydechování, sopečná aktivita, díky níž se uvolňují např. oxid siřičitý, sirovodík a prachové částice).

Při výbuchu sopky Mount St. Helens se uvolnilo velké množství škodlivin, např. chlorovodík a fluorovodík.

Látky znečišťující ovzduší

Mezi hlavní látky znečišťující ovzduší patří:

• Přízemní ozon (\(\mathrm{O_3}\)) - Ozon se přirozeně vyskytuje ve stratosféře, kde jeho vznik omezuje pronikání UV záření na povrch Země.
• Některé freony (uhlovodíky obsahující \(\mathrm{F}/\mathrm{Cl}\)) - Dříve užívané jako hnací látky a chladiva, což vedlo ke zmenšování ozonové vrstvy a vzniku ozonové díry.
• Oxid siřičitý (\(\mathrm{SO_2}\)) - Vzniká při spalování fosilních paliv obsahujících síru. Dříve způsoboval kyselé deště. V současnosti se provádí odsiřování uhelných elektráren, díky čemuž lze mj.
• Oxidy dusíku (\(\mathrm{NO}_x\)) - Obvykle značně jedovaté, vznikají zejména ve spalovacích motorech a podporují vznik přízemního ozonu.
• Polycyklické aromatické uhlovodíky (např. benzo[a]pyren) - Vznikají obecně při hoření (např. v rámci kouření tabákových výrobků, spalování paliva v motorech, topení v kotlích na tuhá paliva).
• Pevné částice (např. prach, saze) se označují zkratkou PM (particulate matter), za tu se uvádí velikost částic v μm (např. PM2,5, PM10).

Skleníkové plyny mohou prohlubovat klimatickou změnu. Patří mezi ně např. oxid uhličitý (\(\mathrm{CO_2}\)) či methan (\(\mathrm{CH_4}\)). Těmto plynům se věnuje kapitola klimatická změna.

Smog

Znečištění ovzduší chemickými látkami se označuje jako smog (kombinace slov smoke a fog). Je chemické znečištění, které je způsobené lidskou činností. Název pochází z anglického spojení dvou slov smoke (kouř) a fog (mlha). Jedná se o jev, během kterého je atmosféra obohacena o složky, které v ní normálně nejsou a které jsou škodlivé pro zdraví.

Existují dva typy smogu:

Čtěte také: Určování světových stran v přírodě

• Redukční smog (též londýnský nebo zimní, je označení pro složeninu městského a průmyslového kouře s mlhou, vyskytující se během roku typicky v zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty vzduchu. V závislosti na průmyslovém znečištění moderní společnosti je zimní smog složen převážně z oxidů siřičitého a některých dalších látek, které snadno podléhají oxidaci.
• Oxidační smog byl popsán ve 40. letech v kalifornském městě Los Angeles. Bývá označován též jako kalifornský, losangelský, či letní smog. Tento druh smogu má silné oxidační, agresivní, dráždivé (na sliznice, dýchací cesty, oči) a toxické účinky.

Důsledky znečištění ovzduší

Účinky znečištění se dělí na krátkodobé a dlouhodobé. Mezi krátkodobé vlivy patří například zvýšení výskytu zánětlivých onemocnění plic. Americký výzkum v New Yorku např. ukázal na možnou spojitost mezi inteligencí dětí (IQ) a tím, nakolik byly jejich matky během těhotenství vystaveny znečištění ovzduší polyaromatickými uhlovodíky.

Možnosti snižování znečištění ovzduší

Některé antropogenní zdroje je možné vybavit zařízeními pro zachycování emisi (např. prachovými filtry, katalyzátory, odsiřovacími či denitrifikačními zařízeními). V průmyslu a v dopravě se může jednat o změnu paliva, ústup od vysoce znečišťujících technologií k méně znečišťujícím, např. přechod na nízkouhlíkové technologie.

Dosahovat nižších přírůstků znečištění lze efektivnějšími činnostmi. V dopravě např. omezením rychlosti, či zlepšením plynulosti provozu. K zájmu o účelnější, hospodárnější a efektivnější činnosti lidí a k současnému zajištění bezpečnosti přispívají regulační dohody (na celosvětové úrovni například zákaz použití jaderných zbraní, v dopravě na místních úrovních například právní předpisy regulující rychlost a umožňující místním orgánům veřejné správy omezovat dopravními značkami rychlost a řídit pomocí semaforů nebo osobně plynulost provozu tak, aby bylo dosaženo bezpečnosti a současně aby se minimalizovaly negativní dopady na znečišťování ovzduší.

Ke snižování přírůstků znečištění vyvolaných stavební činností může přispívat plánovitá koordinace stavebních zásahů do krajiny, např. koordinace výstavby pro osídlení s výstavbou dopravních staveb, plynovodů, teplovodů, vodních staveb, a související právní předpisy.

Některé evropské země jako Švédsko nebo Německo zavádějí v centrech velkých měst tzv. nízkoemisní zóny, do kterých mohou vjíždět jen automobily, jež vypouštějí jen malé množství škodlivin. Například švédský Göteborg zavedl nízkoemisní zónu již v roce 1996 a emise prachových částic z nákladní dopravy se mu podařilo snížit zhruba 40 procent.

Čtěte také: Techniky určování světových stran

Další možností je použití fotokatalytických materiálů pro povrchy staveb, které jsou schopny rozkládat plynné škodliviny z ovzduší pomocí světla. Vzrostlá zeleň působí jako filtr, neboť zachycuje část jemných prachových částic (PM2,5), které představují největší zdravotní riziko.

Legislativa ochrany ovzduší v ČR

Pro ochranu ovzduší v ČR, je klíčový Zákon 86/2002 Sb. a jeho novela č. 309/91 Sb. Tento zákon upravuje problematiku ochrany ovzduší a doplňuje první „porevoluční“ zák. č. 309/91 Sb. Zákon se zaměřuje na prevenci následků znečišťování ovzduší a zlepšování kvality ovzduší. Dále určuje úplaty a sankce za znečišťování.

Zákon také definuje:

• Míru znečišťování ovzduší tímto zdrojem způsobovaný (tmavost kouře).
• Znečišťující látky obsažená v ovzduší.
• Usazené po dopadu na jednotku plochy zemského povrchu za jednotku času.
• Překročení emisního limitu.

Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP) je zřízena jako výkonný odborný a kontrolní orgán ministerstva. Oblast její působnosti je dohled a kontrola zdrojů znečištění.

Měření emisí a imisí

V ochraně ovzduší rozlišujeme dva základní druhy měření - emisní a imisní. Měření provádí stacionární stanicích, nebo mobilními měřicími jednotkami, kontinuálně nebo poloautomaticky. Kontinuální měření se využívá při měření emisních a imisních koncentrací základních znečišťujících látek. Manuální metody mohou sloužit jako jednorázová, orientační nebo kontrolní. Při emisních měřeních nejsou manuální metody často frekventované.

Pro kvalitní emisní monitoring jsou nezbytná přídavná zařízení, aby byly splněny všechny požadavky na stav plynu při vstupu do analyzátoru. Sledovány musí být např. teplota, přítomnost rušivých složek a pod.

Měří se koncentrace oxidů uhelnatého, siřičitého, dusnatého (příp. částic, a dále o koncentraci kyslíku jako vztažné hodnoty. Měřené koncentrace závisí na množství spalovacího vzduchu. Stejná metoda se užívá i při stanovení oxidu siřičitého, příp. a cca o jeden řád nižší pro NO. Stanovení N02 a NOx se provádí převedením NO2 na NO nebo naopak ve speciálním konvertoru.

V magnetomechanických analyzátorech se používá pro stanovení kyslíku s min. rozsahem obvykle 0 - 1 obj. %. Alternativně lze použít i elektrochemické senzory na bázi zirkoniumoxidu. Pro stanovení tuhých částic se používá radiometrické měření.

Meteorologické vlivy na rozptyl znečišťujících látek

Rozptyl znečišťujících látek v atmosféře je ovlivněn meteorologickými faktory, jako je stav vlhkosti (mlha, oblaky, srážky) a zejména teplotní zvrstvení atmosféry. Horizontální pohyby vzduchu v zemské atmosféře zřeďují a přemísťují znečišťující látky vnášené do atmosféry. Teplotní inverze je velmi účinnou bariérou pro pohyb hmoty v atmosféře.

Technologie snižování emisí

Snižování sirných emisí z energetiky leží v zavádění procesů absorpčních (např. vápno-vápencové metody). Suchá aditivní vápencová metoda, kde se oxidy síry vážou na vápenatý ion. Fluidní spalování s přídavkem vápence zlepšuje stupeň zreagování vápence. Rozprašovací absorpce kombinuje aditivní metody k metodám mokrým.

Proces Bergbau-Forschung oxiduje oxid sírový, který spolu s vlhkostí vytváří kyselinu sírovou. Vápno-vápencové metody produkují CaSO4. Hořečnaté metody založeny na absorpci siřičitého do suspenze oxidu hořečnatého. Amoniakální metody spočívají v selektivní katalytické redukci (SKR) oxidů dusíku. Proces Chiyoda ochlazuje spaliny vodou za současného odloučení popílku a neutralizuje vápencem na sádrovec.

Snižování emisí NOx je možné úpravou spalovacího procesu (t.zv. primární opatření). Snížením množství spalovacího vzduchu se dosáhne snížení teploty plamene. Recirkulace spalin je poměrně účinný a lze takto dosáhnout až 50% snížení NOx. Alternativní technologie denitrifikace spalin zahrnují selektivní katalytickou redukci (SKR) a selektivní nekatalytickou redukci (SNKR).

Senzory a monitoring kvality ovzduší

Spolek Senzorvzduchu, z.s. se dlouhodobě zabývá rozvojem nízkonákladových senzorů pro měření kvality ovzduší, analýzou environmentálních dat a podporou občanské vědy v České republice. Spolek zveřejnil výsledky ročního měření koncentrací oxidu dusičitého (NO₂) v Praze a Ostravě za rok 2024. V Praze zůstávají koncentrace NO₂ na hlavních dopravních tazích a v úzkých uličních kaňonech vysoké, často překračující jak současný limit EU (40 µg/m³), tak i přísnější doporučení WHO (10 µg/m³). Významným přínosem projektu bylo srovnání dat z pasivních vzorkovačů s oficiálními stanicemi automatického imisního monitoringu AIM Praha 2 - Legerova (ALEGA), Praha 1 - náměstí Republiky (AREPA) a Ostrava-Českobratrská (TOCBA). Výsledky vykazovaly velmi dobrou shodu.

Vyhláška Ministerstva životního prostředí

Ministerstvo životního prostředí stanoví vyhláškou požadavky na posuzování a vyhodnocování úrovně znečištění ovzduší. Posuzování a vyhodnocení úrovně znečištění se provádí pro znečišťující látky, které mají zákonem stanovený imisní limit. Úroveň znečištění ovzduší z rozptýlených zdrojů znečišťování ovzduší se posuzuje v minimálním počtu měřicích lokalit stanoveném v části A přílohy č. 2 k této vyhlášce.

Veřejnost musí být příslušnými orgány ochrany ovzduší informována o překročení zákonem stanovených imisních limitů a jeho účincích na zdraví lidí nebo na ekosystémy a vegetaci.

tags: #urcovani #znecisteni #vzduchu #a #smogu

Oblíbené příspěvky:

• Environmentální výchova v mateřské škole
• Hravé třídění odpadu
• Environmentální postih
• Recyklace kosmetiky
• Obalové materiály a životní prostředí