Ochrana ovzduší: Emise, Imise a Sledování Znečištění

Slovo emise pochází z latinského slova e-mitto, znamenající vysílám, vydávám nebo vypouštím. V dnešní době se nepoužívá pouze v souvislostech s kvalitou ovzduší a nese s sebou mnoho významů z různých oborů. V oboru hygieny a ekologie slovo emise vyjadřuje uvolňování polutantů do ovzduší.

Druhy emisí

Emise se dělí na primární a sekundární.

• Primární emise jsou látky vyloučené přímo z jejich zdroje do ovzduší. Označení se týká látek, které byly vypuštěny a jejich měření tedy probíhalo např. v případě automobilu přímo u výfuku nebo v případě továrny přímo na jejím komíně. Primární emise jsou tedy ve stavu, kdy neprošly žádnou chemickou nebo jinou reakcí, která by znamenala jejich jakoukoliv změnu.
• Sekundární emise naopak označují skupinu látek vytvářených až v atmosféře. Děje se tomu tak prostřednictvím reakcí mezi jednotlivými znečišťujícími látkami. Tyto reakce probíhají např. za vlivu UV záření (fotoaktivace) nebo přímými reakcemi mezi jednotlivými primárními polutanty. Škodlivost těchto vzniklých látek je často mnohem vyšší, než byla škodlivost původních látek.

Přirozené a antropogenní emise

• Přirozené emise - vznikají díky přírodním zdrojům, např. sopečné výbuchy, kdy se do ovzduší dostává obrovské množství oxidu uhličitého - CO2, oxidu siřičitého - SO2, chlorovodíku HCl a fluorovodíku HF a z organických látek methanu, alkoholů, aldehydů a dokonce i freonů. Sopečný popel a prach obsahují i sloučeniny arsenu, rtuti a fluoru. Dalším zdrojem přirozených emisí jsou i písečné bouře, které mohou zavát prach ze Sahary až do Evropy. Na prach se váže i mnoho bakterií, hub a virů.
• Antropogenní emise - jejich hlavním zdrojem jsou emise vzniklé spalováním fosilních paliv, až 75 % antropogenních emisí vzniká průmyslovou výrobou, v řemeslné výrobě, domácnostech a dopravou.

Příklady reakcí vedoucích ke vzniku sekundárních emisí

Nejznámější z těchto reakcí jsou ty, při nichž vzniká tzv. fotochemický (dnes také označovaný jako letní) smog. Příkladem jednoduché reakce se vznikem sekundárních emisí je také slučování aerosolů kyseliny sírové s oxidy kovů. Z chemického hlediska jde o neutralizaci za vzniku solí. Vznikají sírany, které představují suchou fázi kyselých imisí. Další typickou reakcí se vznikem sekundárních emisí je disociace oxidu dusičitého (NO2), který je aktivován UV zářením (fotoaktivace) a disociuje se na oxid dusnatý a atomární kyslík. Tyto produkty začínají řetěz mnoha dalších reakcí, při nichž vznikají velmi dráždivé látky (přízemní ozon, alkylové a formylové radikály, peroxidy).

Imise

Přenos látek - emisí v atmosféře se nazývá transmise. Imise se neměří u zdroje znečištění, ale u jeho příjemce - například tedy na nějakém běžném místě, kde se pohybují lidé a dýchají vzduch. Imise se ukládají v půdě, rostlinách a organismech. Český hydrometeorologický ústav provádí měření imisí (tedy měření znečištění, resp. kvality ovzduší) pomocí 97 stanic, řadu dalších stanic provozují jiné organizace.

Tuhé imise

Mezi tuhé imise patří zejména prach a aerosoly. K prachu se řadí i různé anorganické prachy, jako kovové částice, křemičitany, fluoridy, chloridy nebo sírany. Prachy organického původu obsahují například dehty, bakterie a pyly. Částice větší než 100 µm mají relativně malý význam pro zdraví jedince, protože díky své značné hmotnosti rychle sedimentují.

Čtěte také: Ochrana ovzduší - skripta ke stažení zdarma

Částice prachu o velikosti do 10 µm se označují jako aerosol. Hmotnostně je jejich obsah ve vzduchu poměrně malý. Mají velký biologický význam. Jsou člověkem vdechnuty, ale z velké části jsou zachyceny již v horních cestách dýchacích. Zde se usadí ve vrstvičce hlenu, který je řasinkami posouván směrem do nosohltanu a nakonec dojde k jeho spolknutí. Pokud tyto částice svou chemickou povahou patří mezi toxické prachy, má jejich spolknutí značný zdravotní význam. Částice menší než 10 µm se ve vzduchu vyskytují v malém množství, ale zato mají velký biologický význam. Do respiračního traktu se jich za 24 hodin dostane až 0,01 g. Molekuly o velikosti 1 - 2 µm pronikají průdušinkami až do plicních sklípků, kde je jich zachyceno někdy i více než 90 %. Tyto částice jsou tedy z hlediska retence aerosolu v plicích nejnebezpečnější.

Biologicky inertní (neaktivní) prach nemá specifické biologické účinky a způsobuje zaprášení plic. Naopak biologicky agresivní prach má biologické účinky a to díky svému chemickému složení. Pokud ovzduší obsahuje okolo 10 % tohoto prachu, dochází při jeho dlouhodobé inhalaci postupně k chronickým zánětům průdušek, zmnožení vaziva v plicích, rozedmě plic atd. Takové účinky křemičitého prachu jsou projevem onemocnění nazývaného silikóza plic. Fyzikální vlastnosti částic jsou důvodem, proč křemičitý prach ve sklárnách způsobuje silikózu, ale obyvatelé pouští, např. Sahary, ač jsou vystaveni silné inhalaci křemičitého prachu, silikózou netrpí. Prachové částice ve sklárnách jsou však ostré a hranaté, a proto způsobují silikózu.

Další typy imisí

Do této skupiny patří sloučeniny síry, sloučeniny dusíku, oxidy uhlíku, halogenové sloučeniny a různé organické sloučeniny. N2O (oxid dusný) je poměrně málo reaktivní, má dlouhou dobu setrvání v troposféře a proniká i do stratosféry, kde může mít vliv na koncentraci ozonu. Oxidy uhlíku (CO2 a CO) - vznikají při spalování uhlíkatých paliv (hlavně automobilová doprava), značné koncentrace jsou např. oxid uhelnatý CO - vyskytuje se především v troposféře a oxiduje se na oxid uhličitý, CO vzniká při nedokonalém spalování látek s obsahem uhlíku, např. Tyto látky jsou velmi škodlivé. Sloučeniny dusíku jsou pro organismus značně dráždivé, po inhalaci a přestupu do krve jsou příčinou vzniku methemoglobinu. Účastní se fotochemických reakcí, které vedou ke vzniku sekundárních emisí. Mezi radioaktivní polutanty patří např. stroncium, izotopy jodu nebo cesium a další látky. Tyto imise však člověka ohrožovaly především v době jaderných havárií - například při havárii jaderné elektrárny v Černobylu v roce 1986.

Smog

Termín SMOG vznikl spojením anglických slov smoke (kouř) a fog (mlha). Jde o spojení tuhých imisí, plynných imisí a sekundárních emisí, které společně vytvářejí celkové chemické znečištění atmosféry. Tento termín označuje také mimořádné znečištění ovzduší při nepříznivých meteorologických podmínkách. V ovzduší se hromadí škodliviny, až jejich koncentrace převýší přípustné hodnoty. Pobyt v prostředí s vysokou koncentrací škodlivin je zátěží pro každý organismus. Citlivější vůči působení smogu jsou děti do 3 let, alergici, nemocní s chorobami dýchacích cest, lidé starší 60 let a těhotné ženy.

Typy smogu

• Londýnský smog, jinak nazývaný také redukční typ smogu. Jde o směs kouře, oxidů síry a zplodin spalování uhlí v kombinaci s vysokou relativní vlhkostí vzduchu. Je doprovázen hustou mlhou. Škodlivost plynných součástí je zvyšována přítomností popílku, který umožňuje jejich proniknutí do dolních cest dýchacích. Tento typ smogu dosahuje maxima časně ráno za teplot od 0 do 5 °C.

  Londýnský smog je známý už od římských dob, kdy v roce 1306 král Edvard I. zakázal spalovat uhlí. Tento zákaz však trval jen chvíli. Situace se postupně zhoršovala až do padesátých let 20. století, kdy při několika smogových situací zahynuly tisíce. V roce 1956 pak Parlament zavedl tzv. bezkouřové zóny. Díky nim se snížily emise oxidů síry a londýnský smog se stal minulostí.

  Čtěte také: Liberecký kraj a kvalita ovzduší

• Letní smog, oxidační typ smogu, dnes zvaný letní smog nebo také fotochemický smog. Je spojen se znečišťováním ovzduší výfukovými plyny automobilů. Ty obsahují zplodiny spalování kapalných a plynných paliv. Pro jeho vznik jsou důležité reakce iniciované slunečním zářením. Největší znečištění se nachází v planetární mezní vrstvě atmosféry (do výšky 1,5 km), na které má velký vliv zejména teplotní zvrstvení atmosféry - např.

Ochrana ovzduší v České republice

Ochrana ovzduší v České republice podléhá příslušným legislativním předpisům, které jsou vymezeny jak na úrovni České republiky, tak na úrovni Evropské unie. Ministerstvo životního prostředí vykonává působnost ústředního správního úřadu v oblasti ochrany ovzduší, ozonové vrstvy a klimatického systému Země a na těchto úsecích řídí výkon státní správy. Zejména pak zajišťuje sledování kvality ovzduší a provoz základní sítě imisního monitoringu na celém území ČR a sledování úrovně znečištění ovzduší. Stěžejním řídícím parametrem systému ochrany ovzduší je úroveň znečištění ovzduší charakterizovaná na základě imisních limitů. Od roku 2002 je systém ochrany ovzduší v ČR zaměřen na imise, což koresponduje s legislativním přístupem k této problematice v dalších zemích EU. Zdroje znečišťování ovzduší musí dodržovat emisní limity a jejich provozovatelé musí plnit stanovené povinnosti. Na jednotlivých řídících stupních jsou zpracovávány programy snižování emisí a plány ke zlepšování kvality ovzduší v oblastech se zhoršenou kvalitou ovzduší. Emise skleníkových plynů jsou navíc celostátně omezeny prostřednictvím povolenek, které jsou jednotlivým provozovatelům přidělovány na pětileté období a ti jsou povinni každý rok vyřadit množství povolenek odpovídající emisím skleníkových plynů, které za toto období vyprodukovali.

Měření emisí a sledování zdrojů znečištění

Měření emisí probíhá kontinuálně, nebo manuálně. Kontinuální měření probíhají za použití elektro-optických měřících systémů přímo v prostředí kouřovodu, a to většinou na jednom místě. Ke sledování zdrojů znečištění slouží v ČR Registr emisí a zdrojů znečištění (REZZO), jehož správa spadá do kompetencí Českého hydrometeorologického úřadu.

Údaje dokumentující úroveň znečištění ovzduší v České republice naměřené v posledních dvou dekádách (ČHMÚ 2000-2022) jednoznačně vypovídají o tom, že mezi nejproblematičtější znečišťující látky, jejíchž koncentrace v přízemním ovzduší často překračují stanovené imisní limity, patří prachové částice PM10, PM2.5. Tyto suspendované částice emitované ze spalovacích procesů navíc na rozdíl od ostatních plynných polutantů nereprezentují pouze jednu chemickou látku, nýbrž obsahují celé spektrum různých složek s vyšší či nižší mírou toxicity (Feretti et al. 2019), které jsou bohatě zastoupeny zejména na složitě strukturovaném povrchu těchto částic (Rodriguez, et al. 2019, Liu et al. 2017). Vdechování prachových částic jemných frakcí, zejména PM2.5 a menších pak reprezentuje zdravotní riziko odpovídající toxicitě látek převážně fixovaných na jejich povrchu.

Mezi nejrizikovější chemické sloučeniny vnášené do organizmu při vdechování prachových částic ze spalování patří zejména polycyklické aromatické uhlovodíky, jmenovitě pak hojně se vyskytující benzo(a)pyren (Holoubek 1996), který je prokazatelně silně karcinogenní a mutagenní. Další skupinou látek, která je vdechována a šířena do prostředí prostřednictvím prachových částic, jsou toxické kovy a metaloidy (Samara and Voutsa 2005, Zhou et al. 2014 a mnoho dalších). Tyto prvky jsou obsaženy v partikulární hmotě různého původu, ne vždy jde o produkty spalovacích procesů. V případě emisí z automobilové dopravy je nutno počítat i s menším podílem prachových částic souvisejícím s otěrem provozních třecích ploch (brzdy, spojka), pneumatik, povrchu vozovky apod. (Manoli et al.

Metody měření koncentrace prachových částic

Měření koncentrace prachových částic, resp. jejich jednotlivých velikostních frakcí v přízemním ovzduší je založeno na jejich zachytávání na membráně s otvory definované velikosti, přes kterou proudí nasávaný vzduch. Kvantita, tj. hmotnost částic kumulovaných ze známého objemu vzorkovaného vzduchu může být vyhodnocována kontinuálně na principu záchytu beta záření prostupujícího vrstvou partikulární hmoty aktuálně nahromaděné na membráně (viz obr.2) nebo automaticky vážena pomocí instalovaných mikrováh. U kontinuálního měření (síť AIM provozovaná ČHMÚ) je membrána v podobě pásky, která se průběžně posouvá a zajišťuje tak přesné odměření kumulované kvantity prachových částic odpovídající protečení definovaného objemu vzduchu (viz obr.2).

Čtěte také: Studium ekologie v Olomouci

Kvalita, tedy chemické složení prachových částic, zejména pak obsah výše zmiňovaných látek s vysokou mírou toxicity může být vyhodnocována následně laboratorní analýzou partikulární hmoty kumulované na membráně. Z hlediska současných požadavků na informace o kvalitě ovzduší však často vyvstává potřeba vyhodnotit konkrétní imisní zátěž prachovými částicemi v různých zájmových lokalitách ležících mimo dosah měřících míst provozované sítě imisního monitoringu. Zde se nabízí využití metod nepřímých založených na vyhodnocování míry depozice prachových částic, které ulpívají na listech rostlin a v delším časovém horizontu ovlivňují chemické charakteristiky půdy. Tyto přístupy jsou typicky využívány pro posuzování vlivu automobilové dopravy z hlediska depozice toxických kovů v okolí různě zatížených komunikací. Řada publikovaných prací na toto téma je zaměřena na vyhodnocování obsahu potenciálně toxických prvků v půdě a prachu v okolí dopravních komunikací (Duong and Lee, 2011, Faiz et al., 2009, Christoforidis and Stamatis, 2009, Wei et al., 2010 a mnoho dalších). Jiný typ výzkumných prací využívá pro sledování zátěže toxickými kovy vzorky rostlin a listů stromů z blízkého okolí silnic (viz obr.3).

Z hlediska vyhodnocování aktuální úrovně depozice prachových částic jsou publikovány postupy založené na efektivním oplachu, resp. extrakci povrchu listů a chemických analýzách získaného extraktu (Mori et al. 2015, Simon et al. 2011, Tomasevic et al. K tomuto typu metod se řadí i postup extrakce povrchu odebraných listů rostlin (zejména některých druhů trav) zředěnou kyselinou dusičnou přímo v odběrové láhvi (viz obr.4), který byl vyvinut na Fakultě Životního Prostředí ČZU (Vachová et al. 2017) jako jednoduchá a levná alternativa k přístrojově náročným postupům měření koncentrací toxických kovů a metaloidů v přízemním ovzduší, která je vhodná zejména pro nepřímé vyhodnocování vlivu automobilové dopravy. Metoda je navržena jako jednoduchý postup minimalizující manipulaci se vzorkem.

V laboratoři se k odebranému (a zváženému) rostlinnému vzorku přileje do vzorkovnice 100 ml zředěné kyseliny dusičné. Vzorek je následně extrahován ručním nebo strojovým třepáním po dobu nejméně 6 min. Sledované toxické kovy obsažené v prachových částicích jsou v kyselém prostředí převedeny do roztoku. Průběh vymývání částic z povrchu listů odebrané trávy sledovaný pod mikroskopem je znázorněn na obr. 5. Po filtraci je extrakt připraven k prvkové analýze - stanovení toxických prvků (viz obr. 6.). Příklad výsledků vyjadřujících obsahy Zn, Cu, Pb, Cd (v mg/kg suchého rostlinného materiálu) extrahované z listů dvou druhů trav odebraných v různých vzdálenostech od dopravně zatížené komunikace ukazuje obr. 7. Jako kontaminovaný vzorek jsou nejčastěji využívány druhy trav s hojným výskytem - např.

Nepřímé metody založené na vyhodnocování dlouhodobějšího spadu prachových částic v okolí zdrojů neumožňují měřit aktuální koncentrace těchto látek v přízemním ovzduší a porovnávat je s imisními limity. Pro lokalitu, kde je odběr vzorků trav prováděn, však poskytují informace o dlouhodobější úrovni znečištění ovzduší prachovými částicemi a toxickými látkami, které jsou v nich obsaženy. Je-li odebírána třtina křovištní (nebo obdobný typ trávy), odpovídá množství prachových částic kumulovaných na jejích listech depozici trvající od počátku jejího vegetačního období. Konkrétní míra takto nepřímo zjištěného znečištění pak může být vyhodnocena jako relativní prostřednictvím porovnání výsledků (viz obr.

tags: #vach #m #ochrana #ovzdusi #co #to

Oblíbené příspěvky:

• Veřejné mínění o klimatu
• Pražská UMPRUM v hledáčku
• PET a recyklace
• Tipy pro svatbu v Jižních Čechách
• Dodavatelé darů přírody