Atmosférický aerosol je všudypřítomnou složkou atmosféry Země, která se významně podílí na důležitých atmosférických dějích, jako je vznik srážek a teplotní bilance Země. Je definován jako soubor tuhých, kapalných nebo směsných částic o velikosti v rozsahu 1 nm - 100 μm. Nejedná se o skupinu látek, ale o soubor všech částic určité velikosti.
Složení atmosférického aerosolu
Částice jemného a hrubého aerosolu mají odlišné složení. Materiál zemské kůry (částice půd, zvětraných hornin a minerálů, prach) a bioaerosol tvoří většinu hmotnosti hrubého aerosolu, zatímco jemný aerosol je tvořen hlavně sírany, amonnými solemi, organickým a elementárním uhlíkem a některými kovy. Dusičnany jsou významnou složkou jak hrubého, tak jemného aerosolu. Prašný aerosol může také sloužit jako absorpční medium pro těkavé organické látky.
Z hlediska zdravotního působení atmosférického aerosolu na člověka byly definovány velikostní skupiny aerosolu označované jako PMx (Particulate Matter), které obsahují částice o velikosti menší než x μm. Běžně se rozlišují PM10, PM2,5 a PM1,0. Odlišení PM10 a PM2,5 je používáno proto, že hrubší frakce PM10 proniká do oblasti horních cest dýchacích a jemná frakce PM2,5 hlouběji do dýchacího ústrojí, čímž se jeho nebezpečnost zvyšuje.
Částice jemné frakce typicky vznikají procesy nukleace - kondenzace, chemickými reakcemi z plynných prekurzorů nebo málo těkavých látek vzniklých při spalování či vypařených při vysokých teplotách. Hrubá frakce je obvykle produkována mechanickými procesy - důlní činností, otěrem pneumatik, resuspenzí dopravou nebo větrem, utrháváním aerosolu z hladiny moří větrem, uvolněním nehořlavého materiálu při spalovacích procesech apod. Takto malé částice mohou mezi sebou aglomerovat nebo na jejich površích mohou kondenzovat páry a tak je zvětšovat. Jemná frakce obvykle obsahuje sírany, dusičnany, amoniak, elementární uhlík, organické sloučeniny, těžké kovy a stopové prvky.
Částice PM2,5 mají průměr 2,5 μm nebo méně (nikoli celoplošně) a jsou schopny volného pohybu v atmosféře. Pevné částice často obsahují popílek, saze a horniny. Částice se testují i na obsah polyaromatických uhlovodíků (PAH), polychlorovaných bifenylů (PCB), pesticidů (jako např. DDT) a těžkých kovů, protože tyto látky se snadno váží právě na tyto pevné částice obsažené v ovzduší, vodě a půdě.
Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění
Původ atmosférického aerosolu
Atmosférický aerosol může být přirozeného i antropogenního původu. Hlavním přirozeným zdrojem jsou výbuchy sopek, lesní požáry a prach unášený větrem. Významné jsou také kapičky mořské vody, třebaže většina z nich spadne poměrně brzy zpět do oceánu. Přirozeného původu je i tzv. bioaerosol, zahrnující organismy jako jsou viry, bakterie, houby a případně jejich části a živočišné a rostlinné produkty (spory a pyl).
Vliv aerosolu na životní prostředí a lidské zdraví
Z ovzduší se aerosol dostává do ostatních složek životního prostředí pomocí suché nebo mokré atmosférické depozice. V principu platí, že čím menší průměr částice má, tím déle zůstane v ovzduší. Pevné částice v atmosféře ovlivňují energetickou bilanci Země, protože rozptylují sluneční záření zpět do prostoru. Podnebí ovlivňují tyto částice také svým účinkem na tvorbu oblaků. Jsou-li při tvorbě oblaků přítomny pevné částice ve velkém množství, bude výsledný oblak sestávat z velkého množství menších kapek. Takový oblak bude odrážet sluneční záření mnohem více, než oblak sestávající z částic větších.
Aerosol může působit na organismy mechanicky zaprášením. Zaprášení listů rostlin snižuje jejich aktivní plochu, u živočichů a člověka prach vstupuje do dýchacích cest. Dalším problémem je toxické působení látek obsažených v aerosolu.
Částice atmosférického aerosolu se usazují především v dýchacích cestách. Místo záchytu závisí na jejich velikosti. Částice menší než 2,5 µm (PM2,5) se mohou usazovat v průduškách či plicích a způsobovat místními reakcemi zdravotní problémy. Částice menší než 1 µm (PM1) mohou vstupovat přímo do plicních sklípků či průdušinek, odkud se nesnadno dostávají zpět, proto jsou tyto částice nejnebezpečnější. Částice navíc často obsahují adsorbované karcinogenní či mutagenní sloučeniny. Vliv pevných prachových částic na lidské zdraví tedy také závisí na přesném složení, protože na povrch částic se mohou sorbovat např. těžké kovy nebo polycyklické aromatické uhlovodíky s jejich deriváty (o kterých je pojednáno v samostatných kapitolách) a tím by docházelo k synergickému efektu a toxicita by se výrazně zvyšovala.
Obecně lze však konstatovat, že inhalace částic PM2,5 poškozuje především dýchací soustavu. Účinek těchto částic na lidský organismus závisí na době expozice (délce vystavení organismu jejich působení). Při krátkodobé expozici může docházet k vyššímu počtu zánětlivých onemocnění plic či průdušek, dle některých studií i k nepříznivým účinkům na srdečně cévní systém. Při dlouhodobé expozici může docházet k snížení plicních funkcí, snížení imunity (častá nemocnost), k vyššímu počtu chorob dolních cest dýchacích a k zvýšení výskytu chronické obstrukční plicní nemoci (CHOPN) či k vzniku astmatu. Toxicky působí také chemické látky obsažené v aerosolu (sírany, amonné ionty). V důsledku adsorpce organických látek s mutagenními a karcinogenními účinky může expozice PM2,5 způsobovat rakovinu plic (IARC - skupina 1), avšak mechanismy působení komplexních směsí nejsou dosud dobře popsány.
Čtěte také: Druhy dopravy a znečištění vody
Prachové částice v ovzduší přinášejí především zdravotní rizika pro člověka a ostatní živé organismy. Toxicitu částic PM2,5 způsobují hlavně chemické látky obsažené v aerosolu. V roce 2013 zařadila Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) prašný aerosol mezi prokázané lidské karcinogeny skupiny 1.
Měření aerosolových částic
Analýza ovzduší a odpadních plynů zaměřená na aerosolové částice sleduje několik různých cílů s ohledem na komplexní povahu této skupiny analytů. Je to dáno skutečností, že aerosolové částice představují významnou znečišťující látku samy o sobě (především pevné částice minimální velikosti) a dále jsou substrátem obsahujícím řadu dalších významných složek, které jsou adsorbovány na jeho povrchu. Měření emisí aerosolových částic a látek na ně vázaných představuje jednu z nejkomplikovanějších výzev analýzy ovzduší.
Prvním a nejnáročnějším krokem analýzy je shromáždění reprezentativního, celistvého a dostatečného vzorku těchto aerosolových částic, které se zpravidla provádí jejich oddělením od nosného plynu a zachycením na vhodném materiálu. Vzorkování aerosolových částic v odpadních plynech se týká všech velikostí bez výjimky. Základní metodou stanovení aerosolových částic v odpadních plynech je manuální gravimetrická metoda, která se používá jako metoda referenční.
Obecně platí, že reprezentativní vzorkování aerosolových částic je nejsvízelnějším problémem analýzy odpadních plynů. Je to dáno charakterem proudění v uzavřeném profilu, charakterem aerosolových částic, vlivem gravitace a dalších faktorů spojených s proměnnou hmotností částic. Proudí-li aerosol potrubím, výslednici sil působících na částici ovlivňuje větší počet faktorů a tomu se musí přizpůsobit i technika vzorkování. Tuto techniku ovlivňuje rozhodující měrou míra izokinetického odběru vzorku aerosolových částic.
I ty nejmenší aerosolové částice jsou daleko větší než molekuly plynů a jakékoli změny proudění vedou ke změnám charakteru proudění. Množství PM2,5 se zjišťuje pomocí čerpání analyzovaného vzduchu přes filtr o velikosti pórů 2,5 μm. Množství zachyceného aerosolu se stanovuje gravimetricky vážením.
Čtěte také: Hlukové znečištění a velryby
Stanovení hmotnostní koncentrace aerosolových částic je významnou součástí hodnocení kvality ovzduší, kde se sleduje hmotnostní koncentrace aerosolových částic všech velikostí, částic thorakální frakce PM2,5 ale i PM10. V analýze odpadních plynů má určení hmotnostní koncentrace aerosolových částic nerozlišené velikosti rovněž velký význam a určené limity se pohybují v rádu desítek mg/m3. Měření mohou provést komerční laboratoře či specializovaná výzkumná pracoviště.
Na rozdíl od plynných složek ovzduší a odpadních plynů je chování aerosolových částic ovlivňováno nejvíce jejich velikostí, která určuje vliv různých sil na tyto částice. Například v mezní vrstvě atmosféry částice nejmenší velikosti jen nepatrně větší než molekuly plynů vykonávají především Brownův pohyb, zatímco větší částice velikosti několika µm jsou ovlivňovány především gravitací a inerciálními silami. Pro aerosolové částice kulového tvaru je univerzálním parametrem velikosti jejich průměr.
Mnoho aerosolových částic, které byly do ovzduší emitovány z různých zdrojů emisí, má tendenci vytvářet kulové útvary vzhledem k procesu jejich vzniku kondenzací plynů a par, tuhnutí taveniny apod. V případě vláknitých částic a aglomerátů je určení jejich charakteristického rozměru obtížnější a pro ten účel se používá řada různých postupů. Nejčastější používaným pojetím charakterizace velikosti částic je představa ekvivalentního průměru označujícího velikost částice představující určenou vlastnost nebo chování zkoumaného systému.
Různé druhy aerosolu
Existují různá označení pro jednotlivé druhy aerosolu. O mlze lze hovořit v případě kapalného aerosolu, vzniklého kondenzací přesycených vodních par nebo atomizací kapaliny. Za opar se označuje obdobný aerosol, který má vliv zejména na viditelnost v atmosféře. Jako dým se označuje aerosol z pevných částic menších než 0,05 μm. Podobně lze definovat kouř, který navíc obsahuje kapalné částice a je výsledkem nedokonalého spalování. Soubor hrubých částic větších než 0,5 μm, vzniklých z pevné hmoty, se označuje jako prach. Sprej nebo tříšť vzniká působením sil na kapalinu. Smog je obecný termín označující viditelné znečistění atmosféry zejména v městských oblastech.
Vliv znečištění ovzduší na zdraví
Dospělý člověk spotřebuje denně kolem 15 kg vzduchu, z nichž se při klidném dýchání asi 1/2 kg kyslíku vstřebává do krve a je metabolizováno v těle. Ve srovnání s denní spotřebou přibližně 1,5 kg potravin a asi 2 l vody k pitným účelům je to značné množství. Člověk je až na výjimečné případy vždy odkázán na ovzduší, ve kterém se bezprostředně nachází bez možnosti jakéhokoliv výběru. Dýchací systém je branou, jíž do organismu vstupují nejen plyny tvořící normální ovzduší, ale i plynné imise, které se dostanou do ovzduší jako znečišťující látky škodlivé až toxické pro organismus. Do organismu se dostávají tuhé imise (prach, popílek, saze) a mikroorganismy (baktérie, viry, spory plísní apod.). Při tom mají velký význam také fyzikální vlastnosti ovzduší (teplota, vlhkost, ionizace, barometrický tlak aj.).
V současné době se odhaduje, že podíl životního, pracovního prostředí a vnitřního prostředí budov na zdraví činí asi 15 %, zdravotnické služby (lékařská péče) asi 10 %, genetický základ jednotlivce asi 20 % a největší podíl 55 % činí způsob života a socioekonomické faktory. Vliv znečištění ovzduší na zdraví bývá obecně zveličován.
Monitorování znečištění ovzduší v Moravskoslezském kraji
Měření znečištění ovzduší v Moravskoslezském kraji provádí Český hydrometeorologický ústav Ostrava a Zdravotní ústav Ostrava. V roce 2004 byly v provozu 2 stanice na měření SPM, 23 stanic na měření PM10 a 7 stanic na měření PM2,5. V ostravsko-karvinské aglomeraci jsou každoročně překračovány imisní limity PM10 pro ochranu zdraví dle nařízení vlády č. 350/2002 Sb. Pro prašný aerosol PM10 nestanovuje vyhláška č.553/2002 Sb. zvláštní imisní limity pro účely provozování regulačních řádů. Na základě provedeného odhadu zdravotních rizik ze zvýšených koncentrací prašného aerosolu PM10 navrhla Krajská hygienická stanice Moravskoslezského kraje zvláštní hodnotu denní koncentrace PM10 100 µg.m-3. Navržená hodnota prošla oponenturou Poradního sboru pro hodnocení a řízení zdravotních rizik hlavního hygienika ČR a Státního zdravotního ústavu v Praze - Národního referenčního centra pro ovzduší.
tags: #znečištění #ovzduší #aerosol #složení #účinky
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]