Znečištění ovzduší a vznik ozonu: Komplexní pohled

Ovzduší může být znečištěno jak přírodními procesy (např. vulkanická aktivita), tak činností člověka. Znečištění ovzduší chemickými látkami se označuje jako smog (kombinace slov smoke a fog).

Rozdělení ozonu a jeho vlastnosti

Rozlišujeme stratosférický ozon - v ozonové vrstvě, který nás chrání před ultrafialovými paprsky a troposférický ozon - v dýchací zóně, který nám může ve vyšších koncentracích škodit. Ozon je chemická látka - radikál O3- - silné oxidační činidlo. Ozon je bezbarvý plyn, těžší než vzduch.

Vznik ozonu

Ozon je přirozenou součástí ovzduší. Ozon vzniká při průchodu blesku atmosférou a působením UV složky slunečního záření na kyslík přítomný v ovzduší - tento způsob vzniku ozonu se výrazněji uplatní v místech s vyšší intenzitou slunečního záření, tj. ve vyšších nadmořských výškách a u moře. Vzniká soustavou reakcí s dalšími chemickými látkami v atmosféře. Významnou roli zde hrají oxidy dusíku a přítomnost organických látek (tzv. prekursor).

Přízemní ozón vzniká v ovzduší reakcí uhlovodíků a oxidů dusíku při intenzívním slunečním záření. Ozon je typickou sekundárně vznikající látkou. Přízemní O3 nemá v atmosféře vlastní významný zdroj. Jedná se o tzv. sekundární látku vznikající v celé řadě velmi komplikovaných nelineárních fotochemických reakcí. Prekurzory přízemního O3 jsou oxidy dusíku (NOX) a nemetanické těkavé organické látky (NMVOC), v globálním měřítku hrají roli i metan (CH4) a oxid uhelnatý (CO). Důležitou reakcí je fotolýza oxidu uhličitého (NO2) slunečním zářením o vlnové délce 280-430nm, při které vzniká oxid dusnatý (NO) a atomární kyslík (O). Reakcí atomárního a molekulárního kyslíku (O2) pak za přítomnosti katalyzátoru dochází ke vzniku molekuly přízemního O3.

Důležitou úlohu při těchto reakcích hraje zejména radikál OH. NOX vznikají při veškerých spalovacích procesech. NMVOC jsou emitovány z celé řady zdrojů antropogenních (doprava, manipulace s ropou a jejími deriváty, rafinerie, použití barev a rozpouštědel atd.), ale i přirozených (např. biogenní emise z vegetace). Při vzniku přízemního O3 nezáleží pouze na absolutním množství prekurzorů, ale i na jejich vzájemném poměru.

Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění

Ozonová epizoda je termín používaný pro situace, kdy koncentrace přízemního ozonu překročí určitou úroveň a je předpoklad, že vydrží meteorologické podmínky, které k tomu přispívají (teplo, bezvětří…). Ozon má svůj typický denní cyklus. Můžeme ho v letním dni zjednodušeně popsat jako křivku s pozvolným nárůstem v ranních hodinách, kdy dochází k zahájení fotochemických reakcí a maximem v odpoledních hodinách.

Vliv meteorologických podmínek

Ve srovnávání koncentrací hrají zásadní roli emise prekurzorů a meteorologické podmínky, tj. intenzita a délka slunečního svitu, teplota, rychlost větru a výskyt srážek, resp. relativní vlhkost vzduchu. Imisní koncentrace přízemního O3 rostou s rostoucím ultrafialovým zářením a teplotou vzduchu, naopak klesají s rostoucí relativní vlhkostí vzduchu. Vysoké koncentrace bývají spojeny s déletrvající anticyklonální situací.

Znečišťující látky a jejich vliv

Mezi typické znečišťující látky patří:

• oxid siřičitý (\mathrm{SO_2}) - Vzniká při spalování fosilních paliv obsahujících síru.
• 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.

Skleníkové plyny

Skleníkové plyny mohou prohlubovat klimatickou změnu. Patří mezi ně např. oxid uhličitý (\mathrm{CO_2}) či methan (\mathrm{CH_4}).

Čtěte také: Druhy dopravy a znečištění vody

Vliv ozonu na zdraví

Ozon patří mezi silně dráždivé látky. Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) se první obtíže objevují při překročení průměrné hodinové koncentrace 160 µg.m-3. Při delším vystavení se vyšším koncentracím způsobuje pálení očí a nosu, kašel, bolest hlavy a pocit tlaku na hrudi. V extrémních případech může ozon způsobit předčasnou smrt.

Reakce organismu závisí na predispozicích, úrovni aktuální fyzické aktivity a samozřejmě na době působení - expozici. Nejvíce mohou být postiženi lidé, kteří už mají určité zdravotní obtíže. Především astma, chronické problémy dýchacích cest a nemoci oběhové soustavy.

Koncentrace ozonu v ČR

Imisní limit přízemního ozonu (O3) byl za tříleté období 2018-2020 překročen na 34 ze 67 stanic (51 %), na kterých byly koncentrace O3 měřeny. K překročení imisního limitu O3 došlo ve tříletém období 2018-2020 na 62 % území ČR s 52 % obyvatel. V rámci jednotlivých let za období 2018-2020 došlo v roce 2020 k nejnižšímu počtu překročení hodnoty imisního limitu.

Roční chod průměrných měsíčních koncentrací přízemního O3 (maximální 8hodinový průměr za daný měsíc) je charakterizován nárůstem koncentrací v jarních a letních měsících z důvodu výskytu příznivých meteorologických podmínek pro vznik přízemního O3. Nejnižší hodnoty koncentrací přízemního O3 jsou měřeny na dopravně zatížených lokalitách, kde je přízemní O3 odbouráván chemickou reakcí s NO (NO je součástí NOX).

Hodnoty koncentrací přízemního O3 na venkovských, předměstských a městských stanicích dosahují podobných úrovní a jsou v porovnání s koncentracemi na dopravních stanicích vyšší. Zmiňovaný pokles koncentrací přízemního O3 je mimo jiné připisován redukci emisí jeho prekurzorů, zejména NOX ve vyspělých státech.

Čtěte také: Hlukové znečištění a velryby

Imisní limit přízemního O3 pro ochranu vegetace 18 000 µg.m-3.h (průměr za pět let) byl překročen na 18 stanicích (46,2 %) z celkového počtu 39 venkovských a předměstských stanic, pro které byl podle legislativy relevantní výpočet expozičního indexu AOT40 (jedná o průměr za roky 2016-2020).

Vývoj koncentrací přízemního O3 vychází z imisní charakteristiky v jednom roce, tj. z průměrné maximální denní 8hod. koncentrace pro daný typ stanice a pro všechny stanice. Tuto imisní charakteristiku je možné porovnávat s dlouhodobým imisním cílem pro přízemní O3 (120 µg.m-3). Maximální denní 8hod. koncentrace (průměr pro všechny stanice, pro které je k dispozici měření za celé hodnocené období) se v letech 2010-2020 pohybovaly v rozmezí od cca 136 µg.m-3 do 173 µg.m-3.

Hodnota koncentrace přízemního O3 v roce 2020 (maximální denní 8hod. průměrná koncentrace, již zmíněných 136 µg.m-3) se v rámci jedenáctiletého hodnoceného období 2010-2020 řadí na poslední místo a je tedy za hodnocené období nejnižší; v porovnání s desetiletým průměrem (153 µg.m-3) je o 11 % nižší.

Smog a jeho typy

Smog je označení pro znečištěné ovzduší, které vzniká kombinací škodlivých látek a nepříznivých meteorologických podmínek. Do ovzduší se dostávají škodliviny z výfukových plynů, průmyslových emisí nebo spalování, které se za určitých podmínek nemohou rozptýlit. Pokud se k tomu přidá sluneční záření, dochází k chemickým reakcím, které vedou ke vzniku toxických aerosolů a přízemního ozonu.

Mezi hlavní typy smogu patří dva základní druhy - fotochemický a redukční. Redukční smog, známý také jako „zimní smog“, se objevuje především v chladných měsících. Oxidační smog, označovaný také jako „letní“ nebo „fotochemický“, vzniká za slunečného počasí. Výsledkem je ozon v přízemní vrstvě atmosféry.

Ochrana a prevence

Chceme-li dýchat čistší vzduch, musíme se zaměřit na dvě klíčové oblasti: snižování emisí a prevenci smogu. V tomto směru hrají důležitou roli moderní technologie a přísnější emisní normy. Prevence smogu je také otázkou životního stylu. Udržitelná doprava, více zeleně ve městech a odpovědné chování každého z nás mají zásadní vliv.

Čističky vzduchu a ozon

Velká část čističek dostupných na evropském trhu v sobě nemá žádný zdroj ozonu. U čističek vzduchu vybavených ionizačními nebo UV výbojkami je vhodné se zajímat o množství vytvářeného ozonu. V ozonových čističkách, které se u nás nerozšířily, se ozon cíleně využívá jako způsob čištění vzduchu. Čističky si tento ozon samy vytvářejí pomocí generátoru ozonu.

Dezinfekce ozonem je v tuto chvíli nejúčinnější metodou pro vyčištění vzduchu, ploch a povrchů uvnitř uzavřených prostor. Spolehlivě likviduje bakterie, plísně a viry, včetně koronaviru SARS-CoV-2, který způsobuje tolik obávané onemocnění covid-19. Generátor ozonu nikdy nepoužíváme, když jsme v místnosti nebo v autě. Při dezinfekci ozonem je třeba být mimo místnost a i po ukončení cyklu 1-2 hodiny nevstupovat, než se ozon rozpadne zpátky na kyslík.

tags: #znecisteni #ovzdusi #ozon #vznik

Oblíbené příspěvky:

• Nefunkční zásuvka měření emisí
• Travní směs Sídliště Skalka: Kompletní složení
• Stav životního prostředí v Česku
• Dopady klimatických změn
• Procesy recyklace magnetické fólie