Znečištění ovzduší a původce ozonu: Komplexní pohled

Znečištěné ovzduší má prokazatelně nepříznivé účinky na lidské zdraví. Znečišťující látky mohou způsobit širokou škálu zdravotních problémů od méně závažných až po vážná onemocnění a zvyšují zátěž imunitního systému, což může vést k předčasné úmrtnosti.

To vyvolává také značné ekonomické dopady, protože rostou náklady na zdravotní péči a snižuje se produktivita ve všech hospodářských odvětvích kvůli zvýšení pracovní neschopnosti. Znečišťující látky nepříznivě působí i na vegetaci, mohou ovlivnit její růst a způsobit snížení výnosů zemědělských plodin a lesů.

Jsou i příčinou eutrofizace a acidifikace půdních a vodních ekosystémů a následné změny druhové skladby a úbytku rostlinných a živočišných druhů. Řada znečišťujících látek má schopnost se v prostředí kumulovat, negativně ovlivňovat ekosystémy a přecházet do potravního řetězce. Znečišťující látky jsou přenášeny v atmosféře a mohou tak ovlivňovat kvalitu ovzduší jak v nejbližším okolí samotného zdroje znečištění, tak ve vzdálenějších oblastech.

Dále mají některé z nich přímý nebo nepřímý vliv na klimatický systém Země. Nutné je zmínit i poškozování materiálů a budov, často historického významu, působením znečišťujících látek v ovzduší. I přes řadu realizovaných opatření v minulých letech produkují jednotlivé typy zdrojů takové množství emisí, které je v kombinaci s meteorologickými a rozptylovými podmínkami příčinou překračování imisních limitů některých škodlivých látek.

V současnosti představují ze sledovaných znečišťujících látek největší problém suspendované částice a na ně vázané polycyklické aromatické uhlovodíky. V jarním a letním období jsou na řadě lokalit překračovány imisní limity přízemního ozonu. Konkrétní podíl jednotlivých zdrojů na znečištění venkovního ovzduší je však v různých oblastech odlišný, záleží na skladbě zdrojů v dané lokalitě, ale také na přenosu škodlivin z jiných oblastí.

Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění

Míra znečištění ovzduší je objektivně zjišťována pomocí sítě měřicích stanic, které monitorují koncentrace znečišťujících látek venkovního ovzduší (imise) v přízemní vrstvě atmosféry. Znečišťující látky, které jsou sledovány a hodnoceny vzhledem k prokazatelně škodlivým účinkům na zdraví populace nebo na vegetaci a ekosystémy, mají stanoveny imisní limity.

Při hodnocení kvality ovzduší jsou především porovnávány zjištěné úrovně koncentrací s příslušnými imisními limity, případně s přípustnými četnostmi překročení těchto limitů, což jsou úrovně koncentrací, které by podle platné legislativy neměly být překračovány. Stručná charakteristika znečišťujících látek, přehled jejich emisních zdrojů a jejich dopadů jsou uvedeny v Tab.

Imisní limity a doporučení WHO

Hodnoty imisních limitů vycházejí z doporučených hodnot Světové zdravotnické organizace (WHO), kterou byly určeny na základě řady epidemiologických studií. V případě bezprahově působících látek jsou imisní limity odvozeny ze stanovených hodnot karcinogenního rizika. V zájmu ochrany veřejného zdraví doporučuje WHO zachování úrovně znečišťujících látek v ovzduší dokonce na nižší úrovni, než pro kterou byly nepříznivé dopady na zdraví zdokumentovány.

Nicméně tyto hodnoty vycházejí ze závěrů souvisejících se zdravotními dopady znečištění ovzduší a neberou v potaz otázky týkající se technické a ekonomické proveditelnosti a další politické a sociální faktory. Doporučené hodnoty pro kvalitu ovzduší z hlediska ochrany zdraví vydává WHO pravidelně od roku 1987 s cílem pomoci vládám a občanským společnostem snížit expozici osob znečištěnému ovzduší a jeho nežádoucím účinkům.

Další doporučené hodnoty WHO pro kvalitu ovzduší byly publikovány v roce 2006 (WHO 2006). Tato globální aktualizace měla významný vliv na směrnice týkající se zmírnění znečištění ovzduší po celém světě. Od vydání doporučených hodnot v roce 2006 uplynulo více než 15 let. Od té doby došlo k výraznému nárůstu kvality a množství důkazů poukazujících na nežádoucí vliv znečištěného ovzduší na zdraví.

Čtěte také: Druhy dopravy a znečištění vody

Aktualizace doporučených hodnot WHO pro kvalitu ovzduší byla zahájena v roce 2016 na základě značného vědeckého pokroku a globálního významu těchto hodnot. V září 2021 vydala WHO nové doporučené hodnoty pro kvalitu ovzduší pro šest znečišťujících látek (tzv. klasické polutanty, tj. PM10, PM2,5, NO2, O3, SO2 a CO; Tab. V návaznosti na Zelenou dohodu pro Evropu dochází v současné době k revizi směrnic o kvalitě ovzduší.

Suspendované částice a atmosférický aerosol

Atmosférický aerosol jsou pevné a kapalné částice suspendované v ovzduší produkované přírodními i antropogenními zdroji. K přírodním zdrojům patří vulkanická činnost, větrem unášený prach a pyl a přírodní požáry. Suspendované částice mohou být primárního či sekundárního původu. Primární částice jsou do ovzduší emitovány přímo, sekundární částice v ovzduší vznikají procesem konverze plyn-částice (gas-to-particle conversion).

Velikostní rozsah atmosférického aerosolu zahrnuje pět velikostních řádů - od jednotek nm po stovky µm. Tuto škálu lze na základě podobných vlastností částic rozdělit na částice jemného (částice ≤ 2,5 µm) a hrubého módu (částice ≥ 2,5 µm). Jemné částice jsou produkty zejména nedokonalého spalování, hrubé částice vznikají mechanicky (Hinds 1999; Seinfeld, Pandis 2006).

Jemné částice lze dále rozdělit na částice nukleačního, Aitkenova a akumulačního módu. Částice nukleačního módu (< 20 nm)1 jsou emitovány do ovzduší přímo nebo v něm vznikají, pokud nejsou z atmosféry odstraněny procesem difuze, transformují se do částic Aitkenova módu. Částice aitkenova módu (20-100 nm) vznikají během spalovacích procesů (Finlayson-Pitts 1999). Akumulační mód dosahuje velikostí 100 nm-2,5 µm, je tvořen transformovanými částicemi předchozích dvou módů (Seinfeld a Pandis 2006).

Mobilní zdroje produkují částice 10-100 nm. Stacionární zdroje jsou původci částic v rozmezí 50-200 nm. Dálkovým transportem jsou přenášeny částice 100-1000 nm (Gu et al. 2011; Hinds 1999; Zhang et al. 2004; Zhou et al. 2005; Yue et al. 2009). Částice hrubého módu tvoří např. částice půdy, mořská sůl, částice z průmyslových a zemědělských činností. Jejich vysoká sedimentační rychlost určuje krátký čas setrvání v atmosféře v rozsahu několika hodin až dní.

Čtěte také: Hlukové znečištění a velryby

Z atmosféry jsou odstraňovány suchou depozicí a srážkami (Hinds 1999; Tomasi a kol. Hmotnost částic (zejména ultrajemných < 100 nm) ve standardně měřeném velikostním spektru PM10 a PM2,5 je v porovnání s jejich počty zanedbatelná. Proto je pro některá hodnocení vlivu aerosolových částic (zdravotní dopady, vliv na klima) využíváno měření počtu částic a jejich velikostní distribuce (Tuch et al. 1997; Stanier et al. 2004).

Suspendované částice mají široké spektrum účinků na srdečně-cévní a respirační ústrojí. Dráždí dýchací cesty, omezují obranné mechanismy a usnadňují vznik infekce, vyvolávají zánětlivou reakci v plicní tkáni, přispívají k oxidačnímu stresu a tím i k rozvoji aterosklerózy, ovlivňují elektrickou aktivitu srdce a od roku 2013 jsou zařazeny mezi prokázané lidské karcinogeny (IARC 2015). Účinek závisí na velikosti, tvaru a složení částic.

Dlouhodobě zvýšené koncentrace mohou mít za následek snížení plicních funkcí, zvýšení nemocnosti na onemocnění dýchacího ústrojí, výskyt symptomů chronického zánětu průdušek a zkrácení délky života zejména z důvodu vyšší úmrtnosti na choroby srdce a cév u starých a nemocných osob a na respirační nemoci včetně rakoviny plic (SZÚ 2015). Ovlivňují radiační bilanci Země, formování oblaků a srážek, dohlednost. Mají přímý (rozptyl příchozího slunečního záření) a nepřímý (jako kondenzační jádra v oblacích ovlivňují odraz záření od oblaků) vliv na radiační bilanci Země.

Benzo[a]pyren a PAH

Benzo[a]pyren, který se v ovzduší vyskytuje převážně navázán na částice, je vhodným markerem znečištění ovzduší PAH. Důvodem je jeho stabilita a relativně konstantní příspěvek ke karcinogenní aktivitě směsi PAH vázaných na částicích (EC 2001a). PAH představují skupinu látek, z nichž řada má toxické, mutagenní či karcinogenní vlastnosti, patří mezi endokrinní disruptory (látky poškozující funkci žláz s vnitřní sekrecí) a působí imunosupresivně.

Ovlivňují růst plodu; prenatální expozice PAH souvisí s výrazně nižší porodní váhou (Choi et al. 2006) a pravděpodobně také s negativním ovlivněním kognitivního vývoje malých dětí (Edwards et al. 2010). PAH mají schopnost bioakumulace, mohou přecházet do potravního řetězce (Brookes et al.

Oxidy dusíku (NOX)

Jako oxidy dusíku (NOX) jsou označovány oxid dusnatý (NO) a oxid dusičitý (NO2). Více než 90 % antropogenních emisí NOX představují emise NO. Z hlediska vlivu na lidské zdraví lze za nejvýznamnější formu považovat NO2 (WHO 2005). NO2 postihuje především dýchací systém.

Hlavním efektem krátkodobého působení vysokých koncentrací NO2 je nárůst reaktivity dýchacích cest a z toho vyplývající nárůst obtíží astmatiků (Samet et al. 2000). Expozice NO2 snižuje plicní funkce a zvyšuje u dětí riziko respiračních onemocnění v důsledku snížené obranyschopnosti vůči infekci (EEA 2013b, Peel et al. 2005).

Působení NO2 je spojováno také se zvýšením celkové, kardiovaskulární a respirační úmrtnosti (Stieb et al. 2003, Samoli et al. 2003), ale je obtížné oddělit účinky dalších, současně působících látek, zejména aerosolu (WHO 2005), uhlovodíků, ozonu a dalších (Brauer et al. NOX přispívají k acidifikaci a eutrofizaci půd a vod. Vysoké koncentrace NOX mohou npoškodit rostliny. NOX jsou prekurzory přízemního ozonu a částic (EEA 2013b, Brookes et al.

Přízemní ozon (O3)

Ozon (O3) je sekundární znečišťující látka bez vlastního emisního zdroje, vzniká jako součást fotochemického smogu. Vzniká za účinku slunečního záření soustavou reakcí zejména mezi NOX, VOC a kyslíkem (EEA 2013b). Ozon může být transportován na velké vzdálenosti, kumulovat se a dosáhnout vysokých koncentrací daleko od míst svého vzniku (Brookes et al.

Hlavní účinek ozonu na lidský organizmus je dráždivý. Dráždí oční spojivky, nosní sliznice a průdušky. Krátkodobé studie ukazují, že koncentrace O3 mohou mít nepříznivé účinky na funkci plic vedoucí k jejich zánětu a respiračním problémům (EEA 2013b). Ve vyšších koncentracích dojde drážděním dýchacích cest k jejich zúžení a ztíženému dýchání.

Zvýšeně citlivé vůči ozonu jsou osoby s chronickými obstrukčními onemocněními plic a astmatem.

Další znečišťující látky

• Benzen: Patří mezi karcinogenní látky pro člověka (IARC 2020). Emise benzenu jsou do ovzduší vnášeny výfukovými plyny i odpařováním z palivových systémů vozidel.
• Olovo: Při dlouhodobé expozici lidského organismu se projevují účinky na biosyntézu hemu, nervový systém a krevní tlak. Expozice olovem představuje riziko i pro vyvíjecí se plod, může negativně ovlivnit vývoj mozku a následně ovlivnit duševní vývoj (Černá 2011; EEA 2013b).
• Kadmium: Dlouhodobá expozice kadmiu ovlivňuje funkci ledvin.
• Arsen: Vysoké koncentrace způsobují postižení nervového systému (SZÚ 2015).
• Nikl: Může ovlivnit dýchací soustavu a obranyschopnost člověka (WHO 2000; EEA 2013b).
• Oxid siřičitý (SO2): Má dráždivé účinky na oči a dýchací soustavu. Vysoké koncentrace SO2 mohou způsobit respirační potíže. SO2 přispívá k acidifikaci prostředí.
• Oxid uhelnatý (CO): Váže se na krevní barvivo (hemoglobin) lépe než kyslík, a dochází tak ke snížení kapacity krve pro přenos kyslíku. Prvními subjektivními příznaky otravy jsou bolesti hlavy, poté zhoršení koordinace a snížení pozornosti.
• Elementární uhlík (EC): Je produkem nedokonalého spalování organických materiálů. EC je součástí jemné frakce aerosolových částic (PM2,5).
• Organický uhlík (OC): Vzniká při nedokonalém spalování, produkcí biogenních částic a resuspenzí prachu spojené s dopravou. OC je jak primární, tak i sekundární částice tj. OC je součástí jemné frakce aerosolových částic (PM2,5).

Strategie a legislativa EU

Základním strategickým dokumentem EU v oblasti posuzování a řízení kvality ovzduší je Tematická strategie o znečišťování ovzduší (dále Strategie). Cílem Strategie, v souladu s 6. akčním programem pro životní prostředí, je dosáhnout „úrovně znečištění jakosti vzduchu, které nepředstavuje rizika pro lidské zdraví a pro životní...

Ozon a čističky vzduchu

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. Hygienický limit je stanoven na 0,05 ppm (parts per million = částic na milion) během osmi hodin, což se rovná 0,1 mg/m3. Hodinový limit je pak stanoven na 0,1 ppm, tj. 0,2 mg/m3.

Jelikož astmatici a další citliví jedinci se mohou cítit nepříjemně i v podlimitních koncentracích ozonu, jsou pro ně vhodnější čističky vzduchu, ve kterých jsou ionizátor nebo UV lampa pouze jako doplňkový stupeň filtrace.

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. Ozon má mimořádný dezinfekční účinek. Hubí viry, bakterie, plísně, parazity a další škodlivé mikroorganismy. Neporadí si však s pevnými částicemi, jakou jsou prach a pyl.

Dezinfekce ozonem

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. Ozon neboli aktivní kyslík (O3) vzniká působením elektrických výbojů nebo UV záření na molekuly vzdušného kyslíku (O2) a běžně se vyskytuje v přírodě. Jde tedy o naprosto přírodní dezinfekci.

Ve vysoké koncentraci, která se používá při dezinfekci ozonem, je již jedovatý a zdraví škodlivý. Jakmile ozonový generátor odvede svou práci a vydezinfikuje celý prostor, upozorní vás zvukovým signálem. Do místnosti však alespoň 1-2 hodiny nevstupujte a počkejte, až se ozon rozpadne zpátky na vzdušný kyslík (O2). Teprve potom můžete vejít a pořádně vyvětrat. 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.

Jelikož je ozon silné oxidační činidlo, může při vyšší koncentraci poškozovat povrchy náchylné ke korozi, nebo urychlovat degradaci plastů a výrobků z gumy. Takové předměty z místnosti raději odneste, stejně jako předměty vyšší či umělecké hodnoty.

Vzhledem ke skvělým účinkům a spolehlivosti se čištění pomocí ozonu hojně využívá v mnoha oblastech. Ve zdravotnictví a potravinářství nevyjímaje. Své uplatnění našel i v potravinářském průmyslu, kde se používá k tzv. ozonizaci potravin. Nejen že je čistí, sterilizuje, zbavuje toxických látek a odstraňuje nepříjemné zápachy, ale zároveň je chrání před plísněmi, mikroorganismy a nenechavým hmyzem.

Je ozon škodlivý?

Ozon je sloučenina tří atomů kyslíku (O3), která má pro náš život své kladné i záporné stránky. Vyskytuje se však i na povrchu Země, kde často znečišťuje ovzduší - tzv. přízemní neboli troposférický ozon.

Ozon je lehce namodralým plynem charakteristického zápachu. Protože i molekula ozonu je značně nestabilní a snadno uvolňuje kyslíkové radikály nazpět, má tento plyn silně oxidační vlastnosti. Pokud se například ozonu nadýcháme, volné radikály, které v našem organismu pomáhá ozon svým působením vytvářet, potom napadají naše buňky, čehož důsledkem může být vyvoláno až nádorové bujení.

Bohužel pro člověka je tato sloučenina v ovzduší riziková už v malých dávkách. Na druhou stranu je potřeba uvést, že u zdravých lidí nemá krátkodobé vdechování zvýšeného množství ozonu většinou žádné dlouhodobé následky. Ozon má štiplavý pach připomínající chlor a je nosem patrný i v malých koncentracích.

Ionizace vzduchu a ozon

Některé čističky vzduchu jsou založeny na aktivní filtraci vzduchu. To znamená, že generují záporné ionty a ozón do ovzduší, a tím přispívají k jeho kvalitě. Těmito funkcemi také disponují některé zvlhčovače vzduchu. Ionizace vzduchu spočívá v generování záporných vzdušných iontů elektrostatickým výbojem.

Zatímco ve volné přírodě se tyto ionty vyskytují ve vysokých koncentracích (vzduch po bouřce obsahuje až 100.000 iontů na cm³), v městských a industriálních oblastech klesá jejich koncentrace i pod 100 iontů na cm³. Vědecké studie prokázali, že lidský organizmus je náchylný k nízkým koncentracím záporných iontů a zároveň vysokým koncentracím škodlivých kladných iontů.

Výzkumy prokázaly, že deficit v přirozené koncentraci záporných iontů souvisí depresivními stavy, bolestmi hlavy a dalšími zdravotními příznaky včetně chronických dýchacích problémů. Přirozeným zdrojem záporných iontů je tekoucí voda (např. vodopády) a stromy. Pro život v městských oblastech je tedy vhodné použít čističku vzduchu s funkcí ionizace.

Je třeba však brát v potaz, že přirozeným produktem elektrostatického výboje je i ozón a všechny čističky založené na ionizátoru určitá množství ozónu emitují. Jak si povíme dále ozón není v nižších koncentracích jednoznačně škodlivým a má naopak dezinfekční účinky. Přesto ve vyšších koncentracích škodí dýchacím cestám.

Žádné z obvykle nabízených čističek neprodukují více ozónu než je vyžadováno hygienickými normami, tj. více než 0,05 ppm, jak je to u některých čističek nabízených zejména na trhu v USA a v Číně. I tak doporučujeme čističky vzduchu, u kterých je ionizace vzduchu pouze funkcí doplňkovou a hlavním čistícím mechanismem jsou zde vzduchové filtry - zejména HEPA a uhlíkový vzduchový filtr.

Ionizace totiž mj. pomáhá shlukování prachových a jiných částic, které se pak lépe zachytí na těchto jemných filtrech. Strašákem při nákupu čističky vzduchu bývá možnost produkce ozónu. Ozón přitom není jednoznačně negativní složkou vzduchu. Přirozeně totiž působí dezinfekčně, když reaguje s organickým znečištěním.

Produkce ozónu použijeme všude tam, kde potřebujeme dezinfikovat vzduch a snižovat přítomnost plísní, hub, bakterií a virů ve vzduchu. Některé generátory ozónu jsou určeny pro znečištěné prostory restauračních a potravinářských provozů, případně do ordinací lékařů, kde je potřeba dezinfikovat povrchy od bakterií a virů.

Silné generátory ozónu jsou ovšem určeny k provozu mimo přítomnost lidí (po aplikaci se vyvětrá) např. Dezinfekční účinek ozónu v nižších koncentracích může pomoci i v domácnosti. Proto některé přístroje ozón v povolených limitech uvolňují.

U čističek vzduchu může být produkce přirozeným výsledkem elektrostatického výboje nebo doprovodným jevem při aktivaci UV lamp. Pokud koncentrace ozónu nestoupá nad limity určené hygienickými normami, nemusíme se ničeho obávat, v opačném případě může ale vystavení se nezdravé koncentraci ozónu nad 0,05 ppm znamenat rozvoj chronických onemocnění dýchacího ústrojí.

Proto při výběru čističky je dobré předem promyslet, kde a jak bude generátor ozónu plnit svou funkci. Vždy je možné se ozónu zcela vyhnout použitím čističek s mechanickými filtry na bázi HEPA a aktivního uhlíku.

V následující tabulce je uveden přehled imisních limitů pro ochranu zdraví lidí podle zákona č. 201/2012 Sb.

tags: #znecisteni #ovzdusi #puvodce #ozonu

Oblíbené příspěvky:

• Vše o živé přírodě
• Více o obecném ohrožení z nedbalosti
• Autoři podzimních obrazů
• Vzor cedule Zákaz Skládky
• Gobi: Tajemství a krása