Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrosystémů a bioklimatologie

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrosystémů a bioklimatologie

Vyhodnocení chodu NOx na dvou stanovištích měřící sítě v Brně za období 1996-2005 Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. Jan Svoboda, CSc.

Miloš Veselý Brno 2007

1

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Vyhodnocení chodu NOx na dvou stanovištích měřící sítě v Brně za období 1996-2005 vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.

V Brně, dne 4.4.2007 ………………..

2

Úvodem bych si dovolil poděkovat za spolupráci a přátelské rady při vedení bakalářské práce Ing. Janu Svobodovi, CSc. Bakalářskou práci jsem zpracoval na základě zadání tématu ,,Vyhodnocení chodu NOx na dvou stanovištích měřící sítě v Brně za období 1996-2005“. Dále bych poděkoval rodičům za umožnění studií.

3

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav agrosystémů a bioklimatologie

Agronomická fakulta 2006/2007

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE

Řešitel: Studijní program: Obor: Název tématu:

Miloš Veselý Zemědělská specializace Agroekologie Vyhodnocení chodu NOx na dvou stanovištích měřící sítě v Brně za období 1996-2005

Zásady pro vypracování: 1.

2.

3.

Rozsah práce:

Úkolem diplomanta je vyhodnotit chod oxydů dusíku jako důležité složky imisní zátěže v průmyslových aglomeracích ze dvou stanic měřící sítě Magistrátu města Brna a to ze stanice BZA MZLU v Brně a ze stanice přírodovědecká fakulta MU v Brně Kotlářská 2 za období 1996-2005 Vlastní metodika práce bude vycházet z postupů doporučených vedoucím DP, metodiky užívané SZÚ Praha a dle zákona 86/2002 Sb. a následných prováděcích vyhlášek a novel, ale také navazujících předpisů. Výsledková část práce bude obsahovat statistické vyhodnocení, které bude zaměřeno na trendy vývoje.

max. 30 stránek textu a 10-15 grafů

4

Abstract The idea of

reducing air pollution has been discused more often since the industrial

revolution. Nowadays the problem of environmental pollution has become more important and in last ten years is considered as a serious global problem. Surprisingly, not due to industry but due to increasing car exhaust gases. Brno, as metropolitan area, requires particular precautions. The NOx evaluation was just one of the indicators showing the air pollution. The evaluation was based on data comparison from two different stations of municipality measuring net during 1996 – 2005. The first station is located in the area of Masaryk University, Faculty of Science, near the busy crossroad of Kounicova and Kotlarska street. The second station is located in The Botanic Gardens of Mendel Univerzity, in the area of quite and open crossroad Lesnicka and Provaznikova street. Although these two stations are not further more that one kilometr from each other, they indicate different records. These records are more changeable depending on weather, season or traffic intensity in working days and weekends.

Key words: air pollution, environmental protection, pollutant, traffic, environmental impact

Abstrakt Pojem čistota ovzduší se začal zmiňovat stále častěji po průmyslové revoluci. I dnes se problematika znečišťování ovzduší stává stále aktuálnější a za poslední desetiletí činnosti člověka se problémy se znečištěním začínají řešit jako velmi závažný globální problém. Nikoliv však kvůli průmyslu, nýbrž stále sílící automobilové dopravě. Město Brno, jakožto sídelní aglomerace, se řadí mezi lokality vyžadující zvláštní opatření v otázce ochrany ovzduší. Vyhodnocení chodu NOx je právě jedním z ukazatelů závažnosti znečištění ovzduší. Hodnocení bylo provedeno

na základě porovnání údajů ze dvou stanic měřící sítě Magistrátu města

Brna za období let 1996 - 2005. První stanice se nachází v areálu Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně (PFMU), poblíž velmi frekventované křižovatky ulic Kounicova – Kotlářská. Druhá je umístěna v objektu Botanické zahrady a arboreta Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně (BZA), v prostorách relativně klidné a otevřené křižovatky ulic Lesnická – Provazníkova. Přesto, že jsou tyto stanice vzdáleny od sebe jen asi pouhý kilometr vzdušnou čarou, vykazují velmi rozdílné hodnoty. Ty se pak ještě výrazněji mění ve vztahu k počasí, ročnímu období nebo s měnící se intenzitou dopravy ve všední dny a o víkendu.

Klíčová slova: znečistění ovzduší, ochrana ovzduší, znečišťující látky, automobilová doprava, dopady na ŽP 5

OBSAH

Str.

ÚVOD

8

1. CÍL PRÁCE

9

2. ZÁKLADNÍ POJMY (LITERÁRNÍ PŘEHLED)

9

2.1. Atmosféra

9

2.2. Znečišťování ovzduší

10

2.3. Zdroje znečištění ovzduší

11

2.3.1. Členění znečišťujících látek 2.4. Emise

14 16

2.4.1. Automobily a čistota ovzduší

18

2.4.2. Dálkový přenos emisí

20

2.4.3.Opatření vedoucí k omezení emisí

20

2.4.3.1. Primární (přímá)

20

2.4.3.2. Sekundární (nepřímá)

23

2.4.3.3. Samočistící schopnost ovzduší

24

2.5. Imise

24

2.5.1 Imise tuhé

25

2.5.2. Imise kapalné

25

2.5.3. Imise plynné

25

2.5.4. Limitní hodnoty pro ochranu zdraví podle nařízení vlády ČR

26

2.6. Oxidy dusíku (NOx)

27

2.6.1 Imisní limity pro oxid dusičitý (NO2) a oxidy dusíku (NOX)

28

2.6.2.Vliv na člověka

29

6

3. VLIV IMISÍ NA KRAJIMU A JEJÍ SLOŽKY

29

3.1. Vliv imisí na krajinné systémy

29

3.2. Vliv znečištěného ovzduší na zdraví obyvatel

30

3.3. Vliv znečištěného ovzduší na rostliny

31

4. LEGISLATIVA V OCHRANĚ OVZDUŠÍ

33

4.1. Legislativa ČR v ochraně ovzduší

33

4.2. Legislativa EU v ochraně ovzduší

34

4.3. Mezinárodní dokumenty

34

5.NĚKTERÉ KLIMATICKÉ FAKTORY ÚZEMÍ MĚSTA BRNA 35 5.1.Geografická charakteristika Města Brna

35

5.2. Klimatická charakteristika Brna

35

6.ZÁVĚR A VÝSLEDKY

37

7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY

38

8. PŘÍLOHY

40

SEZNAM TABULEK Tab.I Zastoupení hlavních plynných složek tvořících vzduch v atmosféře

9

Tab.II Rozdělení stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší

12

Tab.III Průměrné doby setrvání některých plynných látek v atmosféře

15

Tab.IV Množství emisí v ČR v dopravě mezi roky 1990 až 1994

17

Tab.V Imisní limity pro ochranu zdraví platné od roku 2005

26

Tab.VI Imisní limity pro oxid dusičitý (NO2) a oxidy dusíku (NOX)

28

Tab.VII Časový vývoj imisních limitůpro období 2003 – 2009

28

7

ÚVOD Ve své práci se budu zabývat jedním z nejzávažnějších antropogenních zdrojů imisní zátěže – oxidy dusíku označované jako NOx, jejichž jedním z hlavních producentů je stále se rozvíjející automobilová doprava. Atmosféra svým obrovským objemem vytváří zdánlivě nezničitelný zásobník, který je schopný pojmout, zředit až eliminovat látky znečišťující ovzduší. Ve skutečnosti jde o klamný dojem, kterému se podléhalo ještě v minulém století. Dnes nikdo nepochybuje o tom, že znečišťování ovzduší, způsobené v posledních desetiletích činností člověka, je nesmírně závažným celosvětovým problémem. Rozvoj nových technologií přinesl vedle zvýšení životní úrovně zcela nové chemické látky, které jsou sice do ovzduší vnášeny v relativně malém množství, avšak v globálním měřítku působí agresivně a koncentrovaně v čase i prostoru. S těmito látkami se ekosystémy neumějí vypořádat, což má za následek jak nevratné klimatické změny, tak zánik celých druhů fauny a flóry. Různé místní, oblastní, ale i kontinentální změny klimatu, jako jsou silné projevy tropických

cyklon, průtrže mračen, ale i dlouhodobé deště nebo extrémní sucha,

upozorňují nejen vědce, ale i běžného člověka, že se v atmosféře něco děje. Tyto změny jsou často tak prudké a neočekávané, že lidstvo s celým svým vědeckým potenciálem a technikou před nimi stojí bezradně a z člověka „vládce přírody“ se stává užaslý pozorovatel, často si zachraňující jen holý život. Povodně v České republice v červenci 1997 a srpnu 2002 a s nimi spojené ztráty na životech a majetku ukázaly bezmocnost člověka v boji proti těmto živlům. Znečištěné ovzduší také způsobuje škody na zdravotním stavu obyvatel. Svědčí o tom srovnání statistik úmrtnosti a výskytu nejvážnějších onemocnění v oblastech s extrémním narušením prostředí v porovnání s celostátními průměry. Atmosféra, plynný obal Země, je neustále znečišťován vlivem přírodních i antropogenních procesů. Je nemyslitelné, aby člověk, přestože dnes disponuje obrovským energetickým potenciálem, dokázal výrazněji změnit, anebo ovlivnit přírodní zdroje znečišťování atmosféry. V jeho silách však je pozitivně ovlivnit atmosféru, a to tím, že bude důsledně snižovat objem látek znečišťujících ovzduší vznikajících antropogenní činností.

8

1. CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce je porovnání a vyhodnocení chodu NOx v Brně v letech 1996-2005. Dále chci upozornit na stále se zvyšující intenzitu dopravy a její dopady na člověka a životní prostředí. Zdrojem dat byly imisní monitorovací stanice umístěné na dvou významných brněnských křižovatkách.

2. ZÁKLADNÍ POJMY (LITERÁRNÍ PŘEHLED) 2.1. Atmosféra Atmosféra je plynný obal Země, zúčastňující se její rotace. Sestává se ze směsi plynů tvořících atmosférický vzduch, v němž se vznášejí příměsi tohoto polydisperzního koloidního systému. S výškou se chemické složení atmosféry mění málo, alespoň pokud jde o její stálé složky. Celková hmotnost atmosféry činí 5,27. 1015 t, což je přibližně milionkrát méně než hmotnost Země. Asi polovina celkové hmotnosti atmosféry je soustředěna ve spodní vrstvě do 5 km od zemského povrchu, tři čtvrtiny do výšky 10 km a 90% hmotnosti do výšky 20 km od povrchu Země. Ostré vnější hranice atmosféra nemá, také její hustota se postupně blíží hustotě meziplanetárního prostoru (Havlíček, 1986). Čistý vzduch, neobsahující žádný prach ani plynné znečišťující látky, je ideálním pojmem a v přírodě se nevyskytuje. Je tomu tak proto, že mezi atmosférou, hydrosférou, zemským povrchem, biosférou apod. dochází ke stálým dynamickým změnám. Vzhledem k neustálým změnám není ani přirozené složení vzduchu stálým pojmem (Tab.I). I: Zastoupení hlavních plynných složek tvořících vzduch v atmosféře ( Kurfőrst, 1982). Hlavní složky dusík N2

plynné

Zastoupení objemové(%)

hmotnostní(%)

g.m-3

78,09

75,54

895

kyslík O2

20,94

23,13

274

argon Ar

0,93

1,28

15,2

Oxid uhličitý CO2

0,03

0,04

0,576

9

Vedle hlavních složek se v atmosféře nachází tzv. vedlejší plynné složky jako např. vodík 0,01% obj. nebo vzácné plyny 0,002% obj. Další příměsi jsou řádově v desítkách mikrogramů. Zemská atmosféra se skládá z několika na sebe navazujících vrstev. Ty dle teplotního dělení nazýváme troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Pro život na Zemi je nejdůležitější vrstva první – troposféra, která tvoří asi 90 % hmotnosti atmosféry a obsahuje prakticky veškerou vodu v atmosféře.

1: Rozložení teploty v atmosféře závislé na vzdálenosti od Země

2.2. Znečišťování ovzduší Musíme rozlišovat mezi dvěma pojmy a to znečišťování ovzduší a znečištění ovzduší. Pro proces vypouštění neboli vnášení do atmosféry se používá termín znečišťování ovzduší (emise). Tento pojem tedy označuje činnost nebo děj. Pod pojmem znečištění ovzduší chápeme přítomnost nebo obsah (imise) těchto látek v atmosféře v takové míře a době setrvání, při nichž

dochází k nepříznivému ovlivňování životního prostředí.

Tento pojem tedy představuje určitý stav. V obecném slova smyslu pojem znečišťování ovzduší zahrnuje celou řadu činností zamořujících atmosféru, od vypouštění hmotných látek přes emise elektromagnetického záření (nejen radioaktivního, ale i mikrovlnného, jako např. radar, VKV aj.) až po hluk, teplo a další.

10

V užším slova smyslu se znečišťováním ovzduší rozumí vypouštění hmotných látek tuhého, kapalného nebo plynného skupenství ze zdrojů do ovzduší, které buď přímo nebo po chemických změnách v atmosféře, nebo ve spolupůsobení s jinou látkou negativně ovlivňují životní prostředí ( Kurfőrst, 1982).

2.3. Zdroje znečištění ovzduší Znečišťující látky se dostávají do ovzduší z přírodních zdrojů a vlivem lidské činnosti. Přírodní zdroje jsou definovány jako zdroje, které nezpůsobil člověk svou činností. Je celá řada přírodních procesů, které se na složení ovzduší v přízemní vrstvě projevují (např. SO2 se do ovzduší dostává z rozkladu organického materiálu v půdě a vulkanických procesů, oxidy dusíku z elektrických výbojů z ovzduší, čpavek a metan z procesů v půdě, terpeny jsou uvolňované vegetací a tuhý aerosol a ozón se běžně tvoří i v ovzduší člověkem neovlivněném. Tento způsob vzniku bývá označován jako primární znečišťování narozdíl od sekundárního znečišťování, které je výsledkem chemických změn probíhajících v atmosféře. Podle zákona č. 309/91 Sb. ve znění zákona č. 211/94 Sb. o ochraně ovzduší před znečišťujícími látkami se zdroje znečišťování člení na zdroje stacionární a mobilní. Zdroje stacionární jsou dále členěny podle tepelného výkonu, míry vlivu technologického procesu na znečišťování ovzduší nebo rozsahu znečišťování. Zdroje emitující do ovzduší znečišťující látky jsou celostátně sledovány v rámci tzv. Registru emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). Stacionární zdroje jsou zahrnuty v dílčích souborech REZZO 1 - 3, mobilní zdroje jsou začleněny v dílčím souboru REZZO4. Správou databáze REZZO za celou Českou republiku je pověřen ČHMÚ. Jednotlivé dílčí databáze REZZO 1-4, které slouží k archivaci a prezentaci údajů o stacionárních a mobilních zdrojích znečišťování ovzduší, tvoří součást Informačního systému kvality ovzduší (ISKO) provozovaného rovněž ČHMÚ jako jeden ze základních článků soustavy nástrojů pro sledování a hodnocení kvality ovzduší ČR. Přehled kategorií zdrojů a jejich základních charakteristik je uveden v následující tabulce (Tab.II)

11

II: Rozdělení stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší Druh zdroje Velké zdroje znečiš'ťování REZZO 1

(www.chmu.cz)

Střední zdroje znečišťování

Malé zdroje znečišťování

REZZO 2

REZZO 3

stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu vyšším než 5 MW a zařízení zvlášť závažných technologických procesů

stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu od 0,2 do 5 MW, zařízení závažných technologických procesů, uhelné lomy a plochy s možností hoření, zapaření nebo úletu znečišťujících látek

bodový zdroj Způsob evidence: zdroje jednotlivě sledované

bodový zdroj Způsob evidence: zdroje jednotlivě sledované

stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu, nižším než 0,2 MW zařízení technologických procesů, nespadajících do kategorie velkých a středních zdrojů, plochy, na kterých jsou prováděny práce, které mohou způsobovat znečišťování ovzduší, skládky paliv, surovin, produktů a odpadů a zachycených exhalátů a jiné stavby, zařízení a činnosti, výrazně znečišťující ovzduší plošné zdroje Způsob evidence: zdroje hromadně sledované

2: Vývoj emise tuhých látek dle REZZO v ČR za období 1990 – 2003

Zdroj dat: ČHMU

12

Nezbytným východiskem pro přijímání opatření zaměřených na zlepšování kvality ovzduší a životního prostředí obecně je odpovídající informační zajištění příslušných rozhodovacích procesů. V oblasti ochrany čistoty ovzduší se pravidelné, celoúzemní hodnocení stavu kvality ovzduší, zajišťované na základě systematického sledování a vyhodnocování imisních dat a dat chemického složení srážek a zjišťování emisních údajů,

stalo

součástí

standardních

služeb

poskytovaných

Českým

hydrometeorologickým ústavem. Byla vytvořena a je dále rozvíjena celá soustava nástrojů pro objektivní sledování a hodnocení stavu a vývoje znečištění a znečišťování ovzduší na území státu. Vedle účelově zaměřených a konkrétní potřebou vyvolaných hodnocení, studií, výzkumných zpráv a dalších podkladů tvoří zejména systematicky zajišťovaná soustava nástrojů objektivního hodnocení rozhodující část informačního zabezpečení ochrany ovzduší.

Posuzování kvality venkovního ovzduší je vypracováno podle platné národní legislativy (zákon o ovzduší č. 86/2002 Sb. v platném znění

a nařízení vlády

č. 350/2002 Sb. v platném znění), která odpovídá směrnicím Evropské unie. Hodnocení se provádí zvlášť se zřetelem na ochranu zdraví populace a zvlášť na ochranu ekosystémů a vegetace a je nezbytným východiskem pro indikaci oblastí se

zhoršenou

programů

pro

kvalitou zlepšení

ovzduší,

pro

kvality

které

ovzduší,

legislativa

vyžaduje

případně

regulačních

přípravu řádů.

V r. 2003 došlo k výrazné změně národní sítě monitoringu kvality venkovního ovzduší s cílem dostát požadavkům nové legislativy. Rozšířila se škála sledovaných látek, změnil se počet stanic sledujících jednotlivé škodliviny, řada stanic byla přemístěna. V roce 2004 byla tato přestavba dokončena. V místech, kde není měření, jsou použita data z modelování, případně odborné odhady. Tyto mapy jsou vytvářeny ve spolupráci s pracovníky poboček ČHMÚ, kteří mají zkušenost s detailní situací v regionu. Výsledné mapy jednotlivých charakteristik kvality ovzduší jsou dále shrnuty do map celkového hodnocení kvality ovzduší z hlediska ochrany zdraví a ochrany ekosystémů a vegetace. Tyto souhrnné mapy jsou základem pro přípravu tabulek, které jsou předány MŽP jako podklad pro vyhlášení oblastí se zhoršenou kvalitou ovzduší.

13

2.3.1. Členění znečišťujících látek

Podstatným činitelem při hodnocení znečišťování ovzduší je druh znečišťující látky. Nejčastěji se znečišťující látky rozlišují podle skupenství (tuhé, kapalné a plynné), chemického složení a míry škodlivosti (nebezpečnosti, rizikovosti apod.) z hlediska příjemců

(Kurfőrst, 1982).

Po vypuštění ze zdroje nezůstávají znečišťující látky v atmosféře v původním stavu. Nastávají fyzikální změny, pohyb a šíření v prostoru, turbulentní difúze, změny koncentrace ředěním, změny skupenství aj. (Havlíček,1986). Intenzita ředění i dalších procesů závisí na řadě podmínek, na vlhkosti vzduchu, jeho pohybu, intenzitě slunečního záření, na srážkách a na době transportu. Vlivem chemických vlastností atmosféry dochází také k chemickým změnám. Jsou to často jen jednoduché a rychle probíhající reakce, jako např. oxidace. Ta je typická hlavně ve vzniku oxidů dusíku - oxid dusný NO se mění na oxid dusičitý NO2 , ale i pro vznik vyšších oxidů síry z oxidu siřičitého SO2 . Dochází i k dalším reakcím, např. slučování oxidu siřičitého se čpavkem v ovzduší, popř. s některými složkami vázanými na tuhé částice. Vznikají i úplně nové sloučeniny - např. ozón, peroxiacetylnitrát a další peroxidy. Sluneční záření vyvolává v atmosféře změny fotochemické, kde emise některých látek znečišťujících ovzduší v synergickém efektu (spolupůsobení) s ozónem, s dalšími složkami přirozené atmosféry a se slunečním zářením vytváří v atmosféře tzv. smogy. Filologicky vzniklo slovo smog spřažením dvou anglických slov, a to smoke (kouřit) a fog (mlha). Podle původu je dělíme na: ▪

Redukční (londýnský) smog - projevuje se v oblastech, kde dochází k působení SO2

společně s přítomností popílku a mlhy v ovzduší, zejména při synoptické inverzní situaci. Na rozptyl škodlivých látek v ovzduší má největší vliv vertikální rozvrstvení teploty v atmosféře. Pokud však dojde k opačnému zvrstvení – inverzi, nad vrstvou studeného vzduchu nad povrchem je vrstva teplého vzduchu, která brání rozptylu škodlivin. Tmavý (londýnský) smog byl nazván podle největší smogové situace v roce 1952 v Londýně, kdy zemřelo 4000 lidí na důsledky dlouhodobého působení SO2 v atmosféře.

14

▪

Oxidační (losangelský) smog - vzniká fotochemickou reakcí mezi oxidy dusíku a

parami benzínu nebo produkty nedokonalého spalování ve spalovacích motorech, kdy vzniká směs přízemního ozónu a peroxidů organických sloučenin. Světlý (losangelský) smog byl poprvé popsán v roce 1943 v Los Angeles a vzniká pouze ve dne, vlivem spolupůsobení slunečního záření. Následkem chemických reakcí v atmosféře vzniklé smogy omezují intenzitu dopadajícího slunečního záření v různých částech jeho spektra a mají často též vlastnosti toxické. Sekundární znečištění ovzduší mívá proto často důsledky horší než primární znečištění ( Kurfőrst, 1982). Významným parametrem chemických změn znečišťujících látek je doba setrvání těchto látek (Tab.III) v atmosféře (než dojde k jejich chemické konverzi nebo k jinému odstranění z atmosféry - např. samočistící schopnosti atmosféry).

III: Průměrné doby setrvání některých plynných látek v atmosféře (Moldan, 1990) Prvek nebo sloučenina

Průměrná doba setrvání v atmosféře

dusík N2

106 až 2.107roků

kyslík O2

5.103až 104 roků

oxid uhličitý CO2

5 až 10 roků

vodík H2

4 až 8 roků

metan CH4

4 až 7 roků

ozón O3

0,3 až 2 roky

oxid uhelnatý CO

0,2 až 0,5 roků

oxid dusičitý NO2

8 až 11 týdnů

voda H2O

10 dnů

síranový iont SO42-

10 dnů

oxid dusnatý NO

9 dnů

amoniak NH3

5 až 6 dnů

dusičnanový iont NO3-

5 dnů

oxid siřičitý SO2

2 až 4 dny

15

Znečišťování ovzduší má své příčiny a následky. Příčinou jsou úlety (emise) látek znečišťujících ovzduší z jednotlivých zdrojů. Spojení mezi příčinami a následky obstarává zemská atmosféra. Ovzduším jsou znečišťující látky od zdrojů k příjemcům přenášeny (transportovány), v ovzduší probíhají také změny (konverze) jednotlivých druhů znečišťujících látek na jiné, někdy nebezpečnější než původní (Kurfőrst, 1982). Soubor procesů, které prodělávají emise při přenosu (transferu) v ovzduší se nazývají transmise. Obsah znečišťujících látek v ovzduší (imise) v těch místech zemské atmosféry, v nichž jsou příjemci vystaveni účinků znečištěného ovzduší, je rozhodující pro míru působení. Dá se říci, že mírou znečišťování ovzduší je množství emisí a mírou znečištění je množství imisí jednotlivých znečišťujících látek. Následky znečišťování ovzduší jsou jeho negativní účinky na zdraví, popř. na pohodu lidí, na živé organismy nebo na neživé objekty.

2.4. Emise Emise jsou látky znečišťující ovzduší v tom místě, kde se ze zdroje dostávají do ovzduší. Jsou charakterizovány buď koncentrací určité látky, zpravidla mg.m-3, nebo jejím množstvím emitovaným za určitou časovou jednotku, např. g.s-1, kg.h-1, u velkých zdrojů často v tunách za rok. Složení emisí je velmi různorodé podle charakteru. Zdroje emisí jsou různorodé, může jít o stabilní zdroje, jako např. domácí topeniště, tepelné elektrárny, hutní provozy i chemické podniky a nebo o zdroje mobilní motorová vozidla i železniční dopravu. Významné pro kvalitu ovzduší jsou i přirozené zdroje. Hlavními složkami emisí ze stabilních zdrojů jsou především oxid uhličitý, oxidy síry, dusíku, flurovodík, chlorovodík, velké množství různých organických sloučenin. Jde-li o spalovací procesy, kromě popílku a vodní páry z hutních provozů jsou to opět prachy, oxidy síry, fluorovodík atd. V době kulminace emisí SO2 v České republice v polovině osmdesátých let bylo dosaženo hodnot 2,3 milionů tun SO2 za rok. Emise z mobilních zdrojů (Tab.IV) obsahují řadu organických sloučenin (především uhlovodíků), oxid uhelnatý, oxid uhličitý, oxidy dusíku, popř. i oxid siřičitý.

16

Na znečištění ovzduší se nejvíce podílí silniční doprava, která produkuje 83 - 94% škodlivých emisí z dopravy. Dopravně zatížené křižovatky ve městech vykazují také vysokou intenzitu hluku kolem 90 dB i více. Složení emisí z letecké dopravy je podobné emisím ze silniční dopravy. I když dochází k lepšímu spalování, v přepočtu na jednu přepravovanou osobu nejsou výsledky nijak povzbudivé. Zplodiny proudových motorů nadzvukových letadel reagují ve vysokých vrstvách atmosféry s ozónem. Částečky obsažené ve výfukových plynech jsou účinnými kondenzačními jádry. U železniční dopravy se používáním motorové nafty vypouští nejvíce SO2 a prachových částic – přes 10%. Vztah železniční dopravy k životnímu prostředí lze však charakterizovat jako ekologicky a energeticky velmi vhodný druh dopravy. Podle evropských statistik činí poměr spotřeby energie na železnici k silniční dopravě asi 1:6 a k letecké dopravě 1:17. Je ovšem fakt, že i železniční doprava svým provozem určité škody životnímu prostředí způsobuje, jsou však 10 až 100 krát nižší než škody, které by vznikly, kdyby současné přepravní výkony železnice přebrala doprava silniční (Prudík, 2000). Z přírodních zdrojů se do ovzduší dostávají z půdy oxid uhličitý, sirovodík, čpavek, organické sloučeniny, ze zamokřených půd ve větším množství metan, dále pohybem vzduchu i tuhé částice, z vodních ploch kromě páry i soli (salt spray u moře), z vegetace kromě prachu, pylu i významná množství organických sloučenin, především terpenů.

IV: Množství emisí v ČR v dopravě mezi roky 1990 až 1994 (v tisících tunách), (Moldan, 1990) Rok

1990

1991

1992

1993

1994

CO2

7 333

5 974

6 877

6 762

7 033

NOx

167

134

144

134

133

CO

288

231

273

253

237

CxHY

22

17

19

18

17

SO2

5

4

4

4

4

Pb

0,4

0,35

0,25

0,22

0,21

Prach

7,8

6

5,7

5,1

4,5

17

2.4.1. Automobily a čistota ovzduší Na základě výsledků z několikaletých celosvětových průzkumů, jsou městská ovzduší, znečistěné převážně automobilovou dopravou, to je důvodem každoročního úmrtí tisíců obyvatel těchto měst. V naší republice se naopak chlubíme tím, že kvalita ovzduší se za posledních deset let výrazně zlepšila. Ubylo totiž exhalátů ze zrušených továren a došlo k odsíření většiny elektrárenských a teplárenských zdrojů. Monitorování je ale zavádějící. Za posledních deset let se ovzduší v ČR na jedné straně jako celek velmi prudce zlepšilo, na druhé straně se ale zhoršilo, a to především ve velkých městech zejména kvůli nárůstu automobilové dopravy. Problém s výfukovými plyny je u nás horší než jinde i proto, že zde jezdí mnoho starých aut, která nesplňují současné světové ekologické normy. V západní Evropě a USA automobily ekologické normy plní. Nicméně ani to nestačí. Provoz aut je podstatně čistší než před třiceti lety, ale skutečným problémem je, že stále produkují třetinu znečištění v celé zemi, protože jich řídíme pětkrát více než tehdy. To má také za následek výrazný nárůst alergických onemocnění dětí (hlavně dětské astma). Obyvatele měst, ve kterých výrazně vzrostl počet denně projíždějících osobních i nákladních vozidel, ohrožuje přízemní ozon. Situace je kritická hlavně během teplých, slunečních letních dnů. V celé České republice během uplynulých deseti let houstla osobní automobilová doprava velmi rychle, jde o rekordní nárůst v rámci celého světa. Zdravotní efekty, způsobené zvýšenými koncentracemi výfukových plynů jsou přitom alarmující. V ČR ještě dlouho potrvá, než si uvědomíme, jak je sobecké používat auto tam, kde to není nutné. Zatímco ve Francii, Německu a dalších západních státech jezdí velké množství občanů do práce na kole a při použití vozu se dbá na jeho vytíženost, bylo zjištěno, že při průjezdu Prahou je ve více než 70 % osobních vozů pouze jediný pasažér, kterým je pochopitelně řidič. Zavedení těchto norem je o to více urgentní, pokud srovnáme kvalitu vozového parku v západní Evropě a v ČR, kde se podle údajů z konce loňského roku pohybuje průměrný věk automobilů okolo 13,72 roku. Cesta z bludného kruhu vede pouze přes podporu hromadné dopravy a dopravních systémů našich velkých měst, které především musí vymýtit tranzitní dopravu.

18

Spalovací motory znečišťují ovzduší zejména oxidy dusíku, oxidem uhelnatým, uhličitým, polycyklickými aromatickými uhlovodíky, aldehydy, olovem a prachovými částmi. Průměrné auto vypustí ročně asi 1 tunu spalin, které obsahují asi tisíc jedovatých chemických sloučenin. Znečištěné ovzduší v blízkosti frekventovaných komunikací přináší vedle škodlivin přímo z vozidel i další rizika v podobě tzv. druhotných směsí, které vznikají v ovzduší vlivem slunečního záření. Jsou to velmi dráždivé látky – ozón, formyly a peroxidy. Tento typ znečištění se označuje podle místa kde nejdříve dosáhl hrozivých rozměrů Většina automobilů dnes používá katalyzátory, ty jsou účinné ale pro průměrné městské auto nepomohou – motory se nestačí rozehřát. Přínosy katalyzátorů instalovaných u jednotlivých vozidel jsou eliminovány nárůstem dopravy.

3: Celkový výkon dopravy v ČR za období 1995 – 2004.

Zdroj dat: Ministerstvo dopravy ČR

Při

spalování

v motorech

vznikají

i

bez katalyzátorů.

19

toxické

dioxiny,

zejména

u

vozidel

V rámci ochrany životního prostředí je nutno emise odstranit nebo alespoň omezit, ale vzhledem k různorodosti látek v emisích i zdrojů emisí je možné podchytit jen malou část. Proto je zájem udržet a regulovat alespoň ty, které se dostávají do atmosféry v největším množství a jsou nejnebezpečnější. U větších zdrojů je dána povinnost snižovat množství alespoň hlavních složek emisí, popřípadě jejich množství odvodit z bilancí. V mezinárodním měřítku byla jako první přijata dohoda o snížení emisí oxidu siřičitého. Následovaly dohody o kontrole emisí oxidu dusíku, freonů, těkavých organických látek a oxidu uhličitého. Specifické problémy jsou spojeny s emisemi radioaktivních látek.

2.4.2. Dálkový přenos emisí Přenos znečištění ovzduší na velké vzdálenosti je složitý nestacionární proces, který se uskutečňuje v prostoru rozměrů až několik tisíc kilometrů a v čase několika dní. Množství přenesených exhalátů je podmíněno velikostí jejich emisí, výškou komínů a významně je ovlivněno celou řadou meteorologických a atmosféricko-chemických činitelů včetně vlastností povrchu, nad kterým se přenos uskutečňuje. Znečištění ovzduší není omezeno jen na hranice jednotlivých států. V roce 1979 došlo k uzavření mnohostranné mezinárodní „Úmluvy o dálkovém přenosu znečištění ovzduší a jeho přenosu přes hranice státu“ (Moldan, 1990).

2.4.3.Opatření vedoucí k omezení emisí 2.4.3.1. Primární (přímá) Tato opatření je nutné zvažovat při projektování a výstavbě nových zdrojů emisí, protože pozdější opatření nejsou technicky ani ekonomicky jednoduchou záležitostí. Technická opatření na zdrojích znečišťování ovzduší jsou klíčovým problémem ochrany ovzduší, neboť na nich závisí možnosti omezení vzniku znečišťujících látek na zdrojích. Jsou to všechna realizovatelná opatření, úpravy a zařízení u zdrojů surovin a výrobních procesů, které mají za následek snížení znečišťování ovzduší (Kurfürst, 1982).

20

Kurfürst (1982) dále udává tři hlavní typy opatření: 1.

Minimalizace množství emisí (technologická a technická opatření)

a) trvalé změny časové: – změna technologie výroby, – instalace zařízení k omezení emisí nebo výměna za zařízení o vyšší účinnosti než původní. b) trvalé nebo kratkodobé změny časové: – změna kvality palivové nebo surovinové základny zdroje, – optimální vedení spalovacího nebo technologického procesu, – zvyšování doby využití a udržování trvale správné funkce zařízení k omezení emisí, – omezení výkonu nebo dočasné zastavení provozu při nepříznivých situacích. 2.

Lokalizace (umístění) zdroje (územně technická opatření)

změny místní (přesuny zdrojů) vzhledem k surovinovým, dopravním, topografickým, demografickým, politickým a jiným podmínkám: a) možnost lokalizace zdroje – neomezená v rámci země, státu, – omezená oblastně (v okrese nebo v kraji), – omezená místně (v městě, v městském obvodě, v sídlišti, v průmyslové aglomeraci apod.).

b) se dvěma možnými protichůdnými záměry: – přesun (vymístění) zdroje z nadměrně znečišťovaného území, – přesun (vymístění) zdroje z chráněné (minimálně znečišťované oblasti). 3.

Výška komína (ovlivnění rozptylu)

změny místní (ředění) omezeny podmínkami: – technickými možnostmi stavby komínů (dnes do 300 m), – okolní zástavbou nebo místními podmínkami (topografickými), – bezpečnostním omezením (např. leteckou dopravou), – mezinárodními dohodami a závazky.

21

Technická zařízení k omezování emisí Možná opatření vedoucí ke snižování emisí na zdrojích se týkají buď změn surovin nebo technologického procesu, nebo jde o technické zařízení sloužící k odlučování, zachycování nebo likvidaci znečišťujících látek.

Odlučování částečkových znečišťujících látek Částečkové znečišťující látky (tj. látky tuhého a kapalného skupenství) se zachycují v odlučovacích zařízeních. K odlučování se využívá především fyzikálního jevu založeného na rozdílu tří řádů mezi měrnou hmotností čistého plynu (0,6 – 1,4 kg. m-3) a měrnou hmotností odlučované příměsi (900 – 3500 kg. m-3) (Kurfürst, 1982).

Hlavní druhy odlučovačů jsou: – suché aeromechanické odlučovače - řadíme sem jednodušší usazovací komory, využívající sílu zemské tíže, prašníky a žaluziové odlučovače využívající setrvačné síly a rotační odlučovače využívající odstředivé síly, – mokré aeromechanické odlučovače - využívají kromě zmíněných fyzikálních jevů navíc zachycení znečišťujících příměsi ve vodní cloně nebo v kapičkách vody řádově větších průměrů a hmotností než původní příměs, které lze snadněji zachytit, – elektrostatické odlučovače - k odloučení tuhé příměsi z plynu se používá síla elektrostatického pole, – látkové filtry - nejznámější použití látkových filtrů je ve vysavačích prachu. Zachycený prach z látky je do sběrače odváděn po periodickém pročištění (obvykle profouknutí vzduchem, promáčknutí nebo oklepání) látky.

Zachycování a likvidace plynných znečišťujících látek K zachycování nebo likvidaci plynných znečišťujících látek se využívají chemické a fyzikálně chemické principy.

22

Hlavní způsoby jsou: – absorpce - provádí se pohlcováním plynu ve vhodní kapalině v absorbérech, – adsorpce - vázání plynu na povrchu vhodné kapaliny nebo tuhé látky, – termická oxidace (spalování plamenem) - používá se pro hořlavé znečišťující látky (uhlovodíky a jiné organické látky), – katalytická oxidace nebo redukce - převedení znečišťující látky chemickou reakcí za použití vhodného katalyzátoru na látku hygienicky nezávadnou nebo méně závadnou.

2.4.3.2. Sekundární (nepřímá) Jsou to všechny druhy administrativních opatření, která vytvářejí motivaci, popř.nátlak na použití a využití všech prostředků sloužících k omezování emisí (Kurfürst, 1982). Patří sem: 1) Opatření legislativní a správní – zákony, prováděcí předpisy a nařízení, vládní usnesení, vyhlášky, směrnice a normy. 2) Opatření organizační - řízení ochrany ovzduší, inspekce a kontrola zdrojů znečišťování ovzduší, sledování a kontrola množství a druhů emisí, sankce a ekonomická stimulace, dotace, asanační opatření, zvýhodnění obyvatel postižených oblastí, vyhlášení oblasti zvláštní ochrany, řízená distribuce paliv podle zatížení jednotlivých oblastí, prognózní, signální a regulační systémy v době nepříznivých meteorologických podmínek v oblastech s vysokým stupněm znečištění apod. 3) Opatření koncepční - programy ochrany ovzduší, koncepce, střednědobé a dlouhodobé prognózy, plány a celková strategie ochrany ovzduší, –

řízení technického rozvoje - vědy, výzkumu a vývoje, inovace a racionalizace,

–

odborná výchova,

–

informace technické a širší veřejnosti,

–

ekonomické otázky- náklady a škody, hodnocení účinnosti opatření,

–

ekologické vazby na navazující složky prostředí- voda, půda, prostředí.

23

2.4.3.3. Samočisticí schopnost ovzduší Z hlediska účinnosti ochrany je musíme chápat jako opatření doplňující, která nemají rozhodující význam pro čistotu ovzduší, ale přesto jsou prospěšná a pro celkové ozdravění prostředí jsou prospěšná (Volný, 1989). Samočisticí schopnost závisí na těchto faktorech: 1) konfigurace terénu. 2) meteorologické faktory (tlak, teplota, rychlost a směr větru, teplotní gradient, srážky). 3) fyzikálně chemické vlastnosti škodliviny (teplota, vlhkost, hmotnost). 4) vegetace (ovlivňování turbulence, adsorpce, absorpce).

2.5. Imise Imise jsou látky znečišťující ovzduší, které se vyskytují v blízkosti příjemce, tedy člověka, rostliny, živočicha, stavební konstrukce apod. Imise mohou zahrnovat plynné, tuhé a kapalné fáze, mají charakteristické chemické složení, koncentraci jednotlivých složek a trvání této koncentrace. Běžně se měří koncentrace oxidu siřičitého, oxidů dusíku, tuhého aerosolu, ozónu, oxidu uhelnatého, těkavých organických látek, čpavku a dalších podle významu určité složky znečištění nebo podle charakteru zatížení lokality. Ve starších sledováních se často zjišťovala míra sorpce určité složky (zejména oxidu siřičitého) povrchem sorpční kapaliny nebo jiného povrchu. V současné době se zjišťuje váhové nebo objemové množství určité látky (sloučeniny) v určitém objemu vzduchu. Analyzátory umožňují měřit velmi nízké koncentrace v krátkých intervalech (od několika sekund), výsledky se zaznamenávají a dále zpracovávají. Koncentrace se vyjadřují většinou v µg.m-3 nebo objemově

v ppm (1.10-6) nebo v ppb (1.10-9).

Pro nejdůležitější znečišťující látky jsou stanoveny nejvyšší přípustné koncentrace (NPK) za určitou dobu působení. NPK je koncentrace určité látky v ovzduší, která nevyvolává prokazatelné patologické změny u člověka, popř. u jiných organismů a v biocenóze.

24

2.5.1 Imise tuhé Tuhé imise mají velmi pestré složení i působení na živou přírodu. V přirozených podmínkách jsou v nich obsaženy převážně organické látky. V tuhých imisích vzniklých z lidské činnosti převažují minerální složky. Největší podíl zde má popílek, dále imise z průmyslu stavebních hmot a z hutní výroby. Látky obsažené v tuhých imisích ovlivňují v ovzduší průnik záření k povrchu a jako tzv. polétavý prach (PM10, resp. PM2,5) se jejich nejjemnější části dostávají do plic. Nepříznivé působení mohou zhoršit i plynné částice adsorbované na jejich povrchu. Tuhé imise se usazují na povrchu asimilačních orgánů rostlin a omezují přístup záření, mohou ale také přímo působit na asimilační orgány (např. cementárenský prach) a ovlivňují půdní chemismus. Zejména tzv. alkalické imise (cementárenský, vápenný, magnezitový prach) mohou ovlivnit půdní chemismus velmi výrazně. Dalším rizikem jsou stopové prvky, které jsou v imisích obsaženy. Jde o obsah těžkých kovů (olova, chrómu, kadmia, niklu) a jiných rizikových prvků (arsen), organických látek obsažených nebo adsorbovaných na tuhé částice (zejména polycyklické aromatické uhlovodíky). V krajních případech mohou tuhé imise úplně narušit půdní úrodnost.

2.5.2. Imise kapalné Kapalné imise vznikají rozpouštěním plynných nebo tuhých složek znečištění ovzduší v atmosférických srážkách. Významné jsou zejména v horizontálních srážkách v horských oblastech. Na lokalitách vzdálených od zdrojů znečištění mohou být hlavní příčinou poškození lesních porostů – sloučeniny síry, dusíku, peroxidy.

2.5.3. Imise plynné Plynné imise jsou z hlediska vlivu na přírodu rozhodující složkou změn ve složení ovzduší. Hlavní sledované plynné sloučeniny v imisích jsou oxid uhličitý, oxid uhelnatý, oxid siřičitý, oxidy dusíku, ozón, fluorovodík, chlor, fluor, sirovodík, halogeny a jejich anorganické sloučeniny, čpavek a jiné plynné organické sloučeniny. Působení jednotlivých složek plynných imisí je do značné míry specifické, tyto složky ovlivňují procesy v přírodě, ekosystémech, ve vegetaci i v organismech odlišně.

25

Například oxid uhličitý kromě přímého – spíše kladného – vlivu na rostliny má i vliv na globální procesy v atmosféře (oteplování), oxidy dusíku a síry mimo přímý vliv na rostliny přispívají k okyselení půd formou kyselých dešťů, apod.

2.5.4. Limitní hodnoty pro ochranu zdraví podle nařízení vlády ČR

Nové limitní hodnoty z nařízení vlády č. 350/2002 Sb., v platném znění (novela 429/2005 Sb.), kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší, jsou uvedeny spolu s příslušnými mezemi tolerance v následující tabulce V jakožto cílové a dlouhodobé imisní limity pro ochranu zdraví od roku 2005. Zřejmý je pokračující trend snižování imisních limitů. Mez tolerance je procento imisního limitu, nebo část jeho absolutní hodnoty, o které může být imisní limit překročen. Tato hodnota se pravidelně v po sobě následujících rocích snižuje až k nulové hodnotě.

V: Imisní limity pro ochranu zdraví platné od roku 2005 (Klvač, 1996). Hodnota imisního Znečišťují Doba cí látka průměrování limitu-3 [µg.m ] LV 1 hod. 350 SO2 24 hod. 125 1 hod. 200 NO2 kalendářní rok 40 kalendářní rok 0,5 Pb max. denní 8h CO klouzavý 10 000 průměr

Maximální tolerovaný počet překročení za kalendářní rok

26

Mez tolerance Termín [µg.m-3] dosažení MT LV 2005 2006

24 3 18 — —

— — 50 10 —

— — 40 8 —

—

—

—

— — 1.1.2010 1.1.2010 — —

2.6. Oxidy dusíku (NOx) Jde o různá chemická spojení kyslíku s dusíkem. Mezi oxidy dusíku nacházející se v ovzduší patří: – oxid dusný (N2O) - je relativně málo reaktivní bezbarvý plyn s narkotickými účinky (rajský plyn). V souvislosti se znečištěním ovzduší je málo významný. – oxid dusnatý (NO) - bezbarvý nestabilní plyn, který se ve vzduchu oxiduje na NO2. Má přímý vliv na centrální nervovou soustavu, při delší expozici se projevuje zřetelná cyanóza postiženého. – oxid dusičitý (NO2) - červenohnědý plyn s výraznými dráždivými účinky. Je produkován jako primární nebo sekundární emise v průběhu spalovacích procesů. V mnoha zemích je asi 50% produkováno motorovými vozidly a proto jsou koncentrace vyšší na rušných ulicích měst než ve venkovských oblastech. Koncentrace NO2 výrazně kolísají během dne s typickými vrcholy během ranních a večerních dopravních špiček. Když je chladné počasí, mohou být koncentrace ještě vyšší, protože dochází k zadržení škodlivin v přízemních vrstvách vlhkého vzduchu. Tyto epizody zvýšené koncentrace NO2 nejsou odrazem změn pokud jde o zdroje, ale změn v rozptylu škodlivých látek Oxidy dusíku vznikají při spalovacích procesech, kdy za vysokých tlaků a teplot kolem tisíce stupňů je oxidován atmosférický dusík. V menším rozsahu vznikají také při spalování organických látek. Hlavními emitenty jsou energetické závody a dopravní prostředky. Na rostlinách se NOx projevují tvorbou šedozelených skvrn na listech, které se později mění na žlutobílé až hnědočervené. K chronickému poškození vedou i nízké koncentrace NOx. Působení na rostliny: hodnota trvalého poškození 0,8 mg g. m-3 zástava biosyntézy (růstu) 0,4 mg g. m-3 Ve vzduchu se oxidy dusíku mohou spojovat s vodou a tvořit HNO3 a podílet se tak na vzniku kyselých srážek (Klvač, 1996).

27

2.6.1 Imisní limity pro oxid dusičitý (NO2) a oxidy dusíku (NOX) Hodnoty imisních limitů jsou vyjádřeny v µg.m-3 a vztahují se na standardní podmínky – objem přepočtený na teplotu 293,15 K a atmosférický tlak 1013,25 hPa.

VI: Imisní limity pro oxid dusičitý (NO2) a oxidy dusíku (NOX)

(www.chmu.cz)

Účel

Parametr/

Hodnota imisního

Mez

Datum,do něhož

vyhlášení

Doba

limitu

tolerance

musí být limit splněn

průměrování µg.m-3

NO2, 80

µg.m-3

Ochrana

Aritmetický

200

zdraví lidí

průměr/1h

nesmí být překročea (40%) *

1.1.2010

více než 18krát za kalendářní rok Ochrana

Aritmetický

zdraví lidí

průměr/

40 µg.m-3 NO2

16

µg.m-3

1.1.2010

(40%) *

Kalendářní rok Ochrana

Aritmetický

30 µg.m-3 NOx

-

Ode dne nabytí účinnosti tohoto

ekosystémů průměr/ Kalendářní rok

nařízení

Poznámka: * mez tolerance se bude od 1.ledna 2003 snižovat tak, aby dosáhla 1. ledna 2010 nulové hodnoty. V letech 2003 až 2009 budou meze tolerance následující VII: Časový vývoj imisních limitůpro období 2003 – 2009 2003

2004

2005

2006

2007

(www.chmu.cz) 2008

Pro 1 70 µg.m-3 60 µg.m-3 50 µg.m-3 40 µg.m-3 30 µg.m-3 20 µg.m-3

2009 10µg.m-3

hodinu Pro 1 14 µg.m-3 12 µg.m-3 10 µg.m-3 8 µg.m-3 rok

28

6 µg.m-3

4 µg.m-3

2 µg.m-3

2.6.2.Vliv na člověka Oxid dusičitý je dráždivý plyn a expozice k vysokým koncentracím vede k zúžení dýchacích cest, a to jak u astmatických, tak i neastmatických jedinců. Astmatici jsou k působení NO2 citlivější než ostatní lidé a expozice koncentracím okolo 560 µg. m-3 po 30 minut již může vyvolat změny plicních funkcí. U neastmatických osob by bylo k vyvolání těchto změn potřeba expozice koncentraci 1800 µg. m-3 .

3. VLIV IMISÍ NA KRAJIMU A JEJÍ SLOŽKY

3.1. Vliv imisí na krajinné systémy Pro posouzení účinku imisního vlivu jsou důležité zejména tyto charakteristiky:


Druh, rozsah a intenzita imisního vlivu:

Skladba imisí a jejich množství je dostatečně sledována. Tyto poznatky jsou porovnávány s nejvyššími přípustnými koncentracemi. Předmětem sledování je také rozsah působení, tj.velikost území zasaženého imisemi. Menší postižená plocha se rychleji obnoví do původního stavu díky přilehlým ekosystémům. Velkoplošné znečištění má za následek postupnou přeměnu a někdy i zničení celé populace citlivých druhů, které se nedovedou rychleji obnovit ze vzdálených nedotčených lokalit.


Prostředí, ve kterém působí imisní vliv:

Důležité jsou jak podmínky a činitelé prostředí biotického, tak abiotického.


Doba, kdy imise působí:

Jednorázový krátkodobý intenzivní vliv má většinou menší dopad na životní prostředí než dlouhodobé nebo opakované působení, i když toto působení má malou intenzitu. Způsobí sice pozvolnou, ale trvale patrnou změnu v celém systému.


Souběh několika imisí:

Jestliže se střetne několik složek průmyslových imisí, nikdy nedojde k součtu působení jednotlivých sloučenin. Některé účinky se vzájemně oslabují nebo ruší, jiné naopak zesilují a znásobují (Klvač, 1996).

29

3.2. Vliv znečištěného ovzduší na zdraví obyvatel Spalovací procesy v průmyslu i v domácnostech, výfukové plyny motorových vozidel a jedovaté plyny, dýmy, výpary z chemických provozů neustále zanášejí do ovzduší prach, popílek, jedovaté plyny (CO, SO2, NOx atd), jedovaté a karcinogenní uhlovodíky a mnoho dalších chemických škodlivin. Obsah těchto znečištěnin v ovzduší narůstá zvláště v místech hustě osídlených, s vysoce rozvinutým průmyslem a dopravou. Do obrovských rozměrů může v takových místech znečištění ovzduší narůst za určitých meteorologických situacích (bezvětří, teplotní inverze), kdy exhalace nejsou odváděny a rozptylovány větrem a stoupavými proudy a koncentrace škodlivin stoupá. Za takových podmínek došlo v některých městech v zahraničí k hromadným onemocněním a úmrtím stovek a tisíců lidí, zejména malých dětí a nemocných starých osob (Donorra 19485900 onemocnění, Londýn 1952- 4000 úmrtí). Všeobecně se projevujícím účinkem znečištění městského ovzduší je dráždění sliznic dýchacích cest, jejich akutní i chronické záněty. Ve zdravotních statistikách se tedy projevuje vyšším výskytem infekcí dýchacího ústrojí, chronických zánětů průdušek a zápalů plic. U dětí je prokázán i nepříznivý účinek znečištěného ovzduší na tvorbu červeného krevního barviva a na rychlost vývoje orgánů a tkání. Lidský organismus nemá pro většinu synteticky vyrobených chemických látek vývojově vypracovaný mechanismus na jejich zneškodňování a vyloučení z těla. Některé takové látky se mohou v těle hromadit, např. v kostech nebo tukové tkáni. Některé vyvolávají akutní i chronické otravy, postihující různé orgány i systémy. U některých látek je prokázán karcinogenní účinek (polycyklické aromatické uhlovodíky v cigaretovém kouři, nitrosaminy, chróm, nikl atd.). Mnohé látky mají též účinek mutagenní, tj. vyvolávající mutace v zárodečných buňkách a tím potomstvo z nich narozené. Některé chemické látky, jestliže proniknou do těla těhotné ženy, mohou poškodit vyvíjející se plod (např. metylrtuť). Chemizace současného životního prostředí vede k narůstání výskytu alergií. K nejčastějším alergickým onemocněním patří tzv. senná rýma, kopřivky a průduškové astma.

30

K významným fyzikálním škodlivinám patří hluk, vibrace a různé druhy zdravotně škodlivého záření. Nadměrný hluk způsobuje neurotizaci, rušení spánku a různé vegetativní poruchy, při vyšších úrovních pak přímo poškozuje sluch. Vibrace se uplatňují zejména v pracovním prostředí a narušují vegetativní rovnováhu. Stále častěji je

člověk

vystavován

různým

typům

ionizujícího

záření

(např.rentgen)

a

vysokofrekvenčnímu záření (např. bezdrátové spojení, radiolokace) (Císař, 1987).

3.3. Vliv znečištěného ovzduší na rostliny

Reakce rostlin na vliv hlavních složek znečištěného ovzduší má mnoho společných rysů. Tato reakce může probíhat na třech kvalitativních úrovních: – latentní poškození (nevyvolává vnější příznaky), – chronické poškození - probíhá poměrně pomalu. Vlastní charakteristické příznaky jsou především: úbytek chlorofylu a změny ve zbarvení listů, změny jejich velikostí a předčasný opad. U jehličnanů způsobuje především opad starších ročníků jehličí, – akutní poškození – vzniká většinou jen za optimálních podmínek pro životní procesy rostlin, tj. intenzivní asimilace při spolupůsobení značně vysokých koncentrací škodlivin). Pro vznik poškození pak stačí poměrně krátká doba vlivu několika hodin, popřípadě i desítek minut při velmi vysokých koncentracích. Akutní poškození se projeví velmi rychle, nejpozději po několika hodinách a vnějšími příznaky jsou: úplná destrukce chlorofylu, úplné zhroucení listových pletiv buď celého listu nebo jeho části. Odumřelé listy opadávají nebo opadávají jejich části.V našich podmínkách se akutní poškození projevilo ve větším rozsahu v Podkrušnohoří v podzimních měsících roku 1980 . Oxid siřičitý přijímá rostlina hlavně průduchy při fotosyntéze. Toxicita oxidu siřičitého je zřejmě podmíněna oxidoredukčními vlastnostmi a nověji se přisuzuje působení kyselosti. Oxid siřičitý způsobuje narušení fotosyntézy i respiračních procesů rostliny.

31

Fluor přijímají rostliny asimilačními orgány a to mnohem intenzivněji než oxid siřičitý. Působení fluorovodíku se projevuje hlavně na změně fotosyntézy i respirace a to dokonce bez viditelného poškození. Při vyšších koncentracích dochází k viditelným změnám na asimilačních orgánech. Menší intenzita poškození se projevuje mramorováním listů a jejich kroucením. Vyšší obsah fluorovodíku v ovzduší způsobuje nekrózy nejdříve na okrajích listů s postupným šířením dovnitř. Poškozené části listů často opadávají. Tuhé imise vytvářejí povlak na asimilačních orgánech a tím omezují přístup světla, ucpávají průduchy, listy se přehřívají zvýšenou adsorpcí tepelné energie, poškozují mechanicky povrch čepele, příp. chemicky, jestliže obsahují leptavé látky. Část imisí se může dostat i do asimilačních orgánů. Přímé působení netoxických tuhých imisí se v konečném efektu projevuje snížením tvorby biomasy.

32

4. LEGISLATIVA V OCHRANĚ OVZDUŠÍ

4.1. Legislativa ČR v ochraně ovzduší ▪ zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů (zákon o ovzduší) ve znění pozdějších změn a doplňků. ▪ vyhláška MŽP ČR č. 355/2002 Sb., kterou se stanoví emisní limity a další podmínky provozování ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší emitujících těkavé organické látky z procesů aplikujících organická rozpouštědla a ze skladování a distribuce benzinu. ▪ vyhláška MŽP ČR č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, obecné emisní limity, způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek, tmavosti kouře, přípustné míry obtěžování zápachem a intenzity pachů, podmínky autorizace osob, požadavky na vedení provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší a podmínky jejich uplatňování. ▪ vyhláška MŽP ČR č. 357/2002 Sb., kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší. ▪ vyhláška MŽP ČR č. 358/2002 Sb., kterou se stanoví podmínky ochrany ozónové vrstvy Země. ▪ nařízení vlády č. 350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší. ▪ nařízení vlády č. 351/2002 Sb., kterým se stanoví závazné emisní stropy pro některé látky znečišťující ovzduší a způsob přípravy a provádění emisních inventur a emisních projekcí. ▪ nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší. ▪ nařízení vlády č. 354/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky pro spalování odpadu. Předpisy jsou zaměřeny na postižení příčin emisí znečišťujících látek, přičemž jsou stanoveny povinnosti provozovatelů dodržovat emisní a imisní limity, sledovat provoz a stav zdrojů ve vztahu k emisím znečišťujících látek, používat nejlepší dostupné technologie s přihlédnutím k přiměřenosti nákladů atd.

33

4.2. Legislativa EU v ochraně ovzduší
rozhodnutí o EPER: ,, Rozhodnutí Komise 2000/479/ES, o vytvoření Evropského registru emisí znečisťujících látek podle článku 15 směrnice Rady 96/61/ES o integrované prevenci a omezování znečištění (IPPC)“.
nařízení o E-PRTR: ,, Nařízení o E-PRTR, které se týká zřízení Evropského registru vypouštění a přenosů znečisťujících látek“.

4.3. Mezinárodní dokumenty


Montrealský protokol: „Montrealský protokol o látkách poškozujících ozónovou

vrstvu Země“.


Stockholmská

úmluva:

„Stockholmská

úmluva

o persistentních

organických

polutantech“.


CLRTAP: „Úmluva o dálkovém přeshraničním znečišťování ovzduší“ a související

protokoly.


UNFCCC – Kyóto: „Rámcová úmluva organizace spojených národů o změně klimatu“

a související „Kyótský Protokol“.

34

5. NĚKTERÉ KLIMATICKÉ FAKTORY ÚZEMÍ MĚSTA BRNA 5.1. Geografická charakteristika Města Brna Město Brno leží v centrální části Evropy a je druhým největším městem ČR. Považováno též za centrum Moravy. Brno leží na jihovýchodních svazích Brněnské vrchoviny, Moravského krasu a jeho jižní část již přechází do roviny výběžků Dyjskosvrateckého úvalu. Na západ od Brna leží Českomoravská vrchovina, která stojí v cestě severozápadním a západním větrům, které obecně převládají. Značná část Brna má zvlněný reliéf, který hraje důležitou roli v procesu vytváření místního klimatu. Zvláště důležitou úlohu hraje v uzavřených údolích a kotlinách, kde má nepříznivý vliv na tvorbu teplotních inverzí a mlh. Otevřená široká údolí přecházejí na jihu v rovinu, která navazuje na bývalé okresy Břeclav a Znojmo. Mapa. 1

Mapa ČR s vyznačením regionu

(www.mapy.cz)

5.2. Klimatická charakteristika Brna Průměrná roční teplota vzduchu se pohybuje (měřeno na několika stanicích ve městě) v rozmezí 8,7 až 9,9 0C (Schınstein, Schırner 1996 ), přičemž pro Brno se uvádí jako normálová hodnota 8,7 0C ( Brno – Tuřany). Průměrná teplota nejchladnějšího měsíce v roce v lednu je –2,5 0C a nejteplejším měsícem v roce je červenec s teplotou +18,5 0C. Roční srážkový úhrn je 490,1mm (Brno – Tuřany – normálová hodnota uváděná pro Brno). Srážky hrají významnou roli při vymývání atmosféry a jejich pevná i kapalná frakce má nezastupitelnou roli při regeneraci přízemní vrstvy atmosféry, což se ale negativně projevuje na jejich kvalitě a chemismu.

35

Směr a rychlost větrů jsou dominujícími meteorologickými charakteristikami, které mají rozhodující podíl na stabilitě přízemní vrstvy atmosféry a na transportu cizorodých látek obsažených v troposféře. Podílí se na difúzi lokálního měřítka i na transportu škodlivin globálního charakteru. Z větrné růžice pro lokalitu Brno je patrné, že převládající proudění přichází ze severozápadního směru (17,25 %) (Schönstein, Schörner, 1996). Celkově ze severozápadního kvadrantu dochází k přísunu 33,5 % vzduchových hmot. Druhým převládajícím směrem je proudění z východní hemisféry odkud vane 32,1 %, přičemž ze severovýchodu je to 11,07 %. Bezvětří je zastoupeno 17,05 % a je obdobím, kdy dochází k výraznému zhoršení rozptylových podmínek ve městě (Schönstein, Schörner, 1996). Mapa. 2 Jižní Morava

(www.mapy.cz)

36

6. ZÁVĚR A VÝSLEDKY

V bakalářské práci jsem se zabýval vyhodnocováním chodu NOx v Brně v letech 1996-2005. Zdrojem dat byly imisní monitorovací stanice umístěné na dvou významných brněnských křižovatkách. Vyhodnocení bylo provedeno pomocí grafů vyjadřujících trend chodu NOx v jednotlivých měsících a grafů vyjadřujících trend NOx v jednotlivých dnech a měsících. Všechny grafy byly vyhotoveny pro obě monitorované stanice. Přičemž data ze stanice PFMU mi byla poskytnuta pouze do roku 2003. Sledované stanice jsou od sebe sice vzdálené pouze asi 2 km vzdušnou čarou, přesto z grafů vyplývají rozdílné výsledky. Hodnoty ze stanice PFMU jsou, jak vyplývá z obrazové přílohy, přibližně dvojnásobné proti stanici BZA. Trend vývoje, i když má malou hodnotu spolehlivosti r = 0,13, je dán vztahem y = 0,0044x + 39,71. Pro PFMU je r = 0,2 a y = 0,0112x + 74,105. Nízká hodnota spolehlivosti je dána cyklickým chodem NOx během roku. Na křižovatce s plynulým provozem a otevřeným prostranstvím směrem do arboreta je trend

chodu

NOx

stagnující,

zatímco

hodnoty

pocházející

z analyzátoru

u Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity se v průběhu let zvyšují. Na této křižovatce je provoz hustší a vliv na zvýšení koncentrace má i okolní zástavba, která brání rozptylu škodlivin. Snad nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím imisní zátěž je počasí. Jeho vliv je zřejmý z grafů jednotlivých dnů, které vykazují výrazná maxima v zimních měsících a minima v letních měsících. V zimě je to dáno zhoršenými rozptylovými podmínkami. Z výsledků obou monitorovacích stanic vyplývá, že se imisní zátěž NOx v Brně nesnižuje, přestože podíl automobilů vybavených katalyzátorem roste. Důvodem je absolutní nárůst počtu automobilů ve sledovaném období asi o 20% (www.czso.cz).

37

7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ALTSHULLER, A. P.: Thermodynamic consideration in the interactions of NOx (and its oxyacids) in the atmosphere. Journal ofthe Air Pollution ControlAssociation, 1956, 6: s. 97100. BOROVSKIJ, Je. E.: Ozonovyj sloj zemli: problemy i prognozy. [Ozónová vrstva Země: problémy a prognózy]. Chimija v škole, 2000, no. 5, s. 4-12. CAMNER, P. & BAKKE, B.: Nose or mouth breathing? Environmental research, 1980, 21: s. 394-398. CÍSAŘ, V. Člověk a životní prostředí. 1: Státní pedagogické nakladatelství, 1987. 263. DEJMEK, J. - SELEVAN, S. G. - BENEŠ, I. - SOLANSKÝ, I. - ŠRÁM, R. J.: Expozice matky prachovým částicím v těhotenství a růst plodu ve dvou regionech s rozdílnou úrovní znečištěného o ovzduší. Časopis lékařů českých, 139, 2000, č. 6, s. 177-182. FILIPSKÝ, J.: Globální oteplování: mýtus, či vážná hrozba? EKO - ekologie a společnost, 11, 2000, č. 6, s. 22-24. HERZOG, H. - ELLIASSON, B. - KARSTAD, O.: Capturing Greenhouse Gases. (Zachytávání skleníkových plynů). Scientific American, 282, 2000, no. 2, s. 54-61. HAVLÍČEK, V. Agrometeroologie. 1: SZN, 1986. 264. KALMAZ, E.V. et al.: Effects of long-term low and moderate levels of carbon monoxide exposure on platelet counts of rabbits. Journal of environmental pathology and toxicology, 1980, 4: s. 351-358. KEITH, D. W. - PARSON, E. A.: A Breakthrough in Climate Change Policy? [Průlom v politice změny klimatu?]. Scientific American, 282, 2000, no. 2, s. 60-61. KRIŠTAL, N. F. - SANKOV, B. G.: Ekologija našej planety: sochranenije ozonovovo sloja stratosfery. [Ekologie naší planety: ochrana ozónové vrstvy atmosféry]. Chimija v škole, 2000, no. 6, s. 3-9.

38

KLVAČ, R.: Vliv plynofikace na imisní zátěž Blanska. DP 1996. VŠZ Brno 1996. 47s., 30 tab., 25 obr. KURFÜRST, J.: Zdroje znečištění ovzduší. Praha: SNZ, 1982. 153 s. ISBN 07-009-82. MOLDAN, M. Životní prostředí České Republiky. 1: ACADEMIA, 1990. 281 s. OBROUČKA, K.: Látky znečišťující ovzduší. VŠB-Technická univerzita, 1991, s. 73 ISBN 80-248-0011-X. PROVAZNÍK, K.: Atmosférické depozice. Zemědělec, odborný a stavovský týdeník, 12/2004, s. 15. PRUDÍK, J.: Vliv plynofikace na imisní zátěž Blanska. DP 2000. VŠZ Brno 2000. 46s., 18 tab., 18 grafů, 1 mapa SÁŇKA, M.: Monitoring zemědělské půdy a atmosférické depozice. Úroda, 11/1996, s. 13 – 14. SCHÖNSTEIN, R. – SCHÖRNER, G.: Ekologická a energetická analýza jižní Moravy. Závěrečná zpráva posudku „Ekologická a energetická analýza jižní Moravy. Sien – Brno: Magistrát města Brna a İstereichische Kommunakredit, 1996. VOLNÝ, S.: Ochrana a tvorba krajiny. 2. vydáno Brno: Vysoká škola zemědělská, 1989, s. 197.

(www.czso.cz). (www.mapy.cz) (www.chmu.cz) (www.mzp.cz)

39

PŘÍLOHY

40