CT 52 Technika prostředí
LS 2013
Vzduch, který dýcháme
5. Přednáška
Ing. Olga Rubinová, Ph.D. 1
Osnova předmětu týden
přednáška
1
Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního prostoru
2
Tepelná pohoda a rovnováha člověka
3
Vlhkost v budovách
4
Hodnocení tepelně vlhkostního mikroklimatu budov
5
Vzduch, který dýcháme
6
Hodnocení a zvyšování kvality vzduchu
7
Hygienické požadavky na pracovní prostředí
8
Energetická náročnost a legislativa ČR
9
ENB – vytápění a chlazení
10
ENB – osvětlení a teplá voda
11
ENB – větrání
12
Problematika nízkoenergetických budov
13
Další složky mikroklimatu budov
2
Základní druhy prostředí
MIKROKLIMA TOXICKÉ MIKROBIÁLNÍ AEROSOLOVÉ ODÉROVÉ
3
Příměsi ve vzduchu Odérové látky (odéry) jsou plynné látky v ovzduší, vnímané jako pachy (vůně nebo zápachy). Jsou anorganického nebo organického původu. Toxické plyny mohou být organické i anorganické. I odérové látky mohou být toxické a naopak některé toxické látky mohou být zcela bez zápachu. Aerosolové mikroklima vytváří pevný a kapalný aerosol v interiéru budovy, který má bezprostřední vztah k čistotě vzduchu. Pevný aerosol se označuje běžně jako prach, je organického nebo anorganického původu. Mikroby jsou bakterie, viry, plísně a jejich spóry a další mikrobiologické objekty vyskytující se ve vzduchu (odtud také aeromikroby). Vznik: • přenos z venkovního prostředí • přímo uvnitř budov v důsledku činnosti člověka • uvolňováním ze stavebních materiálů a vybavení budovy 4
trvale patologický efekt
Účinkem faktoru dochází u organismu k výraznému vybočení z jeho normálního funkčního stavu, provázené poruchami. Po přerušení působení faktoru se po určité době, příp. léčení, stav organismu vrací k normálu. Působení faktoru dosahuje takové intenzity, která způsobuje trvalé onemocnění (poškození) organismu nebo jeho smrt.
občasné podmínky v intenzivních chovech
dočasně patologický efekt
Příslušný faktor vyvolává určité reakce organismu, které však nepřekročí rámec běžných fyziologických regulací (udržování dynamické rovnováhy) a jsou bezpečně zvládnutelné adaptační kapacitou organismu.
požadavky na prostředí pro zvířata
fyziologický efekt
Příslušný faktor na organismus nemá vliv, nebo jeho vliv není zjistitelný.
standardní prostředí pro člověka
intenzita působení faktoru prostředí
neměřitelný efekt
dětská zařízení nemocnice
Intenzita působení prostředí na člověka
5
Onemocnění plic – vliv prostředí
6
Stanovení limitů pro zachování zdraví Prahový účinek: Zdravotní nebezpečnost = schopnost vyvolat nežádoucí zdravotní účinek
Dávková závislost = změna intenzity nebo frekvenci účinků v závislosti na dávce Odhad expozice = do jaké míry je populace vystavena působení sledované látky Charakterizace rizika → limity 7
8
Znečišťující látky v atmosféře
[kg/s]
EMISE
Imisní limity (zdraví) - nařízení vlády 597/2006 Sb. výstražný systém (upozornění) regulace zdrojů znečištění přenos, rozptýlení, míchání transformace
IMISE [μg/m3]
(rozptylové podmínky) depozice
EXPOZICE EXPOZICE
větrání, šíření vzduchu
zdroj znečištění
9
Zdroje emisí v ŽP 1) Podle původu - přirozené a antropogenní. 2) Podle umístění - přízemní (nízké – zemědělství, skládky, doprava) a výškové (vysoké – vysoké komíny) 3) Podle uspořádání – bodové (komín), liniové (dopravní cesty), plošné (město) 4) Podle změny polohy v čase času - stacionární a mobilní. 5) okamžité a kontinuální
10
Rozptylové podmínky - teplotní inverze Rozptylové podmínky
0 ... dobré 1 ... část dne mírně nepříznivé 2 ... mírně nepříznivé 3 ... část dne nepříznivé 4 ... nepříznivé
http://www.ceskenoviny.cz/zpravy/ index_img.php?id=199878
11
Znečišťující látky v atmosféře (EMISE)
12
Celkové emise TZL v ČR v letech 1990 - 2007 TUHÉ LÁTKY SO2 NOX CO VOC NH3
celkové emise 1000 t / rok 13
Registr emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO) Stacionární zdroje REZZO 1 - 3, mobilní zdroje REZZO 4 Střední zdroje znečišťování REZZO 1 REZZO 2 stacionární zařízení ke stacionární zařízení ke spalování paliv o spalování paliv o tepelném výkonu vyšším tepelném výkonu než 5 MW a zařízení od 0,2 do 5 MW, zařízení zvlášť závažných závažných technologických procesů technologických procesů, uhelné lomy a plochy s možností hoření, zapaření nebo úletu znečišťujících látek Velké zdroje znečišťování
bodový zdroj
bodový zdroj
Malé zdroje znečišťování REZZO 3 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 14
Zdroje emisí v exteriéru – topné zdroje 1997
15
Zdroje emisí v exteriéru – topné zdroje V roce 2010 používalo přibližně 17 % domácností k vytápění tuhá paliva. Z těchto 17 % tvoří podle odborných odhadů téměř polovinu stará spalovací zařízení s prohořívací konstrukcí, která mají z hlediska tvorby emisí nejhorší vlastnosti. Tato zařízení mají životnost až několik desítek let a z důvodu snadnější cenové dostupnosti se stale prodávají. V roce 2003 výrazně stoupl zájem o spalovací zařízení s prohořívací konstrukcí (litinové kotle na tuhá paliva) a každoročně jich do domácností přibude několik tisíc.
16
Spalování fosilních paliv, dřeva a biomasy oxid uhelnatý - CO oxid siřičitý - SO2 oxidy dusíku - NOx (suma NO + NO2, vyjádřená jako NOx) tuhé znečišťující látky (TZL) - tuhé částice ve spalinách organické látky (OL), vyjádřené jako celkový organický uhlík (TOC) Se zvyšováním cen ušlechtilých energií se vrací vytápění menších objektů pevnými palivy. Řada dnes nabízených kotlů umožňuje spálení netříděného uhlí, hadrů, pilin nasycených vyjetým motorovým olejem naplněných do PET lahví apod. Podle odhadů (2005) se na emisích látek vytvářejících smog podílí malé zdroje z 20 až 40%. 17
Spotřeba paliva a klimatické podmínky
18
Sledované látky v ovzduší (IMISE)
• • • • • • •
NO2 plynné příměsi PM 10 prach As Cd těžké kovy Ni Benzen VOC (těkavé látky) BaP (benzo-a-pyren) (PAU)
ČHMÚ zabezpečuje provoz celostátní sítě měření znečištění ovzduší v naší republice, jejíž součástí je i automatizovaný imisní monitoring (AIM). Měřicí stanice AIM pracují v nepřetržitém provozu.
karcinogenní
19
Oblasti se zhoršenou kvalitou vzduchu
Úmrtí na nádorová onemocnění (přepočet na 1000 obyvatel, ÚZIS 2011) Karlovarský 288 Ústecký 283 Moravskoslezský 277 Středočeský 265 Plzeňský 265 Zlínský 252
Úmrtí na kardiovaskulární onemocnění (přepočet na 1000 obyvatel, ÚZIS 2011) Moravskoslezský 475 Ústecký 468 Zlínský 444 Olomoucký 429 Pardubický 418 Středočeský 418 20
21
Pevný aerosol (prach) v atmosféře PRACH V OVZDUŠÍ
Vznikají v ovzduší na základě chemických (chemické reakce) nebo fyzikálních (kondenzace) procesů.
PRIMÁRNÍ ČÁSTICE
PŘÍRODNÍ (2/3) Mořský aerosol Sopečný prach Kosmický prach Požáry
ANTROPOGENNÍ (1/3) Spalování paliv Doprava Technologie
SEKUNDÁRNÍ ČÁSTICE
Zvíření v důsledku lidské činnosti (doprava) nebo meteorologických faktorů (vítr)
22
Aerosol Aerosol - klasifikace: Pevný: kouř, dým, smog, prach Kapalný: mraky, mrholení, sprej, mlha Bioaerosol: viry, bakterie, houby, spory, pyly Dělení částic podle velikosti Hrubé 1 – 100 µm:
vlasy, spóry rostlin, popílek, cement. prach
Jemné 0,1 – 1 µm:
olejový a tabákový kouř, bakterie
Ultrajemné 0,001 – 0,1 µm: kouř, viry Mezi nejvýznamnější antropogenní zdroje atmosférického aerosolu patří: vysokoteplotní procesy, především spalovací; cementárny, vápenky, lomy a těžba; odnos částic větrem ze stavebních ploch a z ploch zbavených vegetace. 23
Průnik aerosolu do plic
HORNÍ CESTY DÝCHACÍ DOLNÍ CESTY DÝCHACÍ
0,3 až 0,9 μm středně velké částice (např. prach, pyl, zvířecí alergeny, roztočové alergeny, bakterie, plísňové spóry, výfukové plyny, výpary z laserových tiskáren a kopírek) nebezpečné, proniknou mezi chloupky a usazují se v průduškách, obtížně se vydechují
> 1,0 μm velké částice (např. prach, bakterie, aerosoly, pyly, vlasy) - nízké riziko, většina je zachycena chloupky při vstupu do dýchacích cest
< 0,2 μm malé částice (např. viry, bakterie, cigaretový kouř, pára, pachy) - méně nebezpečné, protože jsou snadno vydechovány, přesto v některých případech představují velké zdravotní riziko 24
Druhy pevného aerosolu •
nespecifický účinek - půdní prach, hnědé uhlí, popílek, vápenec, mramor, umělá brusiva
•
dráždivý - organického původu, prach textilní (bavlna, len, konopí, juta, syntetická textilní vlákna), prach živočišný (peří, vlna, srst), prach rostlinný (mouka, čaj, káva, koření, dřevo)
•
fibrogenní: vytvoření vaziva – křemičitý a azbestový prach
•
karcinogenní: kovový aerosol (chrom, nikl, arzen)
•
alergizující: pyly, zvířecí srst, roztoči, švábi (kopřivka, senná rýma, astma)
25
Pohyb aerosolu v prostředí POHYB AEROSOLU •
termoprecipitace (pohyb od teplých povrchlů k chladným + usazování)
•
difúze (vyrovnávání koncentrací)
•
fotoforéza (pohyb pod intezivním světlem)
•
sedimentace (usazování v důsledku působení gravitace)
RYCHLOST SEDIMENTACE AEROSOLU Pro velikost částic
při objemové hmotnosti
10 μm
0,3 cm/s
1 μm
0,003 cm/s
0,1μm
0,000 03 cm/s 26
Podíl významných sektorů na emisích PM10 – rok 2007
27
Pevný aerosol v ČR v letech 1996 - 2010
Imisní limit PM10 rok – 40 µg/m3 24 h – 50 µg/m3 28
PM 10 nejvyšší 24h koncentrace 2003
29
PM 10 – hodinový průměr 4.3.2012
30
Emise tuhých látek
31
Překročení limitů prachu - Evropa
Podíl populace vystavené průměrné roční koncentraci suspendovaných částic PM10 ve srovnání s ročním imisním limitem na ochranu lidského zdraví , mezinárodní srovnání, 2009 [μg/m3]
32
Pevný aerosol PM 10 (vel. 10μm) – Jižní Morava 2008
33
Pevný aerosol v Praze v roce 2010
34
Pevný aerosol (průměrné měsíční hodnoty) 2010 a srážky
35
Poměr hrubého a jemného aerosolu v Brně – Tuřanech 2010
Emise prachu jsou dominantní v zimě. Podíl PM2,5/PM10 se zásadně nemění.
36
Prach ze spalování biomasy
37
Prach z dopravy
38
Opatření na snížení imisí prachu
39
Pylový kalendář – pevný aerosol
Alergie vyvolávané vzdušnými alergeny, tzv. aeroalergeny, zvláště pylovými zrny a sporami plísní, patří k velmi častým alergózám. Pylovou alergií je v různých zemích světa postiženo 1 - 40 % obyvatelstva, v České republice 4 - 10 %. Nejvíce mezi dorůstající mládeží a mladými lidmi. http://envis.praha-mesto.cz/rocenky 40
Azbest Azbestová vlákna jsou odolná vůči vysokým teplotám, jsou chemicky rezistentní a elektricky nevodivá, proto byla používána často v různých odvětvích průmyslu i jako stavební materiály v budovách. Tato vlákna mají tendenci vytvářet vláknitý prach ve vzduchu a ulpívat na oděvech. Jsou ve vzduchu polétavá a snadno vdechnutelná. prokazatelně karcinogenní pro člověka (způsobuje progresivní fibrózu plic (azbestóza), onemocnění pohrudnice a zhoubné nádory) Charakteristická je prodleva mezi expozicí a propuknutím choroby, která je 15 až 40 let. Dříve VZT potrubí – také z azbestocementových desek
41
Zdravotní účinky prachu (WHO) Zvýšení PM 10 o 10 μg/m3 •
Zvýšení počtu hospitalizací o 0,8 % (respirační onemocnění)
•
Nárůst použití léků k rozšíření průdušek o 3 %
•
Zvýšení počtu lidí trpících kašlem o 3,6 %
•
Lidí s podrážděním dýchacích cest o 3,2 %
Dlouhodobé účinky Chronická bronchitida, spotřeba léků k rozšíření průdušek , zkrácení očekávané délky života … Zvýšení PM 10 o 10 μg/m3 by mělo být spojeno se zvýšením úmrtnosti o 10 % a prevalence bronchitidy dětí 29 % Velmi jemné prachové částice pronikají do krevního oběhu, kde způsobují záněty a ucpávání cévek (kardiovaskulární onemocnění)
42
43
Oxidy dusíku • Hlavním zdrojem antropogenních emisí oxidů dusíku do ovzduší je spalování fosilních paliv ve stacionárních emisních zdrojích (při vytápění a v elektrárnách) a v motorových vozidlech (ve spalovacích motorech). Ve většině případů je emitován do ovzduší oxid dusnatý (NO – bezbarvý bez zápachu), který je transformován na oxid dusičitý (NO2 – červenohnědý štiplavého zápachu). • podílí se na vzniku troposférického ozónu, patří mezi skleníkové plyny (NO), je součást kyselých dešťů (NO2) • Tabákový kouř z jediné cigarety může např. obsahovat oxid dusnatý v koncentracích 150 000 až 226 000 µg/m3 (80 až 120 ppm)
44
Oxid dusičitý – celoplanetární problém (2004)
http://gnosis9.net/view.php?cislo clanku=2004110009
45
Oxid dusičitý NO2 1000 μg/m3 200
μg/m3
IL pro 1 h
Města – maximální hodinové
200 μg/m3 Nevětrané místnosti se sporáky (plyn. spotř. A) Změna odezvy u astmatiků, zvýšená reaktivita průdušek
90 μg/m3 Města – průměrné roční
40 μg/m3 Průměrný roční IL
20 μg/m3 9,4 μg/m3 přírodní pozadí
0,4 μg/m3 46
Průběhy koncentrace oxidů dusíku během roku
BRNO 2010
47
Emisní hodnoty oxidů dusíku ze čtverců 5 x 5 km (2009)
48
Oxid dusičitý – Praha (2004)
49
Energetická náročnost dopravy ČR [MD]
Rok 2012 - 6 132 000 evidovaných osobních automobilů v ČR Rodinný dům (ztráty 10 kW, 4 osoby á 40 l/d teplé vody) spotřebuje 20 MWh/r = 72 GJ/r tepla = 18 GJ / obyv. Energie pro IAD = 130 000 TJ / 10,5 mil. obyv. = 12,4 GJ / obyv. Energie pro SD = 230 000 TJ / 10,5 mil. obyv. = 21,9 GJ / obyv.
50
Emise automobilové dopravy 2010 - NOx Osobní automobil, benzín, EURO 4, 50 km/h – 0,1175 g/km Osobní automobil, diesel, EURO 4, 50 km/h – 0,2230 g/km
2002 – PM10 Osobní automobil, benzín, EURO 3, 50 km/h – 0,0005 g/km Osobní automobil, diesel, EURO 3, 50 km/h – 0,0405 g/km
2010 – PM10 Osobní automobil, diesel, EURO 4, 50 km/h – 0,0206 g/km
51
52
Přenos a parciální tlak kyslíku O2 Kyslík přechází difúzí z plicních alveol do plicních kapilár a poté krví do kapilár ve tkáních (gradient koncentrace) Vdechovaný vzduch: 21 kPa Vydechovaný vzduch: 16 kPa
Alveoly: 14,0 kPa Krev: 13,3 kPa Tkáně: 0 až 5,3 kPa vdechovaný vzduch: vydechovaný vzduch:
21 % O2, 78 % N2, 0,04 % CO2 16 % O2, 79 % N2, 4 % CO2
53
Přenos a parciální tlak kyslíku O2 6 kPa kóma nebo smrt 10 kPa bezvědomí 12 kPa těžká hypoxie (člověk má tendenci hyperventilovat, což situaci zhoršuje) 16 kPa 21 kPa 35 kPa 40 kPa 50 kPa 140 kPa 150 kPa 160 kPa 180 250 280 280 300
kPa kPa kPa kPa kPa
lehká hypoxie (člověk má pocit, že nemá dostatek vzduchu) normální vzduch hranice saturačního potápění hranice trvalého zatížení kyslíkem hranice saturačního potápění během 24 hodin doporučená hranice pro zatížení kyslíkem v optimálních podmínkách hranice pro pracovní potápěče při střední zátěži konečný limit pro zatížení kyslíkem při optimálních podmínkách – důrazně se doporučuje nepřekračovat limit US Navy pro speciální operace (až 240 minut) limit US Navy pro speciální operace (maximálně 10 minut) léčba v barokomoře při potápěčských nehodách historický limit sovětské Rudé armády téměř jistá akutní otrava 54
Přenos a parciální tlak kyslíku O2 Jak je možné, že horolezci ve výšce pět a půl kilometru (kde je celkový tlak vzduchu kolem 50 kPa a parciální tlak O2 je tedy 10 kPa) neleží v bezvědomí, ale lezou po skalách? Zvýší se průchod kyslíku do tkání a tak se až na místo určení dostane více kyslíku, než by bylo možné za normálního tlaku. Tím je dosaženo hranice bezvědomí ve výšce zhruba 7 km pro neaklimatizované osoby. Delší aklimatizace (tedy zvýšení počtu červených krvinek transportujících kyslík) pak umožní dosáhnout i výšek Everestu v relativně bdělém stavu. Maximální spotřeba kyslíku v průběhu pobytu ve vyšších výškách klesá a je nižší než v nížině o 15 – 20 %. Doba aklimatizace 3 týdny.
55
1 Emise oxidu uhličitého – uhlíková stopa
Jak daleko dojede osobní automobil, mají-li jeho emise CO2 být stejné jako člověka za den? Člověk (denně vydýchá 20 m ) …. 0,19.24.1,3 = 0,6 kg Auto při jízdě 100 km/h (spotřeba nafty 6,5 l/km – 150 g/km) 3
592 / 150 =
3,9 km.
56
Oxid uhličitý NPK (CO2)
= 45 000 mg/m3
PEL (CO2)
= 9 000 mg/m3
Faktor přepočtu na ppm: 0,556 např. 9000 mg/m3 = 9000*0,556 = 5000 ppm – 0,5% Doporučená hodnota v interiérech 1000 - 1500 ppm (1-1,5 %) Protože při nízkých tlacích (jaké panuji i v zemské atmosféře) zaujímají plynně částice bez ohledu na svou hmotnost stejný objem používá se u plynů často jednotky ppm (part per milion parts). Koncentrace vyjádřena v ppm (C ppm) tedy vyjadřuje počet molekul sledované látky na milion molekul ostatních látek.
1500 ppm = 0,0015 m3/m3 = 0,15 % obj. 1 % = 10 000 ppm 1 ‰ = 1 000 ppm
Člověk v klidu produkuje 19 l/h CO2 57
Oxid uhličitý Běžné koncentrace CO2 Do 1500 ppm (0,15 %) dobrá kvalita vzduchu Nad 2000 ppm (0,2 %) nízká kvalita vzduchu (únava, nesoustředění, snížený výkon) Nad 5000 ppm (0,5 %) silně nepříjemné (bolest hlavy) (CO2 – indikační plyn: odérové látky produkované lidmi i vnitřním vybavením). Slouží také jako indikační plyn pro experimentální stanovení výměny vzduchu v budovách (pokles koncentrace v důsledku větrání). ČLOVĚK při nízké aktivitě produkuje cca 20 l/h.
Toxické účinky nad 5 % tělo nestačí oxid uhličitý ventilovat ven a dochází tedy k jeho hromadění v těle. Oxid uhličitý pak tlumí centrální nervovou soustavu a dýchací centrum. Bolesti hlavy. nad 20 % nastává smrt zástavou dechu v průběhu několika sekund. 58
Koncentrace CO2 v atmosféře 1744 - 2010
Oxid uhličitý se největší měrou podílí na vzniku skleníkového efektu. Jeho nárůst v ovzduší, což je považováno za hlavní příčinu globálního oteplování, je způsoben zejména spalováním fosilních paliv a úbytkem lesů. 2011 – svět 391 ppm; Evropa, ČR, pozadí – 400 až 450 ppm města 500 až 800 ppm
59
Koloběh uhlíku
Rozpuštěný CO2 v oceánech
60
Historické změny koncentrace CO2, O2 a teploty Země
35 %
25 %
21 % 15 %
21 %
61
62
Oxid uhelnatý CO CO je plyn bezbarvý, bez zápachu, nepatrně lehčí než vzduch, (při 0 °C: 1,234 kg/m3) hoří modrým plamenem. Je-li ve vzduchu přítomen v množství 12,5 až 74,2%, vybuchuje za vzniku oxidu uhličitého. Špatně postřehnutelný smysly. Lehčí otravy se projevují bolestmi hlavy, bušením krve v hlavě, tlakem na prsou, závratěmi. Dostavuje se celková nevolnost, zvracení. Při těžších otravách oxidem uhelnatým se projevuje značný sklon k mdlobám. Nejprve slábnou nohy, člověk přestává cítit půdu pod nohama, předměty se zdají být větší. Tělesná teplota stoupá až na 42°C.
ČLOVĚKA OHROŽUJÍ OTRAVY ZE ZDROJŮ V BUDOVÁCH (SPOTŘEBIČE S CHYBNÝM ODVODEM SPALIN) Připravuje se spalováním uhlíku s malým množstvím kyslíku:
2C + O2 → 2CO
S kyslíkem se prudce slučuje (hoří namodralým plamenem) na oxid uhličitý:
2CO + O2 → 2CO2
63
Oxid uhelnatý CO CO (ppm)
100 200 400
CO (obj %) 0,01
PŘÍZNAKY Žádné příznaky - bez nebezpečí
0,02
Mírné bolesti hlavy
0,04
Silné bolesti hlavy po 1-2 hodinách
800
0,08
Silné bolesti hlavy po 45 minutách; nevolnost, mdloby a bezvědomí po 2 hodinách
1.000
0,10
Nebezpečná koncentrace - bezvědomí po 1 hodině
1.600
0,16
Nevolnost, silné bolesti hlavy a závratě po 20 minutách
3.200
0,32
Nevolnost, silné bolesti hlavy a závratě po 5-10 minutách; bezvědomí po 30 minutách
6.400
0,64
Silné bolesti hlavy a závratě po 1-2 minutách; bezvědomí po 10-15 minutách
12.800
1,28
Okamžité bezvědomí, nebezpečí smrti po 1-2 minutách
Imisní limit CO
5 000 µg/m3 – 24h 10 000 µg/m3 – 30 min
1 ppm CO = 1,145 mg/m3
Nejvyšší přípustná koncentrace (NPK-P) v pracovním prostředí je 150 mg/m3 = 131 ppm (faktor přepočtu na ppm 0,873) 64
Oxid uhelnatý CO
Na krevní barvivo - hemoglobin se váže 260x rychleji než kyslík. Vyskytuje-li se ve vdechovaném vzduchu, pohlcuje jej hemoglobin na úkor kyslíku. 65
Oxid uhelnatý CO
66
67
Ozón ve stratosféře
Celkový ozon se měří v Dobsonových jednotkách (DU). 1DU = 0,01 mm silná vrstva ozonu za stand. podmínek (0°C, 101 kPa). Ozónová vrstva je 25 – 35 km nad zemí. 68
Ozón v přízemní vrstvě atmosféry Ozón je nejnebezpečnější součástí fotochemického smogu. UV záření + NOx + nespálené uhlovodíky (auta) = přízemní ozón V některých částech Evropy překračuje hodinová průměrná koncentrace ozonu v městských oblastech 350 µg/m3, zatímco v USA tato hodnota často překračuje 400 µg/m3.
• ozon se v interiéru rychle váže na organické oxidovatelné látky
69
Koncentrace ozonu Imise 120 Interiér 100
70
71
Smog Smog je chemické znečištění atmosféry, které je způsobené lidskou činností. Jedná se o jev, během kterého je atmosféra obohacena o složky, které v ní normálně nejsou a které jsou škodlivé pro zdraví. Redukční smog (též londýnský nebo zimní), je označení pro složeninu městského a průmyslového kouře (aerosol) s mlhou, vyskytující se v zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty vzduchu. je složen převážně z oxidu siřičitého SO2 a některých dalších látek. Oxidační smog byl objeven ve 40. letech v kalifornském městě Los Angeles. Bývá označován též jako kalifornský, losangelský, fotochemický či letní smog. Tento druh smogu má silné oxidační, agresivní, dráždivé (na sliznice, dýchací cesty, oči atd.) a toxické účinky Příčina: NO2 + UV → NO + O O + O2 → O3
72
Smogový varovný a regulační systém (SVRS) Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší
Smogová situace 1. Informativní prahová hodnota pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a částice PM10 Informativní prahová hodnota je považována za překročenou v případě, že alespoň na jedné měřící lokalitě reprezentativní pro úroveň znečištění v oblasti minimálně 100 km2 překročila a) hodinová průměrná koncentrace oxidu siřičitého hodnotu 250 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, b) hodinová průměrná koncentrace oxidu dusičitého hodnotu 200 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, nebo c) 24hodinová průměrná koncentrace částic PM10 hodnotu 100 μg.m-3 ve dvou po sobě následujících dnech a zároveň je za posledních 6 hodin alespoň na polovině měřících stanic reprezentativních pro danou oblast rostoucí trend hodinových koncentrací částic PM10.
73
Smogový varovný a regulační systém (SVRS) Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší
Regulace 2. Regulační prahové hodnoty pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a částice PM10 Regulační prahová hodnota je považována za překročenou v případě, že alespoň na polovině měřících lokalit reprezentativních pro úroveň znečištění v oblasti minimálně 100 km2 překročila a) hodinová průměrná koncentrace oxidu siřičitého hodnotu 500 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, b) b) hodinová průměrná koncentrace oxidu dusičitého hodnotu 400 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, nebo c) 24hodinová průměrná koncentrace částic PM10 hodnotu 150 μg.m-3 ve třech po sobě následujících dnech a zároveň je za posledních 6 hodin alespoň na polovině měřících stanic reprezentativních pro danou oblast rostoucí trend hodinových koncentrací částic PM10.
74
75
Toxické látky TVOC (plynné) VOC = těkavé organické látky „volatile organic compounds“ (bod tání pod teplotou místnosti a bod varu od 50 do 260°C). Do okolního prostředí jsou uvolňovány odpařováním. TVOC – sourhně všechny VOC. typické TVOC: rozpouštědla, změkčovadla, ředidla, čistidla, tiskařské barvy, tiskoviny, pohonné hmoty, modelářské a odlévací hmoty, prostředky na ošetřování nábytku, lepidla pro pokládání podlahovin, matrace, zesíťované latexové sloučeniny
76
Imise VOC, roční průměr 2000
77
Toxické látky TVOC (plynné)
78
BENZEN Koncentrace benzenu ve venkovním ovzduší se obvykle pohybují v mezích 3 až 160 mg/m3 (0,001 až 0,05 ppm). Vyšší úrovně benzenu v ovzduší jsou pozorovány ve velkoměstských oblastech. Koncentrace dosahující hodnot až několika stovek mg/m3 byly naměřeny v okolí čerpacích stanic pohonných hmot, skladových zásobníků benzínu a průmyslových závodů produkujících či zpracovávajících benzen. V nevelké studii úrovně benzenu uvnitř budov byla nalezena průměrná koncentrace benzenu 20 mg/m3, a to při koncentraci ve vnějším ovzduší 30 mg/m3 (měřeno pro období od jednoho do několika dnů). Cigaretový kouř obsahuje relativné vysoké koncentrace benzenu (150 - 204 mg/m3). Při dlouhodobém působení karcinogenní.
79
BENZEN 2002 - 2006
80
Formaldehyd výskyt: nábytek, barvy , lepidla, hygienické prostředky, čistící prostředky, cigaretový kouř, konzervační látky, pěnidla, kosmetika CH2O, 1400 kg/m3, teplota varu -19°C bezbarvý, štiplavě páchnoucí, jedovatý plyn. Působí jako karcinogen. Páry hořlavé a výbušné. sterilizace, desinfekce prostor, konzervace (potraviny, kosmetika) - uchovávání biologických preparátů (formalín), fungicid, konzervace dřeva 25% výroby - lepidla pro překližky a koberce. Dále tepelně izolační a nátěrové hmoty, plasty. vzniká při nedokonalém spalování organických látek (doprava, teplárny, spalovny, rafinerie ropy) expozice: bolest hlavy, dušnost - respirační problémy, záněty průdušek, astma, zákal rohovky rychle se rozkládá, nebezpečí u zdroje limit 0,5 (1,0) mg/m3
81
82
Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons také PAH, PAU, Polycyklické aromatické uhlovodíky, PAHs, Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) je skupina látek, do které patří více než 100 sloučenin. Jsou tvořené uhlíkem a vodíkem, dvěma a více benzenovými jádry. Pro svou schopnost dlouhodobě přetrvávat v životním prostředí a zdravotní závažnost (projevují toxické, karcinogenní a mutagenní vlastnosti) jsou považovány za typické představitele perzistentních organických polutantů (POPs). Mají výraznou schopnost vázat se na pevných sorbentech nebo částicích (prach) i v živých organismech (schopnost bioakumulace). Významnou vlastností PAHs je schopnost tvořit další sloučeniny, které mohou být dokonce mnohem více karcinogenní. Původ: spalování fosilních paliv (vše co obsahuje uhlík). Typicky se tyto látky uvolňují při nedokonalém spalovacím procesu. Do prostředí se tedy dostávají zejména při výrobě energie, spalování odpadů, ze silniční dopravy, při krakování ropy, při výrobě hliníku, z metalurgických procesů, při výrobě koksu, asfaltu, při výrobě cementu, z rafinerií, krematorií, z požárů a v neposlední řadě při kouření. Ve všech případech, kdy pozorujeme vznik sazí a tmavého kouře, vznikají velká množství PAHs.
Látky charakteristického zápachu, mnohé jsou toxické.
83
Polycyklické aromatické uhlovodíky Exteriér: doprava + vytápění
KARCINOGENNÍ
naftalen, acenaftylen, ACL, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, pyren, benz(a)antracen, chrysen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)pyren, …
Pokud potravou příjmáme denně 50-290 ng a ze vzduchu 20 ng, pak pokud člověk vykouří denně 20 cigaret, zvýší si příjem o dalších 210 ng. Pobyt v zakouřené místnosti může příjem benzo(a)pyrenu také výrazně zvýšit (asi o 10 ng za každou hodinu strávenou v zakouřené místnosti). 84
PAU v letech 1997 – 2003 ve městech Průměrná roční koncentrace BaP a BaA (ng/m3) 18 16 BaA [benzo(a)antracen] BaP [benzo(a)pyren]
14 12
Referenční koncentrace BaA 10 ng/m3
10 8 6 4 Roční imisní limit BaP 1ng/m3
2 0 Praha 10
Plzeň
Ústí n/L
Hradec Králové
Brno
Žďár n/S
Karviná
Ostrava
Analýza trendů prokázala u většiny sídel pozvolný nárůst benzo(a)pyrenu, jehož roční imisní limit (1 ng/m3) byl překročen na většině z osmi měřicích stanic, nejvýznamněji na stanici v Ostravě (7,8 ng/m3) a na stanici v Karviné (6,2 ng/m3). 85
PAU ve městech, průměr 2004 - 2006
86
Podíl sektorů na PAU 1998
87
88
Roztoči Vaše zdraví roztočí!
http://www.vedainformatics.com/veranda/wpcontent/uploads/2009/05/dust-mite-500.jpg
•
Potrava = šupinky lidské kůže, kterých člověk produkuje asi 5 g týdně.
Optimálními podmínkami pro vývoj jsou teplota okolo 25 °C a relativní vlhkost prostředí 70 až 80 %.
•
Prostředí = hnízda ptáků a doupata hlodavců; při domácím chovu těchto živočichů
se zvyšuje i počet roztočů v obytných místnostech. Nejvíce = postele, čalouněný nábytek, koberce …
•
Význam = schopnosti vyvolávat alergické reakce až astma u vnímavých
jedinců. Alergeny obsaženy ve fekáliích roztočů, jejichž velikost je asi 25 µm, rozpadají na menší útvary, které obsahují alergeny roztočů (inhalace)
89
Bakterie a plísně • • •
•
• •
Transport s prachem, na kapkách vody Bakterie = přímé dělení. Za 20 minut z jedné bakterie vzniknou bakterie dvě, za dalších 20 minut čtyři atd. Z jedné spory mikroskopické houby vyroste za příznivých podmínek fruktifikační mycelium, které může obsahovat až jednu miliardu spor, za 3 5 dnů. Z každé této spory za 3 - 5 dnů může vzniknout další miliarda spor. V relativně krátké době se tedy mohou bakterie i plísně za příznivých podmínek vyskytovat v množství mnohonásobně převyšujícím jejich původní koncentrace. Další významná schopnost mikroorganismů je jejich schopnost přizpůsobit svůj metabolismus na využívání nejrůznějších substrátů. výsledek setkání člověka s mikroorganismem – virulence mikroorganismu (jeho schopnost způsobit onemocnění), – velikost infekční dávky (koncentrace mikroorganismu v prostředí) – schopnost člověka reagovat na vniklé agens (vnímavost makroorganismu). 90
Low Tech nebo High Tech? • •
•
•
vznik onemocnění v důsledku člověkem instalovaného zařízení. Typickým příkladem je inhalace bakterií Legionela pneumophila v jemných kapičkách vody, vnášených do ovzduší z potrubí vzduchotechniky. Škodlivé účinky dalších bakterií byly poprvé popsány po inhalaci vzduchu s mikrokapičkami vody obsahujícími některé bakterie v souvislosti s používání zvlhčovačů v domácnostech. Nemoc s označením „horečka ze zvlhčovačů“ vzniká jako důsledek inhalace bakterií, které se množí v neudržovaných pračkách vzduchu nebo lokálních zvlhčovačích. při virových onemocněních, u kterých se předpokládá přenos především kontaktem člověk-člověk, bylo zjištěno, že výskyt onemocnění byl vyšší v budovách s nucenou cirkulací vzduchu. 91
92
Kvalita vzduchu v bazénech Nejpoužívanější desinfekční prostředek v bazénech je na bázi chloru, sám o sobě v koncentracích, ve kterých se používá, nemá škodlivý účinek pro lidský organismus. chlor reaguje i s organickými látkami přítomnými ve vodě za vzniku tzv. vázaného chloru. Reakcí s organickými látkami pak vznikají trihalometany a s látkami obsahujícími dusík chloraminy. NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O …… monochloramin NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O …… dichloramin NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O …… trichloramin
Inhalace trichloraminu → zápach, pálení očí, sliznic a vysušování pokožky Trichloramin = vysoce těkavá látka způsobující dýchací problémy a astma hlavně u provozních zaměstnanců a závodních plavců; může být zdrojem rozvíjejícího se astma u dětí (do věku 8 let). Zvýšené obsahy trichloraminu lze očekávat v bazénech s vysokou koncentrací plavců, u vodních atrakcí, kde dochází k víření vody, případně tam, kde se používá vyšší teplota. To může být problém u koupání kojenců, kde je požadována teplota vody nad hodnotou 30°C. Koncentrace trichloraminu v bazénech se pohybují v rozmezí 0,1 až 1 mg/m3, nejvyšší hodnoty jsou nad hladinou vody. Světová zdravotnická organizace limituje obsah trichloraminu v ovzduší bazénů hodnotou 0,5 mg/m3. Limit v ČR – 1 mg/m3
Zimní stadiony a rolby se spalovacími motory Několik hokejistů se v Nejdku přiotrávilo zřejmě výpary z rolby 5. ledna 2012 Při exhibičním utkání mezi hokejisty Sokolova a Ostrova na zimním stadionu v Nejdku se několik hráčů přiotrávilo výpary z rolby. Zápas se sice odehrál, ale po něm si někteří aktéři stěžovali na zdravotní problémy. Město nechalo stadion v úterý až do odvolání zavřít. Jeden ze sokolovských hokejistů dokonce skočil v nemocnici na kapačkách. Nyní už jsou všichni v pořádku a lidé z klubů považují událost za nešťastnou náhodu. Proč se to stalo …. ? "Není to rolbou, ale vzduchotechnikou, která na nejdeckém stadionu chybí. V Sokolově i Tachově mají stejnou, podobná byla i na starém stadionu v Karlových Varech. Proč tam nikdy nebyl problém?" reaguje Horník řečnickou otázkou. http://vary.idnes.cz/nekolik-hokejistu-se-v-nejdku-priotravilozrejme-vypary-z-rolby-ph1-/varyzpravy.aspx?c=A120105_103430_vary-zpravy_sou
94
Shromažďovací prostory – školy, školky … Výsledky rozsáhlé studie SZÚ
95
koncentrace CO2
Koncentrace CO2 v kuchyni s plynovým sporákem 7000
kuchyně limit 1 limit 2 limit 3
6000 5000 4000 3000 2000 1000
VĚTRÁNÍ
kuchyně 5 x 3 x 3 m, v chodu plynová trouba
19:45
19:40
19:35
19:30
19:25
19:20
19:15
19:10
19:05
19:00
18:55
18:50
18:45
18:40
18:35
0 čas
Výměna vzduchu a koncentrace CO Závislost objemového podílu CO v místnosti kuchyně o objemu 20m3 s plynovou vestavěnou varnou deskou s potřebou plynu 0,7 m3/hod. a X násobku výměny vzduchu v místnosti při době provozu spotřebiče 1h. LEHKÁ OTRAVA
BEZPEČNÁ HODNOTA
Kvalita spalování v plynovém spotřebiči – ohřívač vody
2266 ppm
25 ppm 98
Kvalita spalování v plynovém spotřebiči
http://vytapeni.tzb-info.cz/provoz-a-udrzba-vytapeni/7317-podminkybezpecneho-provozu-spotrebicu-kategorie-b-a-c 99
Hromadné garáže - Oxid uhelnatý CO Úroveň 2005 CO: Benzin, EURO 4, 10 km/h → M = 0,7336 g/km CO: diesel, EURO 4, 10 km/h → M = 0,4642 g/km
MEFA
Hromadná garáž pro 100 osobních aut (objem prostoru 3 000 m3) (50 % benzínové motory, 50 % dieselové) V pohybu může být současně 40 aut. Emise CO 10 km/h znamená emise Benzín: 10 x 0,7336 = 7,34 g/h Diesel: 10 x 0,4642 = 4,64 g/h M = 20.7,34 + 20.4,64 = 240 g/h Přípustná koncentrace = 87 ppm = 100 mg/m3 Venkovní koncentrace = 5 ppm = 6 mg/m3
𝑉=
𝑀 𝑘𝑖 −𝑘𝑒
=
240.103 100−6
= 2553𝑚3 /ℎ= 64 m3/h.auto
100
Zdravotní důsledky stavu ovzduší Hodnocené látky s karcinogenním působením mohly v podmínkách ČR zvýšit riziko nádorového onemocnění o přibližně 2 případy na 10 tisíc celoživotně exponovaných obyvatel (tj. po dobu 70 let). Pro Českou republiku by se měl používat faktor 4,5 % pro výpočet navýšení předčasné úmrtnosti pro zvýšení hmotnostní koncentrace frakce PM10 o každých 10 μg/m3. Spodní koncentrační hranice = 15 μg/m3. V České republice způsobilo znečištění ovzduší PM2,5 v roce 2000 snížení očekávané délky lidského života o téměř 12 měsíců. Prachové znečištění má velmi pravděpodobně vliv i na to, že zhruba 15 % českých dětí trpí respiračními alergiemi. Prachové částice té nejmenší velikosti (PM2,5) na sebe navíc váží látky, z nichž některé mají karcinogenní účinky například polyaromatické uhlovodíky. Znečištění ovzduší škodí našemu zdraví. Délku lidského života zkracuje průměrně o více než osm měsíců a v nejvíce znečištěných městech a oblastech o více než dva roky. Členské státy musí rychle splnit normy EU v oblasti kvality ovzduší a snížit emise látek znečišťujících ovzduší, uvedl Janez Potočnik, komisař EU pro životní prostředí.
101
Mysl je trochu jako zahrada. Když jí nedodáváme výživu a nekultivujeme ji, zaroste plevelem. E.G. Hall
102
