Analýza prachových částic v ovzduší v obcích

Prachové částice (PM), respektive pevné částice jsou drobné částice rozptýlené ve vzduchu (polétavý prach), protože jsou tak malé, že mohou být unášeny proudem vzduchu. Podle původu lze zdroje pevných částic (s čímž souvisí znečištění ovzduší) rozdělit na antropogenní a přírodní. V mnoha případech lze vystopovat také kombinované zdroje pevných částic.

Antropogenní zdroje vznikají rozmanitou lidskou činností. Největší antropogenní zdroje nečistot v ovzduší (i jedovatých) představují spalovací procesy, které jsou nezbytnou součástí technologických činností při výrobě tepelné energie v teplárnách, využívajících spalování pevných paliv, při výrobě elektrické energie v tepelných elektrárnách na pevná paliva, při pohybu dopravních zařízení (zejména motorová vozidla, letadla, některé vlaky) na dopravních trasách, využívajících energii ze spalovacích procesů v motorech, při technologických činnostech manipulačních zařízení (nakladače, jeřáby, zdvižné vozíky, dopravníky), jejichž pracovní adaptéry jsou poháněné spalovacími motory, při pohonu speciálních strojních zařízení ve všech oblastech výroby a služeb (včetně komunální sféry, zemědělské a lesnické výroby), při dobývání a úpravě nerostných surovin (explozivní rozpojování, drtiče a třídiče kameniva) a v ostatních doprovodných činnostech, které tvoří servisní činnost ve prospěch lidské společnosti (například při zimní údržbě posypem silnic a chodníků, používáním rozmanitých sprejů, aplikací nátěrů a impregnací, používáním rozpouštědel, zrání skládek komunálního odpadu, z nichž se uvolňuje metan apod.). Antropogenním zdrojem jsou také částice, které vznikají větrným odnosem ze stavenišť, ze skládek stavebních surovin, z demolovaných staveb, z nezpevněných polních cest a z obdobných míst, která vznikla v důsledku lidské činnosti.
Příčina znečištění ovzduší přírodními procesy může být chemické, fyzikální nebo biologické povahy. Mohou to být například zrna z větrných erozí půdy, obvykle z oblastí pokrytých řídkou vegetací, nebo zcela bez pokryvu vegetace (prachové bouře). Typickým příkladem, kdy se dostává do vznosu velké množství písku, je poušť. Důležitým přírodním zdrojem prachových částic je také kosmický prach. Kosmický prach je tvořen meziplanetární hmotou o velikosti menší než je 1 milimetr, která se volně nachází v okolním vesmíru. Jedná se o drobná zrnka různorodého materiálu, který pochází z různých zdrojů (materiál z období formování sluneční soustavy, ohon komety, materiál vyvržený po srážce atd.). Kosmický prach neustále dopadá na každé těleso ve vesmíru s různou intenzitou. Například na Zemi každoročně dopadne až 40 000 tun kosmického materiálu, kde dle výpočtu se jedná přibližně o jedno zrnko kosmického prachu za den na metr čtvereční. Dalšími přírodními zdroji látek, které znečišťují ovzduší, jsou následující zdroje (neprodukují prachové částice). Například metan, uvolňovaný v průběhu trávení potravy zvířaty nebo hnitím biomasy. Hnití je chemický, biologicky podmíněný proces, při kterém dochází k rozkladu organických látek bez přístupu kyslíku. Při hnití se uvolňují plyny, které jsou lidmi vnímány jako zápach. Dalším přírodním zdrojem je radioaktivní plyn radon, který se uvolňuje ze zemské kůry. Některé dřeviny, plodiny a ovoce uvolňují těkavé organické látky (borovice, topol, kukuřice a různé druhy ovoce a zeleniny) a velké množství silic je vytvářeno rostlinami jako ochrana před býložravci. Vážným zdrojem je sopečná aktivita, díky níž se uvolňují částice síry, chloru a popela. K přírodním zdrojům patří bioaerosol, který zahrnuje mikroorganismy (viry, bakterie, houby, pyl, spory).
Z uvedeného vyplývá, že prostředí v každé obci je ovlivňováno mnoha zdroji znečištění, které produkují rozmanité množství prachových částic – znečišťujících látek. Tyto znečišťující látky mají rozmanitý účinek a rozmanitou dobu trvání, kdy působí na obyvatele obce. Znečišťující látkou je jakékoliv látka vnesená do vnějšího ovzduší nebo v něm druhotně vznikající, která má přímo a nebo může mít po fyzikální nebo chemické přeměně škodlivý vliv na život a zdraví lidí a zvířat, na životní prostředí, na klimatický systém Země nebo na hmotný majetek (Zákon 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší, § 2, odst. b). Emise prachových částic patří k nejrozšířenějším škodlivinám, se kterými se obyvatelé obcí setkávají v běžném životě, například při sportu, při turistice, při pobytu na zahradě, při relaxaci v pergole i při chytání ryb. Někteří lidé jsou vystavováni škodlivinám z povahy své pracovní činnosti. Rozsah škodlivých účinků prachu na člověka je velmi široký, při jejich hodnocení záleží na původu, vlastnostech a velikosti prachu, na jeho koncentraci v ovzduší, na délce a podmínkách působení i na individuální vnímavosti člověka na prach. Legislativa stanovuje tzv. emisní limity. Emisním limitem je nejvýše přípustné množství znečišťující látky vypouštěné do ovzduší ze zdroje znečištění vyjádřené jako hmotnostní koncentrace znečišťující látky nebo hmotnostní tok znečišťující látky za jednotku času nebo hmotnost znečišťující látky vztažená na jednotku produkce nebo lidské činnosti (Zákon 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší, § 2, odst. e). Emisní limit pro ochranu zdraví lidí je stanoven pro částice, které projdou velikostně-selektivním vstupním filtrem vykazujícím pro aerodynamický průměr 10 μm odlučovací účinnost (PM10) (Nařízení vlády 597/2006 o sledování a vyhodnocování kvality ovzduší, §3, odst. (2), písm. b)). Imise je emise, která se dostala do styku s životním prostředím. Mohou se kumulovat na površích předmětů, na plochách objektů, v půdě, ve vodě nebo v organismech. V praxi jsou imisemi například znečišťující látky, které se ukládají v životním prostředí, například na obecních prostranstvích, na silnicích, na asimilačních orgánech dřevin a bylin nebo v obytných místnostech domácností. Imise vznikají následkem emisí a zpravidla se drží při zemském povrchu.
Hlavní a nejčastější cestou vstupu prachu do lidského organismu jsou dýchací cesty. Hrubé prachové částice jsou zadržovány v horních cestách dýchacích. Pohybem řasinkového epitelu, kterým je vystlána nosní dutina, se dostávají s hlenem do nosohltanu a jsou spolknuty, vykašlány nebo vykýchány. Větší částice postupně v dýchacích cestách sedimentují (horní cesty dýchací zachytí většinu částic větších než 5 µm), menší částice pronikají hlouběji. Se zmenšující se velikostí částic pravděpodobnost průchodu do plicních sklípků stoupá, pro částice velikosti 3 µm je tato pravděpodobnost vyšší než 50 %. Frakce prachu tvořená malými částicemi vdechnutelná až do plic je z hlediska zdravotního rizika nejnebezpečnější. Vysoké koncentrace prachu v ovzduší způsobují usazování prachových částic v očích, nosu a ústech a s tím spojené nepříjemné pocity. Dlouhodobá expozice těmto koncentracím i u prachu bez specifických účinků (někdy nazývanému „inertní“) přetěžuje samočisticí mechanismy plic, snižuje celkovou obranyschopnost člověka a může přispívat ke vzniku chronického zánětu průdušek. Kromě toho mechanické působení těchto částic i jejich odstraňování může způsobovat poranění oka, pokožky nebo sliznic.
V průběhu celého roku lze zjistit přítomnost prachových částic v ovzduší v rozmanitých hodnotách, jejichž výši lze v mnoha případech ovlivnit. Lze obecně stanovit některá období během kalendářního roku, kdy je výskyt prachových částic – znečišťujících látek vyšší než obvykle. Tím nejsou míněny například dvě hodiny po dešti, kdy jsou prachové částice odplaveny vodou do kanalizace nebo jsou přilepeny vodou k povrchu, na němž setrvávají. Je to období „aktivních zdrojů“. To je především v období inverze (což je obrácení teplotního gradientu), kdy dochází ke zvýšení koncentrace znečišťujících látek v nehybné přízemní vrstvě vzduchu. K inverzním situacím, trvajících několik dní (na podzim 2011 trvala inverze v některých lokalitách až 26 dní), dochází zpravidla v podzimních a zimních měsících. Příčinou zvýšení koncentrace znečišťujících látek není zmíněný meteorologický jev, ale jsou to antropogenní, přírodní a kombinované zdroje znečištění ovzduší, které produkují. znečišťující látky do ovzduší. Tyto zdroje mají původ v biologických a fyzikálních prachových částicích, které se nacházejí na teritoriu obce nebo v jejím blízkém okolí a lze je v obcích a jejich okolí „vystopovat“.
Například v měsících, kdy ustoupí mrazy, roztaje sníh a následně dojde k vysychání silnic, cest a účelových ploch, které byly v zimních měsících ošetřovány posypem, zejména nevhodným posypem v obcích, kde občané „pomáhají“ sypat cesty a chodníky popelem po spalování fosilních pevných paliv. Lze vysledovat i období, kdy probíhají sklizňové práce a z polí vyjíždí dopravní a sklizňová zařízení, na jejichž pneumatikách zůstávají zbytky půdy, které opadnou na silnicích vedoucích do obce, vysuší se, rozdrobí a stanou se polétavými. Lze obecně vytipovat mnohé další zdroje znečišťujících látek. Například, kde probíhá stavební činnost a dochází k vývozu nečistot ze stavby na cesty, v místech, kde vyjíždějí vozidla z nezpevněných ploch a cest, při rekonstrukcích vozovek, při stavebních pracích v okolí cest, po prudkých deštích nebo po povodních, kdy je na cesty a nezatravněná prostranství naplaveno bahno a vyschne, při větrné erozi půdy v části obce, odkud vanou prudké větry, tam kde je zvýšený opad nečistot a produktů z vozidel (z koreb při přepravě nezajištěných sypkých materiálů) v místech, kde jsou na silnicích příčné nerovnosti (také příčné zpomalovací prahy) a výtluky, v místech dočasných složišť stavebních materiálů nebo recyklátů, kolem průmyslových objektů produkujících prachové částice (drtiče, třídiče, kamenolomy) a podobných zdrojů. Významnou zátěž ovzduší představuje zvíření prachových částic deponovaných na vozovce (vozovkový prach) a v jejím blízkém okolí. Prachové částice ze zmíněných zdrojů, jsou tvořeny částicemi převážně větších frakcí, které se dostávají do ovzduší a stávají se znečišťujícími látkami především prouděním vzduchu.
Je to za předpokladu, že jsou v suchém stavu a ve velikostech, kdy jsou „unášení schopné“. Proudění vzduchu je vyvoláno nejčastěji přírodním větrem, k němuž dochází vlivem rozdílů v tlaku a teplotě vzduchu a také vlivem rotace Země. Druhým zdrojem proudění vzduchu je pohyb dopravních a manipulačních zařízení. K iniciování dochází za určitých příznivých okolností při otáčení kol, turbulencí kolem rotujících částí zařízení a pohybem vzduchu za rychleji jedoucím vozidlem a podél vozidla (takže nejen na silnici, ale také na chodníku, který vede souběžně se silnicí). Pohyb vzduchu v malém měřítku mohou vyvolat pády některých břemen (například pád stromu na pevný povrch „zvíří“ prach) nebo vzduchotlaká strojní zařízení, pokud vzduch uniká mimo stroj. Čím je rychlost proudění vzduchu vyšší, tím se do ovzduší může dostat více zrn prachových částic. To samé platí i o velikosti částic. Čím vyšší je rychlost proudění vzduchu, tím se do ovzduší dostane více větších částic. Uvedené platí samozřejmě za předpokladu, že prachové částice „jsou k dispozici“. Čím méně je na exponovaných místech prachových částic „ochotných“ se dostat ze stabilní pozice proudem vzduchu do pozice nestabilní (polétavé), tím méně jich může zasáhnout dýchací cesty člověka. Z tohoto závěru vyplývá, že čištění cest, chodníků a veřejných prostranství, na nichž došlo z nějakých (výše uvedených) příčin k výskytu prachových částic, musí být systematické i operativní. Je to ve prospěch občanů obce. Samozřejmě, že v obcích jsou účelové cesty bez pevného povrchu, na kterých se také pohybují dopravní zařízení, za nimiž se mohou zvedat „oblaka prachu“. Tyto cesty mají jiný účel. Tím je především nést zátěž od kol a umožnit průjezd bez boření kol do podloží za jakéhokoliv počasí. Zpravidla je na nich provoz minimální a také rozumní řidiči na těchto cestách nejezdí vysokou rychlostí. Důležité je, aby byly čisté ty cesty, které jsou provozem více zatěžovány a především ty úseky, které vedou v zástavbě, kde mohou být lidé vystaveni prachovým částicím dlouhodobě.
Na závěr uvedu několik hodnot znečišťujících látek PM10, které dokumentují reálné prostředí v obci. Hodnoty byly změřeny přístrojem DustTRAK 8530 s odečtem hodnot z obrazovky, který je k dispozici v BAT centru Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, v laboratoři Hluk a prach.
Nejprve uvedu hodnoty PM10 pro všeobecnou orientaci. Pokud není v měřené oblasti inverze, lze naměřit hodnoty PM10 v rozmezí 11 až 20 μg/m3. Pokud je obec zasažena mírnou inverzí, dojde k nárůstu na hodnoty PM10 115 až 150 μg/m3. Zajímavá je skutečnost, že se při inverzi nelze schovat do budovy ani utéci do lesa nebo se schovat do jeskyně. O tom svědčí následující naměřené údaje. Dne 18. listopadu 2011 byla v jižních Čechách inverze, kdy mimo obydlí byla naměřena průměrná hodnota 223 μg/m3 (čili čtyřikrát překročen limit). Údaj není převzat ze stacionárního měřícího zařízení ČHMÚ, ale byl změřen mobilním zařízením DustTRAK u obce Netolice. V ten samý okamžik byly v místnosti, kam obyvatelé běžně vchází dveřmi (troje dveře !), průměrná hodnota PM10 159 μg/m3 (takže byl limit také překročen). V místnosti, do které nebylo od začátku inverze vcházeno, byla naměřena průměrná hodnota 85 μg/m3. V místnostech, kdy inverze nebyla, se hodnoty pohybovaly také obdobně jako mimo obydlí. Pokud byl měřící přístroj umístěn 30 metrů ve směru vanoucího větru z místa, kde je komín, z něhož vycházel kouř z topidla na uhlí (měřící přístroj byl umístěn v nerozptýleném kouři, který byl hnán k místu měření), byly naměřeny hodnoty PM10 v rozmezí 620 až 800 μg/m3. Při manipulaci s uhlím (nabírání uhlí Ořech II lopatkou do nádob) byly naměřeny hodnoty PM10 v místě dýchacích orgánů v rozmezí 537 až 985 μg/m3 (částice jsou tvořeny uhelným prachem). Při zatápění v kachlových kamnech, kdy do místnosti unikl kouř, byla naměřena hodnota PM10 170 μg/m3. Při vysávání domácím vysavačem se zvýší hodnoty PM10 na 40 až 65 μg/m3 z hodnoty PM10 před vysáváním 23 μg/m3. Je to způsobeno vířením prachu výdechem vzduchu z vysavače (lze naměřit rozdíly u rozdílných vysavačů). Při oblékání oděvů se zvýší hodnota PM10 na 0,53 μg/m3 z hodnoty PM10 před oblékáním 23 μg/m3 (částice jsou tvořeny především vlákny textilií). K výše uvedenému je třeba dodat, že po určité době po ukončení činnosti se hodnoty sníží.
Teď zřejmě ty nejzajímavější hodnoty. Hodnoty byly změřeny podle metodiky měření hmotnostní koncentrace polétavého prachu v silniční dopravě monitorem Dust TRAK 8530 (JČU v Českých Budějovicích, ZF). Průjezd vozidla kategorie N na nečištěné silnici (Branišovská ulice v Č.Budějovicích, v místě výjezdu vozidel ze stavby od objektů JČU) emitoval prachové částice na průměrnou hodnotu 148 μg/m3. Na vyčištěné cestě to byla průměrná hodnota 48 μg/m3, při hodnotách 12 μg/m3 bez pohybu vozidla. Cesta byla vyčištěna kompaktním samosběrným zametacím zařízením.
Silnice a chodníky velmi rychle vysychají. Po dešti to může být od 10 do 60 minut. Při oblevě roztaje posypaná vrstva ujetého sněhu do jednoho až tří dní, pokud jsou teploty nad 0°C, alespoň +3°C i v noci. Vysychání podporuje sluneční svit a vítr. Čistící zásahy musejí být provedeny velmi rychle. Z tohoto důvodu je nutné, aby zametací zařízení bylo dostatečně výkonné (tzv. plošná výkonnost v m2/h). S tím souvisí jeho konstrukce. Obecně platí, že čím vyšší je hodnota pracovní šířky, pracovní rychlosti a objemu sběrné nádoby zametacího stroje, tím je jeho plošná výkonnost vyšší. Velká a tedy výkonná čistící a zametací zařízení (stroje s odsáváním nečistot) musejí také disponovat účinnou filtrací, aby nedocházelo při zametání a sběru nečistot k rozptylování prachu do okolí pracujícího stroje. U menších strojů je to řešeno skrápěním povrchu vodou.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *