Atmosférické znečištění

• Vážný problém od počátku průmyslové revoluce (19. století) – spalování uhlí.

• Zdroje znečištění jsou přírodní i antropogenní, dnes je většinou způsobeno člověkem.

Přírodní zdroje atmosférického znečištění

Zdroj Produkuje

Sopky SO2, pevné částice

Lesní požáry CO a CO2, NOx, pevné částice

Rostliny uhlovodíky, pyly

Odumírající rostliny CH4, H2S

Půda prach a viry

Oceán slané aerosoly, pevné částice

Antropogenní atmosférické znečištění

• Oxid uhelnatý (CO)

• Fotochemický / los Angelský smog (oxidační)

• Průmyslový / londýnský smog (redukční)

• Těkavé organické látky (VOC)

• Pevné částice (PM)

Na jejich šíření mají vliv zejména

• Vítr

• Krajinný reliéf

• Teplotní inverze

Teplotní inverze

Emise, imise a transmise

• Emise – vypouštění znečišťujících látek do ovzduší• Imise – přítomnost nebo obsah látek v ovzduší a jejich účinek na

biosféru, tedy důsledek emisí

• Transmise – přenos látek v atmosféře

Zdroje antropogenních emisí

Oxid uhelnatý

• Vyskytuje se především v troposféře, oxiduje na oxid uhličitý.

• CO vzniká nedokonalým spalováním materiálů s obsahem uhlíku, obvykle fosilních paliv.

• CO se nevratně váže na Fe v hemoglobinu, vzniká karboxyhemoglobin. Vazba CO na hemoglobin je 210x silnější než vazba kyslíku.

• CO je tudíž extrémně nebezpečný při expozici.

Biogeochemický cyklus síry

Oxid siřičitý

V atmosféře nejrozšířenější sloučenina síry.

VLIV NA ROSTLINY:

• zpomalení tvorby chlorofylu - odbarvování listů a jehličí a následné opadávání

• snížení úrody

• odumírání buněk a celých rostlin

VLIV NA ČLOVĚKA:

• dráždivý účinek na horní cesty dýchací (kašel, ztížení dechu), poškození očí

• při velmi vysokých koncentracích tvorba tekutiny v plicích (edém), prudké otravy

Zdroje, transformace a likvidace SO2

• Spalování fosilních paliv a zpracování sulfidických rud jsou největším zdrojem síry v atmosféře.

• SO2 je oxidován na SO3 reakcí s O2 nebo O3 a následně s vodou – vzniká kyselina sírová, jedna ze složek kyselých dešťů:

SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq)

• Odstraňovat síru z uhlí a ropy je příliš nákladné, proto se odstraňuje až SO2 z emisí po spalování

• SO2 se z kouřových plynů odstraňuje obvykle sorpčními procesy, např. suchou cestou s CaO nebo mokrou cestou s Ca(OH)2

Jedna z technologií odstraňování SO2 z kouřových plynů

Další oxidací vzniká CaSO4·2H2O – tzv. energetická sádra

Vývoj emisí SO2 v ČR v 90. letech

Rozložení emisí SO2 v ČR

Biogeochemický cyklus dusíku

Oxidy dusíku, NOx

• Hlavním atropogenním zdrojem jeenergetika a automobilová doprava

• NO2 (oxid dusičitý) je žlutohnědý plyn,dráždivý, toxický, je součástí fotochemického smogu.

• NO (oxid dusnatý) je bezbarvý plyn, rovněž je součástí fotochemického smogu, působí zejména na centrální nervovou soustavu

• N2O (oxid dusný) je poměrně málo reaktivní, má dlouhou dobu setrvání v troposféře a proniká i do stratosféry, kde může mít vliv na koncentraci ozonu.

• Oxidy dusíku jsou prekurzorem fotochemického smogu.

Souvislost emisí NOx se silniční dopravou a energetikou

Vývoj emisí NOx v ČR v 90. letech

Rozložení emisí NO2 v ČR

Těkavé organické látky - VOC

• Patří mezi ně především organické sloučeniny s vysokým tlakem nasycených par a nízkou teplotou varu: aldehydy, ketony, uhlovodíky a jejich deriváty (např. formaldehyd, aceton, toluen, tetrachloroetylen…)

• V převážné míře antropogenního původu, některé vznikají i přirozenou cestou.

• Zčásti kancerogenní, většina má dráždivé účinky a způsobují chronická onemocnění.

• Ve vzduchu poměrně rychle degradují na oxidační produkty.

Tuhé částice – PM (Particulate Matter) a aerosoly

Pozitivní role• kondenzační jádra

oblačnosti• „plynulá“

kondenzace vody• optické jevy

Negativní role• zastínění povrchu Země• poškozování povrchů

přírodnin i lidských produktů

• distribuce škodlivin – zvláště nebezpečné při respiraci

Prachové částice z oxidů kovů nebo solí (zvláště síran amonný), saze. Sorbují na sebe další atmosférické znečištění, např. polykondenzované aromatické uhlovodíky. Velikost do 10 m.

Rozložení emisí PM10 v ČR

Redukční smog

• (průmyslový, londýnský smog) – vzniká interakcí městského a průmyslového kouře s mlhou, vyskytující se zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty. Hlavní složkou je SO2, PM a kyseliny (sírová, dusičná, chlorovodíková).

• ztěžuje dýchání, dráždí sliznice, dušení• v roce 1952 zemřelo v Londýně během

3 dnů 4000 lidí

Oxidační smog

• (fotochemický, los Angelský smog) – vytváří se v městských oblastech vlivem dopravy a slunečního záření, hlavní složkou je fotochemicky vzniklý ozón, reakce je katalyzovaná NOx

• poškozuje sliznici, ztěžuje dýchání, způsobuje alergická

onemocnění

Vznik fotochemického smogu

• Při spalování, např. v motorech, vzniká NO:

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

• Ve vzduchu se NO rychle oxiduje:

2NO + O2(g) 2NO2(g)

• Slunečním zářením se NO2 rozkládá:

NO2(g) + h NO(g) + O(g)

• Radikál kyslíku vzniklý fotodisociací NO2 může reagovat s O2 na O3, klíčovou složku smogu:

O(g) + O2(g) + M(g) O3(g) + M*(g)

• V troposféře je ozón nežádoucí, protože O3 je toxický a reaktivní.

• Ozónu se nedostává ve stratosféře, ale v troposféře, kde vytváří smog, je ho příliš mnoho…

Schéma vzniku fotochemického smogu

Důsledky působení imisí - souhrn

ohrožení života lidí - dráždí oční sliznici, poškozování horních cest dýchacích, alergická onemocnění

okyselení půdy a vodních toků - projevuje se hlavně tam kde je nedostatek vápníku, který by kyseliny neutralizoval. Škody na rybách se projevují pod hodnoty 6,5 pH, pod 5 pH je voda „mrtvá“

škody na lesních porostech – od pol. 70 let rozsah škod daleko nad přirozenou úroveň – hlavně střední Evropa, Sev. Amerika. V současné době je ve střední Evropě poškozena více než ½ lesních porostů – příčiny jsou různé, často se vzájemně (synergicky) posilují.

škody na majetku a uměleckých dílech – zejména oxid siřičitý rozrušuje strukturu staveb a uměleckých památek, způsobuje korozi skla, kovů

Poškozování lesů imisemi

a) zachytávání škodlivin na listech a jehličí – vede k poškozování chlorofylu a xantofylu (zelené a žluté barvivo), porušování buněčných membrán, odumírání buněk a tkání, k poruchám dýchání, u živočichů leptá sliznici

b) klimatické příčiny – v některých případech jsou stromy ne zcela zničeny, ale pouze oslabeny a potom jsou velmi náchylné ke klimatickým podmínkám – zejména suchá léta, mrazivé zimy a silný vítr (normálně se les zotaví, pokud není oslaben imisemi)

c) nákazy a hmyz – např. kůrovec. Působí podobně jako klimatické škody synergicky s poškozením imisemi a nevhodným hospodařením v lesích

d) odumírání symbiotických hub

Poškozování lesů imisemi

e) okyselení půdy – při nízkém pH dochází k vyplavování minerálních živin z půdy (Ca, Mg, Na, K) – jsou uvolněny a vyplaveny a místo nich nastupují toxické ionty, zejména Al3+ – dochází k postupné otravě

f) disproporce ve výživě stromu – kyselé deště jsou dobrým hnojivem, protože obsahují množství NOx – v půdě se však nedostává hořčíku, který je nezbytnou součástí chlorofylu – strom rychle dorůstá, ale do nových jehlic si musí půjčovat živiny ze starších – ty žloutnou a opadávají. Přírůstky dřeva jsou proto mnohdy vysoké, dřevo je však řidší, méně pevné a náchylné ke zlomům

Monokultury a smíšené lesy, holosečné a výběrové kácení stromů – (de)stabilizace lesních porostů

• 90% času trávíme v uzavřených prostorech, kde je kvalita vzduchu v řadě ohledů horší než venku

• Každoročně je znečištění vnitřního prostředí odpovědné za cca 4 miliony předčasných úmrtí

• 90% těchto úmrtí se týká rozvojových zemí, příčinou je nejčastěji CO z nevyhovujících topenišť

• Více než polovina takto postižených jsou děti

• Další významné složky vnitřního znečištění: azbest z izolací (karcinogenní), radon z podloží, tabákový kouř, těkavé organické látky z nátěrů, nábytku, koberců, prostředků na praní a úklid domácnosti, kosmetiky…

Kvalita vzduchu ve vnitřním prostředí