Technická univerzita v Liberci
FAKULTA PŘÍRODOVĚDNĚ-HUMANITNÍ A PEDAGOGICKÁ
Katedra: Katedra geografie Studijní program: Geografie
Studijní obor: Aplikovaná geografie
HODNOCENÍ ENVIRONMENTÁLNÍ ZÁTĚŽE OVZDUŠÍ ÚZEMÍ OBCE BÍLÝ KOSTEL NAD
NISOU
THE EVALUATION OF ENVIRONMENTAL LOAD OF THE AIR IN BÍLÝ KOSTEL NAD
NISOU
Bakalářská práce: 005–FP–KGE–12
Autor: Podpis:
Tomáš REC
Vedoucí práce: Prof. RNDr. Hubert Hilbert, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Jiří Šmída, Ph.D., Ing. Jana Kučerová, Ph.D.
Počet
stran grafů obrázků tabulek pramenů příloh
74 0 19 18 32 2
V Liberci dne: 25. 4. 2012
Čestné prohlášení
Název práce: Hodnocení environmentální zátěže ovzduší území obce Bílý Kostel nad Nisou
Jméno a příjmení autora:
Tomáš Rec
Osobní číslo: P09000179
Byl/a jsem seznámen/a s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č.
121/2000 Sb. o právu autorském, právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů, zejména § 60 – školní dílo.
Prohlašuji, že má bakalářská práce je ve smyslu autorského zákona výhradně mým autorským dílem.
Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.
Bakalářskou práci jsem vypracoval/a samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím bakalářské práce a konzultantem.
Prohlašuji, že jsem do informačního systému STAG vložil/a elektronickou verzi mé bakalářské práce, která je identická s tištěnou verzí předkládanou k obhajobě a uvedl/a jsem všechny systémem požadované informace pravdivě.
V Liberci dne: 25. 4. 2012
Poděkování
Děkuji svému vedoucímu prof. RNDr. Hubertu Hilbertovi, Ph.D. za odborné rady při vedení této bakalářské práce. Děkuji Ing. Janě Kučerové, Ph.D. za konzultace a mnoho volného času, který této práci věnovala. Děkuji Mgr. Jiřímu Šmídovi, Ph.D. za jeho ochotu vždy pomoci. Děkuji všem pracovníkům úřadů, kteří mi byli při tvorbě bakalářské práce nápomocni. Děkuji i všem ostatním, kteří mě podporovali. A děkuji Mirce, která byla při mně, když to šlo těžce.
T. R.
Anotace
Předmětem této bakalářské práce je hodnocení environmentální zátěže ovzduší území obce Bílý Kostel nad Nisou. Na počátku práce nejprve popíši teoretický základ problematiky znečišťování ovzduší a poté se již zaměřím na hodnocení ovzduší obce Bílý Kostel nad Nisou. Za hlavní cíl této bakalářské práce si kladu vytvořit mapu s potencionálně rizikovými plochami, které mají vliv na kvalitu ovzduší obci. Na konci práce provedu hodnocení zdravotních rizik expozice znečištěného ovzduší.
Klíčová slova: Bílý Kostel nad Nisou, ArcMap, znečištění ovzduší
Anotation
The topic of this Bachelor's dissertation is to assess the environmental load of the air in Bílý Kostel nad Nisou. At the beginning of this Bachelor's dissertation I describe the theoretical basis of issues of air pollution and then I focus on the situationion of air pollution in Bílý Kostel nad Nisou. The major aim of this Bachelor's dissertation is to create a map with dangerous areas, which influence the air quality in village. At the end I demonstrate health risk assessment of the air pollution.
Key words: Bílý Kostel nad Nisou, ArcMap, air pollution
6
Obsah
1. Úvod ...8
2. Cíle práce ...9
3. Metody ... 10
3.1 Metody v prostředí ArcMap ... 15
4. Základní pojmy ... 16
5. Atmosféra ... 19
5.1 Přirozené složení atmosféry ... 19
5.2 Vertikální členění atmosféry... 20
6. Klasifikace zdrojů znečištění ovzduší ... 21
7. Látky znečišťující ovzduší ... 23
8. Důsledky znečištění ovzduší na zdraví ... 25
9. Povětrnostní situace, meteorologické jevy a jejich vliv na rozptyl látek v ovzduší.... 28
10. Znečištění ovzduší v Libereckém kraji, EIA ... 31
10.1. Okolní zdroje podílející se na znečištění Bílého Kostela nad Nisou ... 33
10.2. EIA a Bílý Kostel nad Nisou ... 35
11. Charakteristika území ... 37
11.1. Obecná charakteristika, dostupnost a lokalizace obce ... 37
11.1.1 Stručná historie obce ... 40
11.2. Geomorfologická, geologická charakteristika území ... 40
11.3. Hydrologická charakteristika území ... 41
11.4. Klimatická charakteristika území ... 42
11.4.1 Klimatopochory, expozice svahů na základě metodiky pro hodnocení zátěže ovzduší obce Janův Důl ... 42
11.4.2 Klimatická charakteristika urbanizovaného území ... 44
11.5. Charakteristika antropického tlaku v obci ... 44
12. Kategorie vytvořené na základě metodiky pro hodnocení zátěže ovzduší pro obec Janův Důl ... 47
13. Krátké dotazníkové šetření ... 52
14. Práce v prostředí GIS ... 54
14.1 Topo to raster, TIN, tvorba klimatopochor a expozice svahů ... 55
14.2 Digitalizace jednotlivých prvků ovlivňujících kvalitu ovzduší v obci ... 57
14.2.2 Generalizace ... 58
7
14.3 Závěrečné úpravy výsledné mapy ... 59
15. Informace o zdravotních rizicích pro obyvatele spojených s kvalitou ovzduší ... 60
15.1 Pohled legislativní ... 60
15.2 Pohled z hlediska hodnocení zdravotních rizik ... 60
15.3 Oxid dusičitý - popis expozice, identifikace nebezpečnosti a charakteristika rizika ... 61
15.4 Benzen - popis expozice, identifikace nebezpečnosti a charakteristika rizika .... 65
16. Hodnocení environmentální zátěže obce území obce Bílý Kostel nad Nisou ... 67
17. Závěr ... 70
18. Zdroje ... 71
18.1 Literatura ... 71
18.2 Zákony ... 72
18.3 Internetové zdroje ... 72
18.4 Software a data ... 73
19. Seznam volných příloh ... 74
8
1. Úvod
Díky tomu, že se v dnešním vyspělém světě neustále hovoří o tématech jako jsou hospodářská krize, krize Eurozóny a Řecka či o problémech spojených s růstem nezaměstnanosti, by se mohlo zdát, že se na životní prostředí zapomnělo a to se tak posunulo do stínu těchto problémů, což ale naštěstí samozřejmě pravda není. Životní prostředí se již několik posledních let stává doslova fenoménem 21. století a diskutuje se o něm napříč celou společností. Právě v této moderní době by se dalo hovořit o jakési krizi mezi člověkem a přírodou, jelikož díky moderním technologiím, nárůstem obyvatelstva a všeobecným nastavením hodnot vyspělé společnosti se stále více zvyšuje tlak na přírodu a životní prostředí jako takové.
Podle Listiny základních práv a svobod máme právo na příznivé životní prostředí. Je toto právo však opravdu naplňováno s co největší odpovědností? Podle mého názoru rozhodně ne a souvisí to, jak jsem již výše zmínil, s hodnotami, které nese vyspělá kapitalistická společnost jako celek. Cílem této bakalářské práce samozřejmě není změnit nebo zpřísnit legislativu tak, aby se šetrněji a zejména s rozumem zacházelo se životním prostředím, nýbrž mi jde spíše o to poukázat, co a jak, v mém případě tedy ovzduší v Bílém Kostele nad Nisou, nejvíce znečišťuje a jaké to může mít důsledky na zdraví.
S přírodním a tedy přirozeným znečištěním ovzduší mnoho svést nemůžeme, ale za antropogenní znečištění si můžeme sami a svou neohleduplností a nezodpovědností zhoršujeme životní podmínky nakonec zase jen sami sobě. Znečištění ovzduší a jeho zátěž antropickými tlaky je v dnešní době velmi diskutovatelným tématem. Spíše než diskutovat by se ale mělo více jednat a snažit se kvalitu ovzduší stále zlepšovat, protože špatný stav ovzduší má negativní vliv na zdraví člověka.
A zdraví máme jen jedno!
9
2. Cíle práce
Hlavním cílem této bakalářské práce je hodnotit zátěž ovzduší v Bílém Kostele nad Nisou. V práci se nejprve zaměřím na prostudování dostupné literatury a internetových zdrojů, které budou poskytovat informace spojené se znečišťováním ovzduší. Vysvětlím ty nejzákladnější pojmy související s tématem. Dále popíšu atmosféru, klimatické a povětrnostní situace, které ovlivňují rozptyl znečišťujících látek. Za nezbytné také považuji popis jednotlivých typů znečištění ovzduší, dopady znečištěného ovzduší na lidské zdraví a v neposlední řadě také přehled jednotlivých znečišťujících látek, které svou přítomností v atmosféře narušují její přirozený stav. Než začnu charakterizovat mnou sledovanou obec, stručně vystihnu stav ovzduší v celém Libereckém kraji. Po těchto kapitolách se již zaměřím na samotný Bílý Kostel nad Nisou, lokalizuji ho v prostoru Libereckého kraje, vypracuji jeho částečnou geografickou charakteristiku a popíši jeho dopravní dostupnost, která pro mě bude důležitá z hlediska mého terénního průzkumu.
Po těchto krocích se mohu již zaměřit na práci v prostředí ArcMap. Po získání dat s nimi mohu začít pracovat a vytvořit mapu environmentální zátěže ovzduší území obce Bílý Kostel nad Nisou. Budu pracovat s metodikou pro hodnocení environmentální zátěže ovzduší pro obec Janův Důl a ověřím tak, zda lze tuto metodiku aplikovat pro Bílý Kostel nad Nisou. Výsledky by poté šly ověřit samotným měřením přístroji, které budou na katedře geografie k dispozici. Ke konci práce zhodnotím zdravotní vyplývající z expozice obyvatel znečištěnému ovzduší na konkrétních příkladech. Práci zakončím závěrem a seznamem zdrojů.
10
3. Metody
1. Metodika pro hodnocení zátěže ovzduší obce Janův Důl.
2. Rešerše literatury a internetových zdrojů.
3. Terénní průzkum území obce Bílý Kostel nad Nisou.
4. Rozhovory s odborníky, pracovníky institucí.
5. Dotazníkové šetření.
Pro práci na této bakalářské práce jsem použil několik metodologických postupů. V podkapitole uvádím, které metody jsem použil v prostředí softwaru ArcMap.
Nyní popíši ostatní použité metody, jejichž seznam můžete vidět výše. Rešerše literatury a internetových zdrojů byla jedna z prvních činností, kterou jsem se před psaním bakalářské práce zabýval. Vždy je potřeba si dobře ujasnit o čem chcete psát a poté vyhledat potřebnou literaturu a internetové zdroje.
Terénní průzkum s dotazníkovým šetřením provedu v samotné obci. Celou obec projdu, budu si vše potřebné zapisovat a zaznamenávat pomocí fotoaparátu.
Dotazníkové šetření provedu s místními obyvateli s cílem doplnit získaná data o znečištění ovzduší v obci. V samostatné kapitole popíši toto dotazníkové šetření podrobněji.
Rozhovory budou také důležitou součástí mé práce. Navštívím tyto objekty:
Krajskou hygienickou stanici Libereckého kraje se sídlem v Liberci, Krajský úřad Libereckého kraje, Obecní úřad v Bílém Kostele nad Nisou a Magistrát města Liberce.
Předmětem konzultací se zástupci výše uvedených orgánů státní správy je získaní validních informací o dané problematice.
Klíčový zdroj pro mou práci byla metodika pro hodnocení zátěže ovzduší obce Janův Důl. Na obrázku níže vidíte základní otázky pro hodnocení lokální kvality ovzduší. První položená otázka naráží na pozici území z hlediska regionální polohy a míry intensity působení člověka v území. Druhá otázka se zabývá tím, jak geografické prostředí obce ovlivňuje rozptyl kontaminantů v obci. Třetí otázka se ptá jakým způsobem hodnotit environmentální zátěž v ovzduší v obci. Na všechny tyto otázky v práci zodpovím a odpovědi budou postupně rozepsány v různých kapitolách této bakalářské práce.
11
Obrázek č. 1 - Základní otázky pro hodnocení lokální kvality ovzduší (Hilbert, et al. 2010)
Další část metodiky je také velmi důležitá. Vlevo v této tabulce jsou čísla a k nim přiřazeny jednotlivé typy druhotné krajinné struktury (dále jen DKS). Některé z nich (pokud znečišťují ovzduší) jsou přiřazeny do jedné z pěti skupin stresových faktorů podle typu znečištění. Například tedy číslo 12 značí dopravní linie a plochy. Tato kategorie pak patří pod číslo 1 u skupin stresových faktorů. Tento stresový faktor označuje výfukové plyny a prašnost. Zde můžete vidět číslo 12.1. Číslo 12 jsou tedy zmíněné dopravní linie a plochy a číslo jedna je intenzita. Intenzita může být od jedné do tří, jednička značí nejvyšší intenzitu a trojka poté intenzitu nejnižší. Jednotlivé stresové faktory jsou poté podrobněji popsány v textu. Já jsem postupoval stejně a v kapitole dvanáct se podrobněji věnuji určením svých kategorií a jejich stresových faktorů, které také podrobněji popíšu.
Poslední část tvoří klimatopochory - expoziční, vrcholové a údolní. Pomocí této metody rozdělím území Bílého Kostela n. N. na tyto tři kategorie a jednotlivé interpretace můžete vidět níže. Více se klimatopochory budu zabývat v samostatné kapitole.
Poté, co udělám výše zmíněné kroky, budu moci vytvořit výslednou mapu environmentální zátěže ovzduší pro katastrální území obce Bílý Kostel nad Nisou.
12
Tabulka č. 1 - Metodika hodnocení environmentální zátěže ovzduší (Hilbert, et al. 2010) Skupiny prvků DKS podle kombinace stresových faktorů
Opis prvku DKS 1 2 3 4 5
1 Lesy 12.
1, 9.1, 1.3
8.2 3.2, 4.2, 5.3
3 TTP
4 Skupina orných půd
5 Trvalé zemědělské kultury
výfu k.
plyny , - prašn ost
exhal áty – kouř,
kouř- exhal áty, exhal . z tec hnol.
pesti cidy zápac h, prašn ost
prašn ost- výfu k.
plyny , pesti cidy, zápac h
6 Bažiny Hodnocení:
Intenzivní stresový faktor:
1) Výfukové plyny, prašnost - dopravní linie, plochy - rekreační areály
Nejrizikovější se jeví z hlediska hodnocení zdravotních rizik, doprava na příjezdové komunikaci do obce, zastávky a parkoviště v obci.Provoz je v denní i noční dobu. Exhalace dopravy tvoří 30% PM menších než PM2,5, ostatní emise poletavého prachu závisí na povrchu vozovek – resuspendovaný prach frakce PM10 – 2,5, Dále výfukové plyny obsahují oxid dusičitý a benzen. Expozice závisí na aktivitách každého jedince (v jaké vzdálenosti pracuje/bydlí od komunikace, jak často a dlouho se pohybuje v dopravě).
- Účinky dlouhodobě zvýšených koncentrací poletavého prachu způsobují snížení plicních funkcí u dětí i dospělých, zvýšení nemocnosti na onemocnění dýchacího ústrojí, výskytu symptomů chronického zánětu průdušek a spotřeby léků pro rozšíření průdušek při dýchacích obtížích a zkrácení délky života hlavně z důvodu vyšší úmrtnosti na choroby srdce a cév a pravděpodobně i na rakovinu plic. Zvýšení úmrtnosti se týká zejména
7 Zemědělské areály 8 Budovy
9 Rekreační areály 1
0
Ostatní plochy v sídle
1 1
Plochy odkrytého substrátu
1 2
Dopravní linie, plochy
13 1
3
Toky starších a nemocných osob u kterých zkracuje délku dožití.
- Účinky opakované anebo dlouhodobé expozice oxidu dusičitému - pro děti znamená dlouhodobé vystavení vlivu zvýšených koncentrací NO2 zvýšené riziko onemocnění dýchacího ústrojí v důsledku snížené obranyschopnosti organizmu vůči infekci a snížení plicních funkcí.
- Benzen má nízkou akutní toxicitu, při dlouhodobé expozici má účinky hematotoxické, genotoxické, imunotoxické a karcinogenní. Nejzávažnějším účinkem benzenu je jeho karcinogenní působení. Byly popsány nádory jater, prsu, nosní dutiny a leukémie.
Rekreační areál „Camping 2000 Januv Dul“ je v provozu od jara do podzimu (konkrétně od 15.4.- 15.9.). Typem ubytování jsou stany a chatky. Zde než prašnost vzhledem k povrchům tvořeným TTP nebo zpevněnými povrchy jsou spíše výfuky z dopravy.
Vzhledem k tomu, že auta pouze přijíždí, odjíždí, parkuji a znečišťování je časově omezené není zdravotní riziko významné.
Pozn. opravena 3.1 na 3.2
Z hlediska zdravotních rizik jsou významné v topné sezóně lokální topeniště domů. Zde pod 8.2 pod kolonkou kouř-exhaláty,exhaláty z technologií (poznámka, zvážit nepřesunout spíše pod kolonku 2).
Lokální topeniště jsou situovány do husté zástavby s pomalým rozptylem polutantů do atmosféry dané nízkých vyústěním komínů nad terénem. Navíc užití paliva je ovlivněno ekonomikou obyvatel a také dostupností jednotlivých druhů paliv v okolí bydliště.
Lokální topeniště jsou zdrojem tradičních škodlivin, jako jsou oxidy síry a dusíku, ale také prachem, na který jsou vázány další škodliviny včetně kovů, a organickými látkami včetně karcinogenních polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU).
- Opakované krátkodobé pracovní expozice vysokým koncentracím oxidu siřičitého kombinované s dlouhodobými expozicemi nižším koncentracím mohou vést k výskytu chronické bronchitidy.
- PAU mají schopnost přetrvávat v prostředí, kumulují se ve složkách prostředí a v živých organismech, jsou lipofilní a řada z nich má toxické, mutagenní či karcinogenní vlastnosti. Patří mezi endokrinní disruptory, ovlivňují porodní váhu a růst plodu. Působí imunosupresivně, snížením hladin IgG a IgA.
- Oxid uhelnatý Koncentr ace (%)
Zdravotní následky
2,3 - 4,3 rychlejší nástup vyčerpání při
14
tělesné zátěži u mladých zdravých mužů
2,9 - 4,5
časnější nástup anginosních bolestí při tělesné zátěži u pacientů s anginou pectoris
5,0 - 7,6 snížená vigilita u zdravých dobrovolníků
5,0 - 10 poruchy vidění, schopnosti učení, poruchy senzomotoriky celkově
10 rozšíření kožních cév, pocit napětí na čele
20 bolesti ve spáncích, poruchy dýchání
30
bolesti hlavy, snadná unavitelnost, poruchy úsudku, závratě, poruchy vidění
40 - 50 bolest hlavy, kolaps, mdloby 60 - 70 bezvědomí, intermitentní křeče,
poruchy dýchání 80 rychlá smrt
Při koncentracích pod 2 % COHb nebyly pozorovány žádné škodlivé účinky. K ochraně obecné populace včetně citlivých skupin se doporučuje, aby koncentrace karboxyhemoglobinu v krvi nepřekračovaly 2,5 až 3 %.
15
Obrázek č. 2 - Metodika hodnocení environmentální zátěže ovzduší (Hilbert, et al. 2010)
3.1 Metody v prostředí ArcMap
Při práci se softwarem ArcMap jsem použil tyto metody:
1. Edit tool - tato šipka posouvá mapu a označuje jednotlivé polygony.
2. Cut polygon tool - umožňuje vyřezávání dílčích polygonů ze základního polygonu.
3. Merge - pomocí tohoto nástroje spojíme dva a více polygonů do jednoho polygonu.
4. Snapping - slouží k přesnému přichycení se na hranici daného polygonu.
5. Intersect - slouží k vytvoření polygonu z překryté části dvou a více polygonů.
6. Clip - tato metoda slouží k vystřižení překrývající části většího polygonu nad menším polgynem.
7. Merge - spojení dvou vrstev do jedné a odstranění hranic mezi objekty se stejnými atributy.
8. Topo to Raster - tato analýza slouží k vytvoření rastru z příslušných vrstev (například vrstevnice, hranice obce, vodní toky atd.).
9. Aspect - pomocí této analýzy jsem z vytvořeného rastru mohl vytvořil novou vrstvu, která ukazovala orientaci svahů ke světovým stranám.
10. Raster to TIN - analýza sloužící k vytvoření nepravidelné trojúhelníkové sítě.
16
4. Základní pojmy
V první kapitole uvedu, vysvětlím a interpretuji několik základních pojmů, které souvisí se znečišťováním ovzduší.
a, Životní prostředí - „pojem prostředí má ve vztahu k člověku jiný rozměr.
Člověk sám své prostředí aktivně ovlivňuje, část svého prostředí uměle vytváří. Lidé jako sociální tvorové mají mezi sebou úplně jiný charakter vztahů než jiné organizmy.
Na druhé straně je však člověk součástí prostředí, kterému se musí přizpůsobovat. I když je člověk součástí přírody na jedné straně, na druhé straně se však z přírody vyděluje svým aktivním přístupem a sociálními vazbami. Proto je vhodné mluvit o životním prostředí člověka.“
Samotná definice „životního prostředí“ není jednoznačná. Jinak chápe životní prostředí biolog, jinak ekonom, filozof či politik. Proto i používané definice jsou spíše obecného charakteru. Obecně je přijímána definice norského profesora Samuela Wika, podle které je životní prostředí ta část světa, s níž je člověk ve vzájemném působení, kterou používá, ovlivňuje a které se sám přizpůsobuje (Jůza 1997, s. 8)."
S autorem a jeho popisem definice životního prostředí od norského profesora souhlasím. Moderní člověk se může snažit vůči přírodě (životnímu prostředí) vymezit a nebere se čistě jako jeho součást, pak tedy hovoříme o životním prostředí člověka.
Člověk se však od přírody odloučit nemůže a vše s čím přichází do kontaktu, používá a ovlivňuje je tedy životní prostředí, protože je součástí jeho každodenního života a je s ním v neustálé interakci.
b, Emise - jedním ze základních pojmů souvisejícím se znečišťování ovzduší jsou emise. Jako emise označujeme množství vypouštěných škodlivých látek ze zdrojů znečištění ovzduší, například z průmyslových provozů.
c, Imise - rozdíl mezi emisí a imisí je ten, že imise je již konkrétní koncentrace škodlivé látky v ovzduší.
d, Emisní limity - emisní limit představuje nejvyšší přípustnou míru vypouštění znečišťujících látek do ovzduší ze zdroje znečištění. Emisní limity jsou podrobně popsány v zákoně o ochraně ovzduší.
e, Imisní limity - imisní limity určují nejvýše přípustnou hmotnostní koncentraci znečišťující látky obsažené v atmosféře.
f, Atmosférická depozice - tímto pojmem rozumíme přenos jednotlivých znečišťujících látek z ovzduší na zemský povrch. Je dán hmotností látky na jednotku
17
plochy zemského povrchu za určité časové období. Depozice může být mokrá nebo suchá. Mokrou depozicí tedy rozumíme přenos látek prostřednictvím srážek - déšť, sníh apod. Suchá depozice je přímý vstup tuhých látek a plynů do prostředí. Suchá depozice výrazně pomalejší než mokrá, avšak neustálá, kdežto mokrá depozice probíhá jen v určitých časových intervalech.
g, Depoziční limit - je nejvyšší přípustné množství znečišťující látky usazené po dopadu na jednotku plochy zemského povrchu za jednotku času. Za překročení tohoto i ostatních limitů hrozí znečišťovateli finanční sankce.
h, Expozice - expozicí rozumíme již konkrétní situaci, kdy je člověk vystavován jednotlivým typům znečištění ovzduší. Dochází k překročení pomyslné hranice mezi lidským tělem a látkou.
ch, REZZO - tato zkratka představuje Registr emisí a zdrojů znečištění ovzduší a rozděluje zdroje do čtyř kategorií:
1, REZZO 1 - zvláště velké a velké stacionární zdroje - největší zdroje znečištění, kam patří například zařízení ke spalování paliv a tepelném výkonu vyšším než 5 MW. Do této kategorie patří ty největší zdroje, například liberecká teplárna patří právě do REZZO 1.
2, REZZO 2 - střední stacionární zdroje - do druhé kategorie patří střední zdroje s významným vlivem na kvalitu ovzduší.
3, REZZO 3 - malé stacionární zdroje - zahrnuje ty nejmenší stacionární zdroje znečištění ovzduší. Například lokální topeniště, což je v Bílém Kostele dominantním zdrojem znečištění ovzduší.
4, REZZO 4 - mobilní zdroje emisí - jak už název napovídá, čtvrtá skupina zdrojů znečištění ovzduší zahrnuje zdroje pohyblivé. Do této kategorie patří tedy doprava.
Správou databáze REZZO je pověřen Český hydrometeorologický ústav (Hemerka, et al. 2010).
Do této kapitoly bych také zařadil velmi poučné schéma z knihy, která se zabývá znečištěním ovzduší. Dalo by se říci, že se jedná o základní schéma toku znečišťujících látek od zdroje až po receptor. První bublina na levé straně schématu označuje zdroje znečištění ovzduší. Na tuto bublinou jsou napojeny dva základní typy zdrojů, které rozlišujeme, a to zdroje antropogenní nebo přírodní. Přírodní zdroje pocházejí z přirozených dějů, které probíhají v přírodě, kdežto antropogenní zdroje má na svědomí
18
lidská činnost. Ze zdrojů znečištění unikají do ovzduší látky, které nazýváme emise. Ty poté v atmosféře podléhají meteorologickým procesům a chemickým reakcím, což můžete vidět také znázorněné v níže uvedeném schématu. Imise představují koncentraci jednotlivých látek v ovzduší. Předposlední bublina označuje atmosférickou depozici.
Tímto termínem rozumíme přenos látek z atmosféry na zemský povrch a udáváme ho v hmotnosti na určité ploše za určitý čas. Receptory můžeme chápat příjemce jednotlivých znečišťujících látek, například člověka.
Obrázek č. 3 - Základní schéma problematiky znečištění ovzduší (Hůnová, et al. 2004, s. 41)
19
5. Atmosféra
Atmosféra je plynný obal Země, který je nezbytný pro druh života, který se na planetě Zemi odehrává. Je tvořena vzduchem, tedy směsicí plynů (viz. níže) a je součástí rotačního pohybu Země. Její váha je 5,157×1018 kg a polovina této hmotnosti se hromadí ve výšce jen asi 5-6 kilometrů nad zemským povrchem, přičemž za vnější hranici atmosféry se považuje vzdálenost až 40 000 km. Nad touto výškou již molekuly nejsou ovlivňovány rotací Země (Netopil, et al. 1984, s. 35-37).
5.1 Přirozené složení atmosféry
Planeta Země vznikla před 4,6 miliardami let a spolu s ní i atmosféra. Je potřeba však zmínit, že atmosféra, která tu byla před miliardami let, byla zcela odlišná od té, kterou známe dnes. Byla mnohem hustší a obsahovala především oxid uhličitý, dusík a oxidy dusíku a síry. V minulosti zde byl také například magmatický oceán, a proto byla zdejší atmosféra plná plynů, které se z magmatu tohoto oceánu odpařily. S rozšiřováním zelených řas na Zemi začala také výrazná změna ve složení atmosféry, protože díky fotosyntéze, tedy procesu, díky kterému rostliny tvoří kyslík, se začalo množství kyslíku v atmosféře postupně zvyšovat. Množství kyslíku rostlo do té doby, než se zastavilo až na dnešních necelých 21 %.
Na tabulce níže můžete vidět současné přirozené složení atmosféry. Ze všech prvků je nejvíce zastoupen dusík N2, který tvoří o něco málo více než 78% atmosféry.
Na druhém místě je pro lidský život nezbytný kyslík O2, která tvoří necelých 21%
plynného složení atmosféry. Třetí místo zaujímá argon s necelým 1%. První sloučenina v tomto pořadí je oxid uhličitý CO2, který je na čtvrté pozici s 0,0335%. Další plyny mají ještě menší zastoupení, na úplně posledním místě je z těchto hlavních plynů xenon Xe s 8,7×10-6 %.
20
Tabulka č. 2 - Hlavní plyny atmosféry bez vodní páry (Chrgijan 1978)
PLYN MOLEKULA % ZASTOUPENÍ
dusík N2 78,084
kyslík O2 20,946
argon Ar 0,934
Oxid uhličitý CO2 0,0335
neón Ne 1,818×10-3
hélium He 5,24×10-4
metan CH4 (1,2-1,5)×10-4
krypton Kr 1,14×10-4
vodík H2 5×10-5
Oxid dusný N2O 3,5×10-5
ozón O2 4×10-5
xenon Xe 8,7×10-6
Atmosféra se však neskládá jen z plynů a jejich sloučenin, ale také vodní parou, kapičkami vody a také aerosolem, o němž se trochu podrobněji zmíním v jedné z dalších kapitol.
5.2 Vertikální členění atmosféry
Vertikálně rozdělujeme atmosféru do pěti částí, kterými jsou: troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra, exosféra.
a, Troposféra - troposféra je vrstva atmosféry, která je co do vzdálenosti nejbližší zemskému povrchu. Na některých místech sahá až do výšky 17-18 km, ale v České republice například jen do 11 km nadmořské výšky. Je pro ni charakteristický převládající pokles teploty s výškou. V nejvyšších částech troposféra klesá teplota až na -80 °C. V troposféře se vytvářejí oblaky, atmosférické srážky a je zde koncentrována většina vodních par atmosféry.
b, Stratosféra - stratosféra sahá od tropopauzy do nadmořské výšky kolem 50 km. V první polovině stratosféry se teplota s výškou nějak výrazněji nemění a vy vyšších polohách může docházet k teplotní inverzi, tedy že teplota s výškou roste.
Součástí stratosféry je ozonosféra, která absorbuje ultrafialové záření.
c, Mezosféra - nad stratopauzou se rozprostírá mezosféra a to až do výšky 80-85 km nad mořem. Teplota v mezosféře klesá až k hranici -100 °C.
d, Termosféra - mezopauza odděluje mezosféru od termosféry. Někteří autoři píší až o 700 km výšky, kam termosféra zasahuje. V této části atmosféry dosahuje teplota stovek °C, což je dáno vysokou kinetickou energií molekul vzduchu.
21
e, Exosféra - poslední a nejsvrchnější část atmosféry se nazývá exosféra. Sahá až do výšky 40 000 km nad mořem a od termosféry ji odděluje termopauza. Nad exosférou se již nachází meziplanetární prostor (Netopil, et al. 1984, s. 35-40, Moldan, et al., 2003, s. 10-11).
6. Klasifikace zdrojů znečištění ovzduší
Tabulka č. 3 - Přehledná klasifikace zdrojů znečišťujících ovzduší MOŽNOSTI KLASIFIKACE ZDROJŮ ZNEČIŠŤUJÍCÍCH
OVZDUŠÍ 1. PŘÍRODNÍ, ANTROPOGENNÍ 2. BODOVÉ, LINIOVÉ, PLOŠNÉ 3. PŘÍZEMNÍ, VYVÍŠENÉ, VÝŠKOVÉ 4. MOBILNÍ, STACIONÁRNÍ
Zdroje znečištění ovzduší můžeme rozlišovat podle několika faktorů. Za základní dělení považuji rozlišovat zdroje znečištění na přírodní a antropogenní. Mezi nejvýznamnější antropogenní zdroje patří průmyslové podniky, doprava a lokální topeniště. Tyto zdroje jsou tedy takové, které produkují znečišťující látky do ovzduší díky lidské činnosti. Na druhou stranu je potřeba říci, že ovzduší znečišťují i látky přírodní. Přírodní látky mohou být nejrůznějšího typu. Uvedu dva příklady, které se v Bílém Kostele nad Nisou jistě nenacházejí. Jedná se o vypařenou mořskou sůl do ovzduší a sopečná činnost. Mezi běžné přírodní zdroje, které se již v obci nacházejí, patří například pylová zrna rostlin, půdní částice.
Nyní uvedu dělení podle rozložení zdroje v prostoru. Z tohoto hlediska rozlišujeme zdroje znečištění bodové, liniové a plošné. Jako bodový zdroj můžeme označit například komín nebo elektrárnu, liniovými zdroji rozumíme komunikace a mezi plošné zdroje může patřit povrchový lom či zemědělské plochy.
Zdroje znečištění se dají také dělit podle vertikálního umístění. V této souvislosti rozlišujeme tři typy: přízemní, vyvýšené a výškové. Přízemní znečištění způsobují zdroje nejblíže zemskému povrchu a tedy i lidem. Jedná se především o dopravu (ne letecká doprava), lokální topeniště a zemědělskou činnost. Do prostřední kategorie, tedy do vyvýšených zdrojů, můžeme uvést typický příklad a tím je komín. Může se jednat o komín průmyslových závodů, tepláren a elektráren. Tyto vyvýšené zdroje jsou nejvíce zrádné v tom, že znečištěné látky jsou poté odnášeny do vzdálenějších míst od zdroje znečištění. A do poslední kategorie, tedy do výškových zdrojů znečištění, patří zejména letecká doprava. Výškové zdroje v Bílém kostele nebudu dále brát v potaz. V obci jsou
22
jen 2 vysoké komíny, tedy se jedná o vyvýšené zdroje, jinak jsou zde všechny zdroje znečištění ovzduší přízemní.
Posledním typem klasifikace zdrojů znečištění ovzduší, který zde uvedu, je dělení na zdroje podle změny v prostoru a v čase. Toto dělení obsahuje dvě kategorie:
stacionární a mobilní zdroje znečištění ovzduší. Stacionární zdroj znečištění je takový, který v prostoru a čase nemění svoji polohu. Na druhé straně mobilní zdroje jsou pohyblivé, svou polohu tedy mění. Stacionární bod může být teplárna, mobilní pohybující se automobily.
Tyto klasifikace jsou podle jednotlivých zdrojů znečištění zaznamenány ve finální mapě této bakalářské práce (Janoušková, et al. 2004, s. 43-47).
23
7. Látky znečišťující ovzduší
Atmosféra je plná nejrůznějších znečišťujících látek, které nepříznivě působí na životní prostředí a lidské zdraví. Látky mohou být nejrůznějšího druhu, záleží samozřejmě na charakteru zdroje znečištění. Podniky jako jsou hliníkárny, sklárny a jim podobné budou samozřejmě produkovat jiný druh znečišťující látky než například zemědělská výroba nebo chemické závody. Sklárna je typická svými emisemi arsenu a kadmia, naproti tomu chemické závody znečišťují ovzduší organickými látkami. V této kapitole vytvořím přehled běžných znečišťujících látek a uvedu, odkud se tyto látky dostanou do atmosféry.
PM 1, 2,5 a 10 - jedná se polétavý prach. Číslice označují v mikrometrech velikost částic. Běžně se vyskytují v uvedených velikostech, tedy až prach o velikosti deset mikrometrů. Může vzniknout antropogenní i přirozenou cestou. Polétavý prach vzniká při přírodních procesech například sopečnou činností. Lidé vytvářejí tento typ znečištění spalovacími procesy, například při automobilové dopravě nebo v elektrárnách.
Dioxiny - je to skupina látek, která se utváří a znečišťuje ovzduší při spalování plastů s obsahem PVC. Dále mohou vznikat při spalovacích procesech v průmyslových podnicích. Významným zdrojem produkce dioxinů může být spalovna komunálního odpadu.
O3 - ozón je plyn, který nás chrání před UV zářením dopadajícím ze slunce, v této souvislosti se ovšem jedná o ozón přízemní. Přízemní ozón lidské zdraví nechrání, naopak mu škodí. Vznik přízemního ozónu je dán automobilovou dopravou, tudíž toto znečištění se nejvíce vyskytuje ve velkých městech a kolem komunikací. Auta však ozón samozřejmě přímo nevypouští, ten vzniká složitou chemickou reakcí výfukových plynů v ovzduší.
SO2 - oxid siřičitý byl problémem zejména před rokem 1989. Poté se zavedlo odsíření a emise oxidu siřičitého do ovzduší klesly o 90%. Může například vznikat při spalování fosilních paliv. Jak jsem již zmínil v první kapitole, zdroje oxidu siřičitého mohou být nejen antropogenní, ale i přírodní. Přírodní zdroje jsou však v evropském prostředí oproti antropogenním zanedbatelné. Přirozeným zdrojem SO2 může být například sopečná činnost.
CO2 - mezi lidmi je jednou z nejznámějších sloučenin znečišťující ovzduší právě oxid uhličitý. Jeho množství v atmosféře stále roste a je pravděpodobně nejvyšší za posledních několik stovek tisíc let. Také se podílí na vytváření tzv. skleníkového efektu,
24
který přispívá ke globálnímu oteplení Země. V posledních letech přibližně 75% všech emisí CO2 vzniklých lidskou činností pochází ze spalování fosilních paliv. Ve větším množství se do atmosféry oxid uhličitý uvolňuje též při výrobě cementu.
CO - oxid uhelnatý vzniká při nedokonalém spalování a je to jedna z nejznámějších látek, která znečišťuje ovzduší. Jedním zdrojem CO je například doprava. Dále může vznikat při některých průmyslových procesech, v teplárnách a spalovnách.
NOx - pod pojmem NOx si představme sloučeniny oxidu dusnatého (NO) a oxidu dusičitého(NO2). Je to také jedna z nejznámějších a nejběžněji se vyskytujících látek, která znečišťuje ovzduší. Jako zdroj těchto dvou sloučenin můžeme označit spalovací procesy.
PAU - tuto skupinu látek tvoří polycyklické aromatické uhlovodíky. Jsou pro zdraví velmi nebezpečné a zdrojem těchto látek je spalovací proces, tedy například lokální topeniště nebo doprava. Příkladem polycyklického aromatického uhlovodíku je benzo(a)pyren.
VOC - tato zkratka představuje těkavé organické látky (z anglického volatile organic compounds). Nejznámější těkavou organickou látkou je benzen (C6H6). Tyto látky přispívají s oxidy dusíku k tvorbě přízemního ozónu. Největší podíl na vzniku těchto sloučenin má automobilová, nákladní a autobusová doprava, respektive spalování pohonných hmot. Dalším velkým zdrojem je používání barev a chemický průmysl.
Olovo - olovo se do ovzduší dostává nejvíce při těžbě rud a jejich následnému zpracování. Dříve byl také u nás používaný olovnatý benzín, ale ten byl pro svůj špatný vliv na životní prostředí v roce 2001 zakázán.
Arsen - emise arsenu jsou zaznamenávány při zpracování měděných rud. Také fosilní paliva mohou obsahovat arsen. Tento kov se také například uvolňuje spolu s dalšími škodlivými látky při kouření cigaret.
Látek, které mohou znečišťovat ovzduší, je samozřejmě mnohem více. Popsat úplně všechny ovšem není pro tuto bakalářskou práci důležité a ani to není jejím cílem, spíše je pro mě důležité mít přehled o těch běžných sloučeninách, které ovzduší znečišťují (Hemerka, et al. 2010, Braniš, et. al. 2009).
25
8. Důsledky znečištění ovzduší na zdraví
Vzduch je nedílnou součástí lidského života, denně při běžné zátěži vdechneme 10-20 m3 vzduchu (dospělý člověk), a proto by nám rozhodně nemělo být lhostejné, co dýcháme. Lidský organismus není samozřejmě jedinou složkou prostředí, na kterou mají negativní účinky znečišťující látky v ovzduší. Tyto látky mají nepříznivý vliv i na ostatní živočichy, rostliny, půdu, ale i například na stavby. Znečištění ovzduší může mít velmi vážné důsledky na lidské zdraví. Různé látky působí různě na lidský organismus, některé způsobují jen krátké dočasné zdravotní problémy, naopak jiné zase mohou časem vyvolat velmi závažná až smrtelná onemocnění. Závisí samozřejmě na mnoha faktorech, například na koncentraci látky v ovzduší či délce, po jakou se vystavujeme jejímu působení. Vdechováním škodlivých látek ovlivňujeme naše zdraví přímým způsobem, existuje však i způsob nepřímý. Nepřímo nás ovlivní takové znečištění, které se dostane do půdy, rostlin, zvěře a poté skončí v potravním řetězci. Znečišťováním ovzduší tedy neničíme jen životní prostředí, ale i naše zdraví, a proto bych chtěl této kapitole věnovat větší pozornost. Je třeba si také ujasnit, že zkoumání účinků na zdraví těchto látek je velmi složité, jelikož zde může existovat mnoho vedlejších faktorů.
Záleží například velmi na aktuálním stavu organismu, jeho celkové odolnosti, dále také na tom, zda člověk kouří, dodržuje správnou životosprávu apod. Níže jsou popsány důsledky některých běžných látek znečišťujících ovzduší na lidské zdraví.
PM 1, 2,5 a 10 - polétavý prach může mít velmi nepříjemné důsledky na lidské zdraví. Zdravotní důsledky velmi záleží na velikosti prachových částic. Zatímco velké částice mohou působit jen dráždění horních cest dýchacích, menší částice se již mohou dostat do dolních cest dýchacích. Nejhůře však působí mikroskopické částice, které se dostanou až do plicních sklípků a do krevního oběhu. Z epidemiologických studií vyplývá, že v lokalitách s dlouhodobým výskytem vyšší koncentrace polétavého prachu je vyšší úmrtnost obyvatelstva v důsledku onemocnění dýchací soustavy.
SO2 - vysoké množství oxidu siřičitého v organismu, kam se dostane vdechnutím, může způsobit vážné zdravotní potíže. Můžeme onemocnět bronchokonstrikcí (zúžením průdušek). Při častém výskytu v znečištěném prostředí této sloučeniny můžeme onemocnět také chronickou bronchitidou.
O3 - u ozónu se nerozlišuje zřejmá hranice koncentrace, která má vliv na lidské zdraví. Při malé koncentraci můžeme pocítit dráždění očí. Při vyšších koncentrací má vliv na zhoršení dýchacích cest. Přízemní ozón obecně nepříznivě působí na plíce,
26
snižuje jejich funkci. Může přispět ke zhoršení astma a při krátkém působení na lidský organismus také dráždí sliznici nosu, krku, způsobuje kašel, tlak na hrudi a bolesti v krku. Tato látka neproniká do těla skrz kůži, jediná možnost je tedy její vdechování.
CO - oxid uhelnatý se do lidského organismu dostává vdechováním, pokožkou do našeho těla nepronikne. Tato sloučenina se váže na hemoglobin 200× silněji než kyslík. Při malé koncentraci oxidu uhelnatého dochází k rychlejšímu vyčerpání při tělesné zátěži. Při větší koncentraci způsobuje v poruchy dýchání, bolesti hlavy, bezvědomí i smrt. Takto vysoké koncentrace se někdy objevují v uzavřených prostorách.
NO2 - účinky oxidu dusičitého na lidské zdraví jsou zejména dráždivé. Velmi citlivé osoby jsou samozřejmě malé děti, nemocní a staří lidé. Koncentrace v rozmezí 380 - 560 μg/m3 je považována za nejnižší hranici, od které jsou účinky na lidské zdraví zaznamenány. Například bylo zaznamenáno ovlivnění funkcí plic u těžších astmatiků.
Naopak u zdravých lidí jsou prokazatelné akutní zdravotní problémy při koncentraci kolem 4000 μg/m3. Oxid dusičitý obecně snižuje funkci plic a nejvíce ohroženou skupinou jsou astmatici.
NO - oxid dusnatý je velmi nebezpečný, stejně jako jiné znečišťující látky, zejména pro astmatiky, kdy může stav jejich astmatu velmi zhoršit. Může vyvolat zápal plic a působí také zánětlivě.
CO2 - oxid uhličitý patří k snad nejznámější sloučenině, jelikož se o ní velmi často mluví v souvislosti se skleníkovým efektem. Ve venkovním prostředí se oxid uhličitý vyskytuje jen v malém množství, které člověku nijak neublíží. Samozřejmě při mnohonásobných koncentracích by i oxid uhličitý mohl lidskému zdraví ublížit.
Dioxiny - tato skupina látek je také velmi nebezpečná a může způsobovat nádorová onemocnění.
Arsen - způsobuje poškození krvetvorby, při dlouhodobé expozici v prostředí s vyšší koncentrací může způsobit i rakovinu kůže a plic. Zejména také kuřáci a ti co často pobývají v blízkosti kuřáků, jsou exponovány arsenu, arsen se spolu s některými dalšími kovy totiž uvolňuje při kouření cigaret.
Olovo - olovo nejvíce postihuje trávicí ústrojí, nervový a krvetvorný systém a ledviny.
PAU, VOC - polycyklické aromatické uhlovodíky a těkavé organické látky jsou poslední látky, u kterých popíši jejich účinky na lidské zdraví. Tyto dvě skupiny látek
27
jsou zvláště nebezpečné a mají velmi negativní vliv na lidské zdraví. Například benzo(a)pyren ze skupiny PAU je velmi známá látka, která se do lidského těla nedostává jen vdechováním, ale i skrze pokožku, což není u ostatních výše zmíněných sloučenin a kovů běžné. Řada těchto látek způsobují kromě jiných zdravotních problémů také karcinogenní a mutagenní procesy. Z organických těkavých látek je velmi známý benzen (C6H6), který má také velmi mnoho negativních účinků na naše zdraví. Poškozuje játra, plíce a pří delšímu vystavování se jeho účinku může u člověka vyvolat rakovinné bujení.
Jako nejhůře působící látky se mi jeví kovy a poslední zmíněné látky, jelikož většina z nich je karcinogenních, tedy způsobujících rakovinu. Tím ale určitě nepodceňuji ani vlivy ostatních látek na zdraví, jelikož i důsledky jejich působení mohou být pro lidské zdraví velmi závažné.
Z hlediska účinků na zdraví by bylo velmi zajímavé prostudovat konkrétní epidemiologické studie, které se odborněji zabývají účinkům znečištěného ovzduší na zdraví člověka. Tím se však již ve své bakalářské práci dále zabývat nebudu (Hůnová, et al. 2004, Moldan, et al. 2003, Krajská hygienická stanice 2011).
28
9. Povětrnostní situace, meteorologické jevy a jejich vliv na rozptyl látek v ovzduší.
Na to, jakým způsobem se budou znečišťující látky v ovzduší rozptylovat a pohybovat, má vliv povětrnostní situace a jevy počasí. Je velmi složité přesně určit, zda tak či onak se budou zrovna chovat znečištěné látky v ovzduší. Na to má vliv příliš mnoho faktorů, například srážky, teplota, směr a rychlost větru, lokalita kde jsou látky vypouštěné atd.
Teplotní inverze, tedy stav kdy teplota s výškou roste, představuje nejstabilnější typ stavu atmosféry. Při tomto stavu atmosféry jsou logicky vertikální pohyby a promíchávání vzduchových hmot velmi omezeny, a tudíž se velmi omezuje rozptyl částic znečišťujících ovzduší. Naopak při běžném stavu, kdy teplota s výškou klesá, dochází k výraznému vertikálnímu pohybu a promíchávání vzduchových hmot, to znamená, že podmínky pro rozptyl jsou příhodné. Inverzí máme několik typů, například radiační, advekční či frontální inverzi. V Bílém Kostele n. N. jsou příhodné podmínky pro tvorbu inverzí, jelikož se nejdůležitější část obce nachází v údolí. Právě údolí je příznivé prostředí pro vznik inverzí, jelikož těžší prochlazený vzduch může sklouzávat po svazích a držet se v údolích. Například v zimě zde pravděpodobně budou velké radiační inverze, kdy chladný vzduch, jak bylo zmíněno výše, klesne po svazích do údolí (údolní vítr) a nebude moci být dost dobře ohříván, protože zde bude sněhová pokrývka. Právě sněhová pokrývka má velmi vysoké albedo (odrazivost). Albedo čistého bílého sněhu se může pohybovat i kolem 90%, k oteplení vzduchových hmot nemůže tedy dojít, a tudíž jsou právě v období zimy příhodné podmínky pro vznik radiačních inverzí. Pro advekční inverzi je také příhodné zimní období, kdy relativně teplý vzduch proudí v chladném území, kde se ochladí. Existují i další typy inverzí, jako například inverze subsidenční a turbulentní, ale podrobněji se těmito meteorologickými jevy zabývat v mé práci již nebudu.
Intenzivní přízemní inverze vedou ke vzniku smogu. Název smog z anglického smoke - kouřit a fog - mlha a rozeznáváme dva druhy smogu, zimní (londýnský) smog a letní (losangeleský) smog. Takzvaný londýnský smog je pojmenovaný podle Londýna, protože zde jsou smogové situace velmi známé již z minulosti. Objevuje se ve dnech, kdy je mlha a teplotní inverze. Skládá se zejména z SO2 a CO a tento smog je také podle vlastností těchto látek znám pod názvem redukční smog. Je však třeba také říci, že zdroje SO2 nemusí být jen antropogenní, ale i přírodní. Mezi přírodní zdroje
29
patří například sopečná činnost nebo mikrobiální rozklad odumřelé biomasy (oxidace sulfan). Avšak v evropském prostředí jsou oproti zdrojům antropogenním zanedbatelné.
Losangeleský smog je znám z USA z města Los Angeles, kde byl také v první polovině dvacátého století objeven. Vzniká za velmi intenzivního slunečního záření, kdy ultrafialové záření působí na látky v ovzduší, zejména na NOx, a chemickými reakcemi poté vzniká tzv. přízemní smog, který je zdraví škodlivý. Tento typ smogu má silné oxidační účinky, a proto je také znám pod názvem oxidační smog. Vlivem oxidačního smogu jsou velmi ohrožena spíše větší města, kde je intenzivní automobilová a autobusová doprava.
Další dva jevy, cyklóna a anticyklóna, můžeme také interpretovat z hlediska vztahu k rozptylování znečišťujících látek. Nepříznivé podmínky pro rozptyl vznikají při anticyklonální situaci. Při tomto jevu dochází k sestupování vzduchových hmot a tím se škodlivé látky udržují v nízkých vrstvách atmosféry. Naopak při cyklonálním stavu, tedy při tlakové níži, jsou podmínky pro rozptyl látek znečišťujících ovzduší příznivé.
Bezvětří je nejnepříznivější možná situace pro rozptyl znečišťujících látek, protože pokud nefouká vítr nebo fouká jen velmi málo, tak potom nedochází k výraznému rozptylu a přenosu látek a mnoho znečišťujících látek se drží a zhoršují kvalitu ovzduší v místě znečištění.
Vítr je narozdíl od bezvětří klíčový k rozptýlení znečišťujících látek. Dle Beufartovy stupnice se vítr klasifikuje podle rychlosti, kterou proudí. Na první příčce je v této klasifikace tedy bezvětří (viz. výše) a na posledních (nejrychlejší větry) je několik typů vichřic a orkán.
Srážky jsou také jedním ze základních meteorologických vlivů, se kterým se běžně setkáváme a i oni mají vliv na koncentraci znečišťujících látek v ovzduší. Nejvíce mají vliv na polétavý prach, částice s označením PMx. Při vydatných srážkách se v ovzduší snižuje koncentrace prachu. Vliv srážek je patrný i u některých plynných látek, ale ne již takový jako u prachu. Díky srážkám mohou tedy výše zmíněné částice
"zmizet", ale jen z ovzduší, poté jsou přenášeny ve vodních kapičkách do další složky životního prostředí.
Atmosféra má také další významnou vlastnost a tou je její schopnost samočištění. Díky tomuto se může efektivně zbavit některých znečišťujících látek.
Srážky jsou první variantou, o které jsem si již zmínil výše. Jak jsem ale psal, díky srážkám látky nezmizí, jen se přesunou do jiného prostředí, kde znovu můžou škodit.
Nechci zabíhat do složitých chemických procesů, které v atmosféře probíhají, ale
30
obecně bych chtěl alespoň zmínit, že se srážkami jsou druhým nejdůležitějším mechanismem při zbavování se nežádoucích látek v atmosféře chemické reakce.
Konkrétně oxidační reakce odstraňují z atmosféry organické sloučeniny (Braniš 2004, Braniš, et al. 2009, Moldan, et al. 2003).
31
10. Znečištění ovzduší v Libereckém kraji, EIA
Bílý Kostel nad Nisou je součástí Libereckého kraje, a tudíž považuji za vhodné popsat situaci z hlediska znečištění ovzduší v celém kraji. Tuto kapitolu pojmu spíše stručně, v její podkapitole se podrobněji zaměřím na konkrétní zdroje. Liberecký kraj se rozprostírá v severních Čechách, a když nebudu brát v potaz hlavní město Prahu, tak je i z hlediska rozlohy nejmenší ze všech krajů. V posledních letech je stav ovzduší v Libereckém kraji vyrovnaný, nejdůležitější je, že se zde nenachází žádné znečišťující elektrárny a chemický průmysl. Na znečištění kraje působí nejvíce automobilová doprava, centrální zdroje tepla a zemědělské provozy. Velké zdroje znečištění jsou zejména v Liberci, Jablonci nad Nisou a v České Lípě, menší bodové zdroje znečištění jsou rozseté po celém území kraje.
Velmi výrazně se na znečištění ovzduší Libereckého kraje také podílí polská elektrárna Turów. Tato elektrárna leží na jihozápadě Polska a projevuje se v severní části Libereckého kraje až 90% imisní zátěží. Tuto skutečnost můžete vidět na mapě uvedené níže, která znázorňuje stavu oxidu siřičitého v Libereckém kraji v roce 2005.
Právě ve Frýdlantském výběžku je vidět negativní vliv elektrárny Turów.
Obrázek č. 4 - Imisní zátěž Libereckého kraje vlivem elektrárny Turów (Šmída, et al. 2008)
Celkově je na tom krajské město Liberec celkem dobře. Intenzita automobilové dopravy stále stoupá a z hlediska tohoto typu znečištění je na tom Liberec z celého kraje
32
nejhůře. Největším bodovým znečišťovatelem Liberce a zároveň i celého Libereckého kraje je Teplárna Liberec. Ta patří do kategorie REZZO 1, tedy do té nejvyšší, a produkuje mnoho tun znečišťujících látek ročně. Velkým znečišťovatelem je zde také spalovna komunálního odpadu.
Měření kvality ovzduší probíhá v měřících stanicích, kterých je v Libereckém kraji celkem 11. Devět monitorovacích stanic spadá pod správu Českého hydrometeorologického ústavu a dvě pod Zdravotní ústav se sídlem v Liberci. V tabulce uvedené níže je uvedeno všech 11 monitorovacích stanic. Je zde uvedena lokalita stanice, její vlastník, typ stanice a typ zóny, ve které se nachází. V Bílém Kostele nad Nisou bohužel žádná takováto stanice není. Nejbližší stanice se nacházejí až v Liberci a ve Frýdlantu v Čechách. Z těchto stanic jsou však naměřené údaje pro samotný Bílý Kostel nad Nisou prakticky nepoužitelné.
Tabulka č. 4 - Monitorovací stanice pro stav ovzduší v Libereckém kraji (Krajská hygienická stanice v Liberci 2011)
měřící stanice vlastník typ typ stanice typ zóny
Česká Lípa ČHMÚ automatická pozaďová městská obytná Horní Police ČHMÚ manuální pozaďová venkovská přírodní
Panská Ves ČHMÚ manuální pozaďová venkovská přírodní
Jablonec - město ČHMÚ automatická pozaďová městská obytná
Jizerka ČHMÚ manuální pozaďová venkovská přírodní
Souš ČHMÚ automatická pozaďová venkovská přírodní
Tanvald ZÚ manuální pozaďová městská obytná
Frýdlant - Údolí ČHMÚ automatická pozaďová venkovská přírodní Liberec - město ČHMÚ automatická pozaďová městská obytná
Radimovice ČHMÚ manuální pozaďová venkovská přírodní
Liberec -
Vratislavice ZÚ měření těžkých
kovů v PM10 pozaďová předměstská obytná
Tabulka č. 5 - Naměřené hodnoty znečišťujících látek (µg/m3) ovzduší v okrese Liberec (Krajská hygienická stanice v Liberci 2011)
Název stanice SO2 NO2 NOx NO PM
10
PM2, 5
CO O3 BNZ B(a) P Frýdlant údolí 6,1 8,7 9,7 0,9 22,
4 Liberec-město 5,2 25,
7 8,3 30,
3 23,7 467,
4 45,3 2,8 1,3
Radimovice 4,3 12,
0
22, 6
Limit 20 40 30 - 40 - - - -
Pro ukázku jsem zde uvedl také tabulku pro okres Liberec, kde můžete vidět látky, které byly v roce 2011 v okresu Liberec naměřeny a zda překračují zákonem
33
stanovené limity. Limity jsou stanoveny u čtyř typů látek a to u oxidu siřičitého, oxidu dusičitého, oxidů dusíku a pro polétavý prach. Z těchto čtyř typů znečišťujících látek jsme na tom z hlediska limitů nejlépe s oxidem siřičitým, jelikož jeho koncentrace nedosahují ani třetiny z limitu 20 µg/m3. Naopak nejhůře dopadl polétavý prach PM , který v měřící stanici Liberec-město přesáhl hranici 30 µg/m3 a limit je 40 µg/m3. Znečištění ovzduší je špatné, ale alespoň je relativně pozitivní, že v okresu Liberec nebyly průměrně překračovány žádné limity (Šmída, et al. 2008, Krajská hygienická stanice 2011, Liberecký kraj 2011).
10.1. Okolní zdroje podílející se na znečištění Bílého Kostela nad Nisou
Toto víceméně souvisí s předchozí kapitolou, nyní se však zaměřím na konkrétní zdroje, které ovlivňují ovzduší i v Bílém Kostele nad Nisou. Jak jsem již zmínil výše, obrovský podíl na znečištění Libereckého kraje má polská elektrárna Turów. Rozptyl emisí z této elektrárny dosahuje mnoho desítek kilometrů, a tudíž zasahuje i Bílý Kostel nad Nisou. Přesné informace o tom, jak se na znečištění v obci podílí právě tato elektrárna, nenajdeme, jelikož to ani přesně změřit nelze. Pozitivní však je, že elektrárna Turów za posledních patnáct let výrazně snížila emise znečišťujících látek.
Po dvou schůzkách s panem Ing. Kulhánkem z krajského úřadu (odbor životní prostředí) jsem získal tyto další informace. Hovořili jsme a zjistili, jaké blízké velké podniky mají vliv na stav ovzduší v Bílém Kostele nad Nisou. Tyto podniky se přímo v obci nenacházejí, ale nachází se od ní relativně blízko, produkují mnoho emisí a ty jsou poté přenášeny i směrem k mnou sledované obci. Jedná se o tyto čtyři podniky:
Tabulka č. 6 - Výrazné zdroje znečištění ovzduší nedaleko od Bílého Kostela nad Nisou (Souhrnná provozní evidence velkých zdrojů znečištění ovzduší 2009)
Název podniku Významné emise Lokalita Pokuta Rok Lakovna Benteler SO2, NOx, CO, tuhé látky Chrastava 6 500 Kč 2009 Grupo Antolin
Bohemia Těkavé organické látky Chrastava
337 800
Kč 2009 Tristone Flowtech
SO2, NOx, CO, těkavé org.
látky
Hrádek nad
Nisou 16 500 Kč 2009
Ernst Bröer SO2, NOx, CO, tuhé látky
Hrádek nad
Nisou 5 100 Kč 2009
Na výše uvedené tabulce jsou názvy těchto znečišťujících podniků, jejich lokalita, významné emise, pokuta a rok. Všechny informace jsou z roku 2009, což podle mého názoru není důležité. Podniky i v roce 2012 budou produkovat stejné emise, které jsou v tabulce uvedeny. Nejvyšší pokutu si vysloužil podnik Grupo Antolin Bohemia,
34
který sídlí v Chrastavě. Naopak nejnižší podnik Ernst Bröer nacházející se v Hrádku nad Nisou. Druhá zmíněná firma se zabývá výrobou odlitků ze slitin hliníku. Například podnik Tristone Flowtech se zase zabývá výrobou a zpracováním produktů z plastických hmot, zejména pro automobilový průmysl. V tabulce jsou také uvedené významné emise, které podnik produkuje. Pro tři z těchto čtyřech podniků jsou společné výrazné emise oxidu siřičitého, oxidů dusíku, tuhých látek a oxidu uhelnatého. U čtvrté firmy jsou výraznými emisemi jen těkavé organické látky, avšak pokuta pro tuto firmu byla přesto nejvyšší. Důvod této výše pokuty je ten, že hmotnost emisí byla necelých 170 tun a u ostatních podniků hmotnost emisí jednotlivých znečišťujících látek nepřesáhla hranici 8 tun.
Dva z těchto zdrojů se nachází v Chrastavě a dva v Hrádku nad Nisou. Chrastava přímo sousedí s Bílým Kostelem nad Nisou a mezi Bílým Kostelem a Hrádkem nad Nisou se nachází jen obec Chotyně.
35
Obrázek č. 5 - Sousední obce z hlediska výskytu velkých zdrojů znečištění ovzduší (Tomáš Rec 2012, ESRI 2010)
10.2. EIA a Bílý Kostel nad Nisou
Když jsem si zjišťoval informace o Bílém Kostele nad Nisou, nezapomněl jsem se také podívat do databáze EIA (Environmental Impact Assessment, česky:
vyhodnocení vlivů na životní prostředí), kde by mohli být nějaké užitečné informace vzhledem k tématice. EIA představuje studii, která má posoudit, jaký bude mít ten či
