Přirozené znečištění ovzduší

Antropogenní znečištění – hlavní znečišťující látky

Obrázek 26: Zdroje znečištění ovzduší podle jednotlivých znečišťujících látek

(CO = carbon monoxide – oxid uhelnatý; NOx = nitrogen oxides – oxidy dusíku; SO2 = sulfur dioxide – oxid siřičitý; VOC = Volatile organic compounds – volatilní/těkavé organické látky; PM10 = Particular Matter – pevné/prachové částice)

Antropogenní znečištění - problematické jsou vlastnosti některých chemických látek = toxicita, persistence (stálost), kumulace.

Na jejich šíření mají vliv zejména: vítr, krajinný reliéf a teplotní inverze.

Obrázek 27: Vznik inverzní situace

Oxid uhelnatý CO

Doplň si informace na: http://www.ecmost.cz/ver_cz/ovzdusi/smernice/smernice4.htm

Oxid siřičitý SO2

Obrázek 28: Roční průměrná koncentrace SO2 v roce 2010

V posledních 10-20 letech dochází k poklesu emisí ve velké části evropského regionu v důsledku změn druhů a množství používaných paliv. Ještě důležitější je však to, že se změnilo složení zdrojů, neboť mnoho malých (domovních, komerčních či průmyslových) zdrojů nahradily velké jednotlivé zdroje, jako jsou např. elektrárny, které rozptylují polutanty ve velkých výškách. Výsledkem bylo znatelné snížení koncentrací oxidu siřičitého v mnoha velkých městech, která byla předtím silně znečištěna. Nyní v evropském regionu převládá větší rozptýlení polutantů způsobované jejich dálkovým přenosem.

Přirozené koncentrace oxidu siřičitého jsou obvykle nižší než 5 µg/m3. Roční průměrné koncentrace SO2 ve většině venkovských oblastí Evropy jsou 5 až 25 µg/m3. V Evropě jsou však také velké venkovské oblasti, v nichž průměrné koncentrace přesahují 25 µg/m3, což je výsledkem běžné praxe využívat vysoké komíny k rozptylování emisí. Výskyt oxidu siřičitého v ovzduší často doprovázejí zvýšené koncentrace oxidů dusíku (NOx).

Obrázek 29: Vývoj emisí SO2 v ČR v 90. letech (1990, 1998 a 2000)

Doplň si informace na: http://www.ecmost.cz/ver_cz/ovzdusi/smernice/smernice5.htm

Oxidy dusíku NOx

Obrázek 30: Roční průměrné koncentrace oxidů dusíku v roce 2010

V globálním měřítku je množství oxidů dusíku vznikající přirozeně bakteriální a sopečnou činností a při bouřkách mnohem větší než množství vytvářené lidskou činností; je však rozptýleno po celém povrchu zeměkoule, takže výsledná koncentrace přirozeného pozadí je velmi malá. 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), který je transformován na oxid dusičitý.

Obrázek 31: Vývoj průměrné koncentrace oxidů dusíku v ČR v 90. letech (1990, 1998, 2000)

Doplň si informace na: http://www.ecmost.cz/ver_cz/ovzdusi/smernice/smernice1.htm

Těkavé organické látky - VOC (Volatile Organic Compounds)

Pevné částice (PM) a aerosoly

Obrázek 32: Roční průměrné koncentrace PM10 v roce 2010

Smog

Smogová situace

zákon č. 201/2012 Sb. § 10 Smogová situace
(1) Smogová situace je stav mimořádně znečištěného ovzduší, kdy úroveň znečištění oxidem siřičitým, oxidem dusičitým, částicemi PM10 nebo troposférickým ozonem překročí některou z prahových hodnot uvedených v příloze č. 6 k tomuto zákonu za podmínek uvedených v této příloze.

Londýnský typ

= redukční – průmyslový – zimní

Obrázek 33: Londýnský typ smogu (zimní, redukční, průmyslový)

Los Angelský typ

= oxidační – fotochemický – letní

Obrázek 34: Los Angelský typ smogu (letní, oxidační, fotochemický)

ÚKOL: Informuj se o stavu životního prostředí v Jihomoravském kraji: http://www.kr-jihomoravsky.cz/Default.aspx?PubID=131408&TypeID=7

Ozón

Troposférický ozon

Stratosférický ozon – ozonová vrstva

Obrázek 35: Průběh koncentrace ozonu v atmosféře

Látky poškozující ozonovou vrstvu

Nejnebezpečnějšími látkami pro ozonovou vrstvu jsou halony. Halony jsou využívány především v požární technice. Dovoz halonů do České republiky byl ukončen v roce 1995 a nadále jsou halony využívány pouze pro tzv. „kritická použití“, která zahrnují požární ochranu v letectví a vojenské technice. 
Sebrané použité halony jsou recyklovány a shromažďovány v Halonové bance ČR.

CFC (chlorfluoruhlovodíky, tzv. tvrdé freony) jsou látky méně nebezpečné než halony. Zákaz jejich dovozu platí od roku 1995 a veškeré jejich použití včetně recyklovaných CFC bylo zakázáno v roce 2004. CFC byly využívány zejména v chladicí technice a také jako rozpouštědla pro celou řadu aplikací. V současné době jsou CFC nahrazeny jinými látkami, které nepoškozují ozonovou vrstvu.

Látky HCFC (tzv. měkké freony) patří k nejméně nebezpečným látkám s potenciálem poškození ozonové vrstvy. Používají se pro podobné účely jako CFC a dosud je možno je používat v některých typech starších chladicích zařízení. Úplný zákaz použití HCFC vstoupí v platnost v roce 2015.

Methylbromid je látka srovnatelná svou nebezpečností s CFC a využívá se především jako pesticid v zemědělství a pro ošetřování zboží před dálkovou přepravou. Česká republika již nahradila methylbromid alternativními technologiemi a zastavila jeho používání v roce 2002.

Ozonová vrstva se začala podrobněji sledovat a během 80. let bylo postupně zdokumentováno výrazné snížení koncentrace ozonu především nad Antarktidou (první data o poklesu koncentrace ozonu v ozonové vrstvě byla publikována v roce 1985). Pro tento stav se vžil termín „ozonová díra“. Později bylo prokázáno velké snížení koncentrace ozonu i nad Austrálií, Jižní Amerikou a Arktidou. Negativní projevy na sebe nenechaly dlouho čekat a tak především v Austrálii a na Novém Zélandu se nyní lidé i zvířata potýkají se značně zvýšeným výskytem rakoviny kůže, poškozením zraku a dalšími problémy, které způsobuje nebezpečné UV-záření.

Obrázek 36: Vývoj koncentrací ozonu v oblasti Antarktidy během posledních desetiletí

V roce 1985 byla sepsána Vídeňská úmluva o ochraně ozonové vrstvy a v roce 1987 pak byl sestaven prováděcí předpis Montrealský protokol, který přesně specifikoval, které látky je třeba vyloučit z výroby a spotřeby, aby byla ozonová vrstva Země ochráněna. Přesto náprava poškozené ozonové vrstvy potrvá velice dlouho, protože freony jsou velmi stálé sloučeniny a v atmosféře se mohou udržovat desítky až stovky let.

Vídeňská úmluva na ochranu ozonové vrstvy a Montrealský protokol o látkách, které poškozují ozonovou vrstvu (Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer, 1985; Montreal Protocol on Substances that Deplete te Ozone Layer, 1987)

Vídeňská úmluva na ochranu ozonové vrstvy (1985) byla sjednána za účelem ochrany lidského zdraví a životního prostředí proti nepříznivým účinkům lidské činnosti, které mění nebo by mohly měnit ozonovou vrstvu. Její smluvní strany spolupracují především při systematických pozorováních, výzkumu a prostřednictvím výměny informací. Konkrétní závazky naplňující cíl stanovený ve Vídeňské úmluvě jsou upraveny prováděcím Montrealským protokolem o látkách, které poškozují ozonovou vrstvu (1987).

Cílem Protokolu je přijímat a realizovat celosvětová opatření na vyloučení výroby a spotřeby téměř 100 regulovaných látek, které ozonovou vrstvu poškozují. Upravuje nakládání s látkami populárně označovanými jako freony a halony a dále výrobu a použití methylbromidu. Regulované látky jsou chemicky velmi stálé. Pronikají do vyšších vrstev atmosféry, kde způsobují zeslabování ozonové vrstvy, která život na Zemi chrání před vysoce intenzivním UV-zářením.

Dodatky k Montrealskému protokolu

Montrealský protokol říká, že „počínaje rokem 1990 a alespoň jednou za čtyři roky poté budou strany vyhodnocovat regulační opatření“. Události však byly rychlejší, než předpokládal plán: další vědecké výzkumy, mohutné kampaně nevládních ekologických organizací, které seznamovaly veřejnost se stavem ozónové vrstvy a příčinami. Průmysl zaujal odpovědnější přístup, než by se zpočátku zdálo vůbec možné. Mezinárodní vyjednávání teď šlo velice rychle.

Už 29. června 1990 byl podepsán tzv. Londýnský dodatek Montrealského protokolu. Na „index“ a pod kontrolu se dostala dlouhá řada dalších látek, zpřísnily se omezující podmínky, lépe byl propracován mechanismus finanční a technické pomoci rozvojovým zemím. Kodaňský dodatek z roku 1992 dále zpřísnil podmínky výroby, užívání a obchodu s látkami, které poškozují ozónovou vrstvu. Následoval Montrealský dodatek v roce 1997. K dalšímu vyjednávání se sešli vyslanci 129 vlád v Pekingu v prosinci 1999. Schůzce předcházelo několik důležitých událostí. Mezinárodní finanční fond zřízený k realizaci Montrealského protokolu zaplatil od roku 1991 už 1 miliardu dolarů. Krátce před Pekingskou schůzkou rozhodl fond věnovat 150 milionů dolarů na úplné zastavení produkce freonů v Číně, která v té době byla jejich největším světovým producentem i spotřebitelem. Fond rovněž rozhodl uhradit 82 milionů dolarů za postupné zastavení produkce CFC v Indii, v zemi s druhou největší výrobou v té době. Pekingský dodatek Montrealského protokolu znamenal výzvu zastavit pašování látek porušujících ozónovou vrstvu. Ilegální obchod s těmito komoditami se údajně stal nejobjemnější po obchodu se zvířaty a drogami. Zvláště se zaměřil na omezování spotřeby těchto látek v Rusku a dalších transformujících se ekonomikách. (Více zde: http://www.czp.cuni.cz/knihovna/freony.pdf)

Více o ochraně ozonové vrstvy v ČR se dočtete v publikaci MŽP: http://www.mzp.cz/osv/edice.nsf/13E1E9511891FAD0C1257359003AA1B3/$file/publikace-ozon_web.pdf

Skleníkový efekt

Obrázek 37: Radiační bilance a působení skleníkového efektu (jsou uvedeny globální hodnoty vybraných složek energetické bilance ve W.m-2)

Obrázek 38: Vyjádření radiační bilance a působení skleníkového efektu v procentech

Ze 100 % slunečního záření, dopadajícího na horní hranici atmosféry, se 30 % odrazí a 70 % nakonec přemění na infračervené paprsky, vyzařované zpět do vesmírného prostoru. Planeta je tak v tepelné rovnováze. Při povrchu je však tepleji, protože infračervené (tepelné) záření ze zemského povrchu je pohlceno skleníkovými plyny, které teplo vracejí zpět k zemi.

Látky podporující skleníkový efekt

Více o skleníkovém efektu se dočtete zde:
http://portal.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/ok/klimazmena/files/cc_chap05.pdf
http://www.guardian.co.uk/environment/2013/may/10/carbon-dioxide-highest-level-greenhouse-gas
http://zpravy.e15.cz/zahranicni/udalosti/koncentrace-co2-prekrocila-historickou-hranici-je-nejvyssi-za-miliony-let-987140

Video:
http://www.ceskatelevize.cz/ct24/svet/226653-tolik-co2-v-atmosfere-jeste-lidstvo-nezazilo/