Doc. RNDr. Petr Anděl, CSc. EKOLOGIE PRO UČITELE

Transkript

1 Doc. RNDr. Petr Anděl, CSc. EKOLOGIE PRO UČITELE

2 7. OVZDUŠÍ

3 Dýchání symbol života Klidová frekvence nádechů 16 x za minutu Za hodinu spotřebujeme 500 litrů vzduchu Za den 12 m 3 vzduchu, tj. asi 350 l kyslíku

4 7.1 Základní charakteristika

5 Terminologie Emise vstup látek do prostředí Imise látky v kontaktu s živými objekty

6 Zdroje znečistění ovzduší Energetika tepelné elektrárny Průmysl Doprava oxidy dusíku, organické látky Zemědělství čpavek, pesticidy Osídlení domácí topeniště

7 7.2 Hlavní kontaminanty

8 Hlavní kontaminaty v ovzduší Oxidy uhlíku oxid uhelnatý, oxid uhličitý Oxidy síry oxid siřičitý, oxid sírový Oxidy dusíku oxid dusný, o. dusnatý, o. dusičitý Volatilní (těkavé) organické látky metan, benzen, freóny, rozpouštědla Persistentní organické látky Těžké kovy arsen, rtuť, kadmium, olovo Pevné částice Fotochemické oxidanty ozón, aldehydy

9 7.3 Znečištění ovzduší v dýchací zóně člověka

10 Pevné částice

11 KONCENTRACE PRAŠNÉHO AEROSOLU (1990) Pole ročních aritmetických průměrů koncentrací prašného aerosolu v roce 1990 Zdroj: Zpráva o životním prostředí ČR r.1999

12 KONCENTRACE PRAŠNÉHO AEROSOLU (1999) Pole ročních aritmetických průměrů koncentrací prašného aerosolu v roce 1999 Zdroj: Zpráva o životním prostředí ČR r.1999

13 DS DÝCHACÍ SOUSTAVA

14 DS PRŮDUŠNICE

15 DS ALVEOLY

16 VENTILACE Dechová frekvence (počet dechů / min) novorozenec malé děti dospělá osoba Plicní ventilace (l/min) klidová 5 9 při zátěži až 150

17 DS ALVEOLY

18 HEMOGLOBIN

19 MINISTERSTVO ZDRAVOTNICTVÍ VARUJE: KOUŘENÍ VÁŽNĚ POŠKOZUJE ZDRAVÍ

20 DS TABÁKOVÉ POLE

21 TABÁK

22 TABÁKOVÝ KOUŘ VYBRANÉ SLOŽKY: nikotin oxid uhelnatý polyaromatické uhlovodíky těžké kovy (např. kadmium) radionuklidy ( např. polonium 210, olovo 210) + desítky dalších anorg. a organických látek

23 PŘÍJEM KADMIA 100 (% ADI) 10 cigaret přijatelný denní příjem (ADI) cigaret potrava + další zdroje zač. 20. st. potrava + další zdroje konec 20. st.

24 Smog

25 Smog Slovo vzniklo z anglických slov smoke kouř a fog mlha Typ Londýn hlavní složkou jsou emise ze spalování uhlí + vysoká vzdušná vlhkost typický pro průmyslové oblasti 20. století

26 KONCENTRACE OXIDU SIŘIČITÉHO V OVZDUŠÍ (1990) Pole ročních aritmetických průměrů koncentrací oxidu siřičitého v roce 1990 Zdroj: Zpráva o životním prostředí ČR r.1999

27 KONCENTRACE OXIDU SIŘIČITÉHO V OVZDUŠÍ (1999) Pole ročních aritmetických průměrů koncentrací oxidu siřičitého v roce 1999 Zdroj: Zpráva o životním prostředí ČR r.1999

28 Smog Slovo vzniklo z anglických slov smoke kouř a fog mlha Typ Londýn hlavní složkou jsou emise ze spalování uhlí + vysoká vzdušná vlhkost typický pro průmyslové oblasti 20. století Typ Los Angeles tzv. fotochemický smog vzniká reakcí emisí z dopravy a ultrafialového záření typický pro velkoměsta v teplých oblastech

29 Domácí topeniště V současné době vysoce rizikový zdroj Spalování nekvalitního uhlí a různých odpadů Vznik toxických organických látek (např. dioxinů) Emise se snadno dostávají do dýchací zóny

30 7.4 Globální aspekty znečištění ovzduší

31 7.4.1 Kyselé deště

32 Kyselé deště Obecný pojem pro okyselování (acidifikaci) prostředí Základem jsou emise oxidů síry a o. dusíku

33 Kyselé deště Obecný pojem pro okyselování (acidifikaci) prostředí Základem jsou emise oxidů síry a o. dusíku Kyselost srážek: v čistých oblastech ph 5,5 6,0 ve znečištěných oblastech ph 3,8 4,5!! ph je logaritmická stupnice!!

34 Důsledky kyselých dešťů Poškozování budov, uměleckých památek a kovových konstrukcí Okyselování (acidifikace) horských jezer snižování produktivity, pokles biodiverzity Rozpad lesních porostů

35 Horské smrčiny

36 IMISEMI POŠKOZENÉ POROSTY BESKYDY, KNĚHYNĚ, ROZPAD POROSTU POD VLIVEM IMISÍ

37 IMISEMI POŠKOZENÉ POROSTY BESKYDY, KNĚHYNĚ, VĚTRNÝ VÝVRAT V IMISEMI POŠKOZENÉM LESE

38 ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ

39 ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ -HLAVNÍPŘÍČINY: A) NEVHODNÉ LESNÍ HOSPODÁŘSTVÍ MINULOSTI B) VLIV IMISÍ

40 ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ -HLAVNÍPŘÍČINY: A) NEVHODNÉ LESNÍ HOSPODÁŘSTVÍ MINULOSTI B) VLIV IMISÍ

41 NEVHODNÉ HOSPODAŘENÍ A) NEVHODNÉ ZPŮSOBY LESNÍHO HOSPODAŘENÍ V MINULOSTI záměna přirozené skladby lesních porostů přehoustlými jednověkými monokulturami smrků

42 ACIDIFIKACE Závislost koncentrace Al na ph půdního roztoku Hruška et Cienciala (2001)

43 ACIDIFIKACE Odnos bazických kationtů z ekosystému Hruška et Cienciala (2001)

44 IMISE B) VLIV IMISÍ vlivem emisí ze spalovacích procesů rozsáhlá imisní zátěži na rozlehlých územích ČR. z širokého spektra látek byla prvořadá pozornost věnována látkám kyselinotvorným, především oxidůmsíryadusíku ty připrůchodu atmosférou oxidují na kyselinu sírovou a dusičnou pokračování procesu acidifikace započatém předchozím hospodařením jeho urychlení a zvýraznění

45 Smrk ztepilý poškození epikutikulárních vosků vlivem imisí: ubývá epikutikulárních vosku - čisté oblasti 2 % hmoty jehlic - imisní oblasti 1,0 1,5 % mění se i povrchová struktura nepoškozený poškozený Slodičák a kol.: Lesnické hospodaření v Jizerských horách, 2005

46 HORSKÉ SMRČINY kyselé imise snížená vitalita stromu narušení vodního režimu pokles fotosyntézy acidifikace půdy snížený příjem živin toxické působení na kořeny vymývání živin (Ca, Mg) uvolňování kationtu hliníku

47 Smrk ztepilý poškození kořenového systému nepoškozený poškozený Slodičák a kol.: Lesnické hospodaření v Jizerských horách, 2005

48 HORSKÉ SMRČINY snížená vitalita stromu nadměrný výdej energie narušení vodního režimu pokles fotosyntézy nutná obnova kořenového systému toxické působení na kořeny uvolňování kationtu hliníku

49 Reakce organismu toxikant další stresory abiotické, biotické obranná opatření proti zásahu zvýšená spotřeba energie zásoby nestačí oslabení imunitního systému oslabení organismu

50 HORSKÉ SMRČINY Komplexní působení řady faktorů: vymývání živin toxické působení hliníkových iontů nedostatek Mg pokles fotosyntézy vynakládání energie na obnovu kořenů únik kořenů k povrchu vývraty, mráz akutní působení imisí na jehličí přebytek dusíku Celkové snížení vitality stromu nedostatečná odolnost k: abiotickým faktorům (sucho, mráz, vítr) biotickým faktorům (houby, hmyz) Výsledek úhyn stromu

51 Aplikace insekticidů

52 Aplikace insekticidů velkoplošná aplikace insekticidů: Jizerské hory, Krkonoše, Krušné hory Použité přípravky: Actellic 50 EC, účinná látka pirimiphosmethyl, organofosfát krátká doba přetrvávání v přírodě Ambush 25 EC, účinná látka permetrin, syntetický pyrethroid, nebezpečný pro studenokrevné živočichy

53 Aplikace insekticidů Účinnost zásahu: housenky začaly opadávat ze stromů 1 2 hod po zásahu průměrná účinnost 81 % při použití kombinace obou insekticidů o 5 10 % vyšší celkově zásah zachránil asi 50 % jehlic

54 Aplikace insekticidů Vedlejší vlivy: výsledky sledování: na 1 m 2 trusníků pod korunami housenek obaleče jedinců dalšího hmyzu u hmyzu létajícího nad povrchem půdy klesl počet jedinců na 40 %, později až na % proti kontrole zvyšování stavů po 14 dnech velmi negativní, až drastický vliv na faunu potoků larvy vodního hmyzu zasaženy a unášeny proudem: x více proti normálu nejcitlivější pošvatky

55 Aplikace insekticidů Dlouhodobý vliv na populace hmyzožravých ptáků: králíček obecný (Regulus regulus) Flousek a Gramsz (1999)

56 Aplikace insekticidů Dlouhodobý vliv na populace hmyzožravých ptáků: sýkora koňadra (Parus major) Flousek et Gramsz (1999)

57 Rozpad lesního ekosystému Pokles početnosti lesních druhů: drozd zpěvný (Turdus philomelos) Flousek a Gramsz (1999)

58 7.4.2 Narušení ozónové vrstvy

59 OZONOVÁ DÍRA UV ZÁŘENÍ atmosféra bez kyslíku bez ozónu O 2 O 3 Fotosyntéza ŽIVOT MOHL EXISTOVAT JEN V MOŘI

60 UV ZÁŘENÍ OZONOVÁ DÍRA nárůst koncentrace kyslíku ozónu Fotosyntéza ŽIVOT VYSTUPUJE NA SOUŠ

61 OZONOVÁ DÍRA SOUČASNOST UV ZÁŘENÍ UV ZÁŘENÍ OZÓNOVÁ VRSTVA NARUŠENÁ OZÓNOVÁ VRSTVA EMISE FREÓNŮ

62 VÝVOJ EMISÍ SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ Celkové emise CO 2 (mil. tun uhlíku/rok) Emise na hlavu Celkové emise Celkové emise freónů CFC-11, CFC-12 (mil. kg/rok) (Europa s Environment, 1995)

63 KONCENTRACE OZONU Roční průměry celkového ozonu v letech (CHMÚ)

64 OZONOVÁ DÍRA zima UV ZÁŘENÍ POKOŽKA vrstva dělení buněk pokožky MELANOCYTY v klidovém stavu produkce barviva malá

65 OZONOVÁ DÍRA léto UV ZÁŘENÍ POKOŽKA vrstva dělení buněk pokožky MELANOCYTY indikace UV záření produkce barviva melaninu ochranný filtr pro dělící vrstvu

66 OZONOVÁ DÍRA

67 OZONOVÁ DÍRA léto UV ZÁŘENÍ POKOŽKA vrstva dělení buněk pokožky MELANOCYTY při vysoké dávce UV riziko rakovinného bujení

68 RAKOVINOVÁ BUŇKA

69 Narušení ozónové vrstvy Hlavní příčinou jsou emise freonů (CFCs chlorofluorované uhlovodíky) Narušení ozónové vrstvy vede ke zvýšeným dávkám UV záření

70 Negativní vlivy narušení ozónové vrstvy Nárůst rakoviny kůže Nárůst očních onemocnění Narušení imunitního systému Zvýšený výskyt fotochemického smogu Zvyšování globálního oteplení

71 7.4.3 Skleníkový efekt

72 Skleníkový efekt Zdrojem jsou emise tzv. skleníkových plynů: oxid uhličitý metan freony oxid dusný

73 Radiačně aktivní plyny Základní vlastnosti jsou uvedeny v následující tabulce: CO 2 CH 4 N 2 O CFC-11 HCFC-22 CF 4 předindustriální 280 ppm 700 ppb 275 ppb konc. koncentrace ppm 1720 ppb 312 ppb 268 ppt 110 ppt 72 ppt přírůstek za rok 1,5 ppm 10 ppb 0,8 ppb 0 5 ppt 1,2 ppt přírůstek za rok (%) doba života v atmosféře (rok) 0,4 0,6 0,

74 Global Warming Potential (GWP) = potenciál plynů přispívat ke skleníkovému efektu (ve srovnání s oxidem uhličitým) plyn vzorec GWP 20 let GWP 100 let oxid uhličitý CO metan CH oxid dusný N 2 O HCF-23 CHF HCF-125 C 2 HF

75 Skleníkový efekt Očekávané globální účinky: změny počasí, zvyšování četnosti extrémní stavů roztání ledovců zvýšení hladiny moří posuny ekosystémů změny celých ekosystémů

76 NORSKO

77 vrstva ledu výšky 2000 m Doba ledová

78 Fjordy

79 Fjordy 500 m

80 Fjordy 2000 m

81 Rozsah teplot ve vesmíru rozsah v miliónech C na Zemi relativně úzký rozsah - minimum cca 75 C východní Sibiř - maximum cca + 55 C Libyjská poušť

82 Rozsah teplot Teplota zásadně ovlivňuje vegetaci Příklad: průměrná roční teplota hřebeny Krkonoš (2 C) jižní Morava (9 C)

83 RAŠELINIŠTĚ METAN

84 RADIAČNĚ AKTIVNÍ PLYNY Koncentrace skleníkových plynů se vzájemně ovlivňují nárůst koncentrace oxidu uhličitého Zvýšení teploty atmosféry odtávání bažin v severských oblastech nárůst koncentrace metanu zvýšení produkce metanu zvýšení jejich metabolické aktivity Příklad pozitivní zpětné vazby