Vzduch, který dýcháme

Transkript

1 CT 52 Technika prostředí LS 2013 Vzduch, který dýcháme 5. Přednáška Ing. Olga Rubinová, Ph.D. 1

2 Osnova předmětu týden přednáška 1 Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního prostoru 2 Tepelná pohoda a rovnováha člověka 3 Vlhkost v budovách 4 Hodnocení tepelně vlhkostního mikroklimatu budov 5 Vzduch, který dýcháme 6 Hodnocení a zvyšování kvality vzduchu 7 Hygienické požadavky na pracovní prostředí 8 Energetická náročnost a legislativa ČR 9 ENB vytápění a chlazení 10 ENB osvětlení a teplá voda 11 ENB větrání 12 Problematika nízkoenergetických budov 13 Další složky mikroklimatu budov 2

3 Základní druhy prostředí MIKROKLIMA TOXICKÉ MIKROBIÁLNÍ AEROSOLOVÉ ODÉROVÉ 3

4 Příměsi ve vzduchu Odérové látky (odéry) jsou plynné látky v ovzduší, vnímané jako pachy (vůně nebo zápachy). Jsou anorganického nebo organického původu. Toxické plyny mohou být organické i anorganické. I odérové látky mohou být toxické a naopak některé toxické látky mohou být zcela bez zápachu. Aerosolové mikroklima vytváří pevný a kapalný aerosol v interiéru budovy, který má bezprostřední vztah k čistotě vzduchu. Pevný aerosol se označuje běžně jako prach, je organického nebo anorganického původu. Mikroby jsou bakterie, viry, plísně a jejich spóry a další mikrobiologické objekty vyskytující se ve vzduchu (odtud také aeromikroby). Vznik: přenos z venkovního prostředí přímo uvnitř budov v důsledku činnosti člověka uvolňováním ze stavebních materiálů a vybavení budovy 4

5 Intenzita působení prostředí na člověka intenzita působení faktoru prostředí neměřitelný efekt fyziologický efekt dočasně patologický efekt trvale patologický efekt Příslušný faktor na organismus nemá vliv, nebo jeho vliv není zjistitelný. Příslušný faktor vyvolává určité reakce organismu, které však nepřekročí rámec běžných fyziologických regulací (udržování dynamické rovnováhy) a jsou bezpečně zvládnutelné adaptační kapacitou organismu. Účinkem faktoru dochází u organismu k výraznému vybočení z jeho normálního funkčního stavu, provázené poruchami. Po přerušení působení faktoru se po určité době, příp. léčení, stav organismu vrací k normálu. Působení faktoru dosahuje takové intenzity, která způsobuje trvalé onemocnění (poškození) organismu nebo jeho smrt. dětská zařízení nemocnice standardní prostředí pro člověka požadavky na prostředí pro zvířata občasné podmínky v intenzivních chovech 5

6 Onemocnění plic vliv prostředí 6

7 Stanovení limitů pro zachování zdraví Prahový účinek: Zdravotní nebezpečnost = schopnost vyvolat nežádoucí zdravotní účinek Dávková závislost = změna intenzity nebo frekvenci účinků v závislosti na dávce Odhad expozice = do jaké míry je populace vystavena působení sledované látky Charakterizace rizika limity 7

8 8

9 Znečišťující látky v atmosféře [kg/s] EMISE přenos, rozptýlení, míchání transformace (rozptylové podmínky) EXPOZICE IMISE depozice Imisní limity (zdraví) - nařízení vlády 597/2006 Sb. výstražný systém (upozornění) regulace zdrojů znečištění [μg/m 3 ] větrání, šíření vzduchu EXPOZICE zdroj znečištění 9

10 Zdroje emisí v ŽP 1) Podle původu - přirozené a antropogenní. 2) Podle umístění - přízemní (nízké zemědělství, skládky, doprava) a výškové (vysoké vysoké komíny) 3) Podle uspořádání bodové (komín), liniové (dopravní cesty), plošné (město) 4) Podle změny polohy v čase času - stacionární a mobilní. 5) okamžité a kontinuální 10

11 Rozptylové podmínky - teplotní inverze Rozptylové podmínky 0... dobré 1... část dne mírně nepříznivé 2... mírně nepříznivé 3... část dne nepříznivé 4... nepříznivé index_img.php?id=

12 Znečišťující látky v atmosféře (EMISE) 12

13 Celkové emise TZL v ČR v letech TUHÉ LÁTKY SO 2 NO X CO VOC NH 3 celkové emise 1000 t / rok 13

14 Registr emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO) Stacionární zdroje REZZO 1-3, mobilní zdroje REZZO 4 Velké zdroje znečišťování Střední zdroje znečišťování Malé zdroje znečišťování REZZO 1 REZZO 2 REZZO 3 stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu vyšším než 5 MW a zařízení zvlášť závažných technologických procesů stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu od 0,2 do 5 MW, zařízení závažných technologických procesů, uhelné lomy a plochy s možností hoření, zapaření nebo úletu znečišťujících látek bodový zdroj bodový zdroj plošné zdroje stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu, nižším než 0,2 MW zařízení technologických procesů, nespadajících do kategorie velkých a středních zdrojů, plochy, na kterých jsou prováděny práce, které mohou způsobovat znečišťování ovzduší, skládky paliv, surovin, produktů a odpadů a zachycených exhalátů a jiné stavby, zařízení a činnosti, výrazně znečišťující ovzduší 14

15 Zdroje emisí v exteriéru topné zdroje

16 Zdroje emisí v exteriéru topné zdroje V roce 2010 používalo přibližně 17 % domácností k vytápění tuhá paliva. Z těchto 17 % tvoří podle odborných odhadů téměř polovinu stará spalovací zařízení s prohořívací konstrukcí, která mají z hlediska tvorby emisí nejhorší vlastnosti. Tato zařízení mají životnost až několik desítek let a z důvodu snadnější cenové dostupnosti se stale prodávají. V roce 2003 výrazně stoupl zájem o spalovací zařízení s prohořívací konstrukcí (litinové kotle na tuhá paliva) a každoročně jich do domácností přibude několik tisíc. 16

17 Spalování fosilních paliv, dřeva a biomasy oxid uhelnatý - CO oxid siřičitý - SO 2 oxidy dusíku - NO x (suma NO + NO 2, vyjádřená jako NO x ) tuhé znečišťující látky (TZL) - tuhé částice ve spalinách organické látky (OL), vyjádřené jako celkový organický uhlík (TOC) Se zvyšováním cen ušlechtilých energií se vrací vytápění menších objektů pevnými palivy. Řada dnes nabízených kotlů umožňuje spálení netříděného uhlí, hadrů, pilin nasycených vyjetým motorovým olejem naplněných do PET lahví apod. Podle odhadů (2005) se na emisích látek vytvářejících smog podílí malé zdroje z 20 až 40%. 17

18 Spotřeba paliva a klimatické podmínky 18

19 Sledované látky v ovzduší (IMISE) NO 2 plynné příměsi PM 10 prach As Cd těžké kovy Ni Benzen VOC (těkavé látky) BaP (benzo-a-pyren) (PAU) ČHMÚ zabezpečuje provoz celostátní sítě měření znečištění ovzduší v naší republice, jejíž součástí je i automatizovaný imisní monitoring (AIM). Měřicí stanice AIM pracují v nepřetržitém provozu. karcinogenní 19

20 Oblasti se zhoršenou kvalitou vzduchu Úmrtí na nádorová onemocnění (přepočet na 1000 obyvatel, ÚZIS 2011) Karlovarský 288 Ústecký 283 Moravskoslezský 277 Středočeský 265 Plzeňský 265 Zlínský 252 Úmrtí na kardiovaskulární onemocnění (přepočet na 1000 obyvatel, ÚZIS 2011) Moravskoslezský 475 Ústecký 468 Zlínský 444 Olomoucký 429 Pardubický 418 Středočeský

21 21

22 Pevný aerosol (prach) v atmosféře PRACH V OVZDUŠÍ Vznikají v ovzduší na základě chemických (chemické reakce) nebo fyzikálních (kondenzace) procesů. PRIMÁRNÍ ČÁSTICE SEKUNDÁRNÍ ČÁSTICE PŘÍRODNÍ (2/3) Mořský aerosol Sopečný prach Kosmický prach Požáry ANTROPOGENNÍ (1/3) Spalování paliv Doprava Technologie Zvíření v důsledku lidské činnosti (doprava) nebo meteorologických faktorů (vítr) 22

23 Aerosol Aerosol - klasifikace: Pevný: kouř, dým, smog, prach Kapalný: mraky, mrholení, sprej, mlha Bioaerosol: viry, bakterie, houby, spory, pyly Dělení částic podle velikosti Hrubé µm: Jemné 0,1 1 µm: Ultrajemné 0,001 0,1 µm: kouř, viry vlasy, spóry rostlin, popílek, cement. prach olejový a tabákový kouř, bakterie Mezi nejvýznamnější antropogenní zdroje atmosférického aerosolu patří: vysokoteplotní procesy, především spalovací; cementárny, vápenky, lomy a těžba; odnos částic větrem ze stavebních ploch a z ploch zbavených vegetace. 23

24 Průnik aerosolu do plic HORNÍ CESTY DÝCHACÍ DOLNÍ CESTY DÝCHACÍ > 1,0 μm velké částice (např. prach, bakterie, aerosoly, pyly, vlasy) - nízké riziko, většina je zachycena chloupky při vstupu do dýchacích cest 0,3 až 0,9 μm středně velké částice (např. prach, pyl, zvířecí alergeny, roztočové alergeny, bakterie, plísňové spóry, výfukové plyny, výpary z laserových tiskáren a kopírek) - nebezpečné, proniknou mezi chloupky a usazují se v průduškách, obtížně se vydechují < 0,2 μm malé částice (např. viry, bakterie, cigaretový kouř, pára, pachy) - méně nebezpečné, protože jsou snadno vydechovány, přesto v některých případech představují velké zdravotní riziko 24

25 Druhy pevného aerosolu nespecifický účinek - půdní prach, hnědé uhlí, popílek, vápenec, mramor, umělá brusiva dráždivý - organického původu, prach textilní (bavlna, len, konopí, juta, syntetická textilní vlákna), prach živočišný (peří, vlna, srst), prach rostlinný (mouka, čaj, káva, koření, dřevo) fibrogenní: vytvoření vaziva křemičitý a azbestový prach karcinogenní: kovový aerosol (chrom, nikl, arzen) alergizující: pyly, zvířecí srst, roztoči, švábi (kopřivka, senná rýma, astma) 25

26 Pohyb aerosolu v prostředí POHYB AEROSOLU termoprecipitace (pohyb od teplých povrchlů k chladným + usazování) difúze (vyrovnávání koncentrací) fotoforéza (pohyb pod intezivním světlem) sedimentace (usazování v důsledku působení gravitace) RYCHLOST SEDIMENTACE AEROSOLU Pro velikost částic při objemové hmotnosti 10 μm 0,3 cm/s 1 μm 0,003 cm/s 0,1μm 0, cm/s 26

27 Podíl významných sektorů na emisích PM10 rok

28 Pevný aerosol v ČR v letech Imisní limit PM10 rok 40 µg/m3 24 h 50 µg/m3 28

29 PM 10 nejvyšší 24h koncentrace

30 PM 10 hodinový průměr

31 Emise tuhých látek 31

32 Překročení limitů prachu - Evropa Podíl populace vystavené průměrné roční koncentraci suspendovaných částic PM 10 ve srovnání s ročním imisním limitem na ochranu lidského zdraví, mezinárodní srovnání, 2009 [μg/m 3 ] 32

33 Pevný aerosol PM 10 (vel. 10μm) Jižní Morava

34 Pevný aerosol v Praze v roce

35 Pevný aerosol (průměrné měsíční hodnoty) 2010 a srážky 35

36 Poměr hrubého a jemného aerosolu v Brně Tuřanech 2010 Emise prachu jsou dominantní v zimě. Podíl PM2,5/PM10 se zásadně nemění. 36

37 Prach ze spalování biomasy 37

38 Prach z dopravy 38

39 Opatření na snížení imisí prachu 39

40 Pylový kalendář pevný aerosol Alergie vyvolávané vzdušnými alergeny, tzv. aeroalergeny, zvláště pylovými zrny a sporami plísní, patří k velmi častým alergózám. Pylovou alergií je v různých zemích světa postiženo 1-40 % obyvatelstva, v České republice 4-10 %. Nejvíce mezi dorůstající mládeží a mladými lidmi. 40

41 Azbest Azbestová vlákna jsou odolná vůči vysokým teplotám, jsou chemicky rezistentní a elektricky nevodivá, proto byla používána často v různých odvětvích průmyslu i jako stavební materiály v budovách. Tato vlákna mají tendenci vytvářet vláknitý prach ve vzduchu a ulpívat na oděvech. Jsou ve vzduchu polétavá a snadno vdechnutelná. prokazatelně karcinogenní pro člověka (způsobuje progresivní fibrózu plic (azbestóza), onemocnění pohrudnice a zhoubné nádory) Charakteristická je prodleva mezi expozicí a propuknutím choroby, která je 15 až 40 let. Dříve VZT potrubí také z azbestocementových desek 41

42 Zdravotní účinky prachu (WHO) Zvýšení PM 10 o 10 μg/m 3 Zvýšení počtu hospitalizací o 0,8 % (respirační onemocnění) Nárůst použití léků k rozšíření průdušek o 3 % Zvýšení počtu lidí trpících kašlem o 3,6 % Lidí s podrážděním dýchacích cest o 3,2 % Dlouhodobé účinky Chronická bronchitida, spotřeba léků k rozšíření průdušek, zkrácení očekávané délky života Zvýšení PM 10 o 10 μg/m 3 by mělo být spojeno se zvýšením úmrtnosti o 10 % a prevalence bronchitidy dětí 29 % Velmi jemné prachové částice pronikají do krevního oběhu, kde způsobují záněty a ucpávání cévek (kardiovaskulární onemocnění) 42

43 43

44 Oxidy dusíku 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 bezbarvý bez zápachu), který je transformován na oxid dusičitý (NO 2 červenohnědý štiplavého zápachu). podílí se na vzniku troposférického ozónu, patří mezi skleníkové plyny (NO), je součást kyselých dešťů (NO 2 ) Tabákový kouř z jediné cigarety může např. obsahovat oxid dusnatý v koncentracích až µg/m 3 (80 až 120 ppm) 44

45 Oxid dusičitý celoplanetární problém (2004) clanku=

46 Oxid dusičitý NO μg/m μg/m 3 IL pro 1 h 40 μg/m 3 Průměrný roční IL 200 μg/m 3 90 μg/m 3 20 μg/m 3 Města maximální hodinové Nevětrané místnosti se sporáky (plyn. spotř. A) Změna odezvy u astmatiků, zvýšená reaktivita průdušek Města průměrné roční 9,4 μg/m 3 0,4 μg/m 3 přírodní pozadí 46

47 Průběhy koncentrace oxidů dusíku během roku BRNO

48 Emisní hodnoty oxidů dusíku ze čtverců 5 x 5 km (2009) 48

49 Oxid dusičitý Praha (2004) 49

50 Energetická náročnost dopravy ČR [MD] Rok evidovaných osobních automobilů v ČR Rodinný dům (ztráty 10 kw, 4 osoby á 40 l/d teplé vody) spotřebuje 20 MWh/r = 72 GJ/r tepla = 18 GJ / obyv. Energie pro IAD = TJ / 10,5 mil. obyv. = 12,4 GJ / obyv. Energie pro SD = TJ / 10,5 mil. obyv. = 21,9 GJ / obyv. 50

51 Emise automobilové dopravy NOx Osobní automobil, benzín, EURO 4, 50 km/h 0,1175 g/km Osobní automobil, diesel, EURO 4, 50 km/h 0,2230 g/km 2002 PM10 Osobní automobil, benzín, EURO 3, 50 km/h 0,0005 g/km Osobní automobil, diesel, EURO 3, 50 km/h 0,0405 g/km 2010 PM10 Osobní automobil, diesel, EURO 4, 50 km/h 0,0206 g/km 51

52 52

53 Přenos a parciální tlak kyslíku O 2 Kyslík přechází difúzí z plicních alveol do plicních kapilár a poté krví do kapilár ve tkáních (gradient koncentrace) Vdechovaný vzduch: 21 kpa Vydechovaný vzduch: 16 kpa Alveoly: 14,0 kpa Krev: 13,3 kpa Tkáně: 0 až 5,3 kpa vdechovaný vzduch: 21 % O 2, 78 % N 2, 0,04 % CO 2 vydechovaný vzduch: 16 % O 2, 79 % N 2, 4 % CO 2 53

54 Přenos a parciální tlak kyslíku O 2 6 kpa kóma nebo smrt 10 kpa bezvědomí 12 kpa těžká hypoxie (člověk má tendenci hyperventilovat, což situaci zhoršuje) 16 kpa lehká hypoxie (člověk má pocit, že nemá dostatek vzduchu) 21 kpa normální vzduch 35 kpa hranice saturačního potápění 40 kpa hranice trvalého zatížení kyslíkem 50 kpa hranice saturačního potápění během 24 hodin 140 kpa doporučená hranice pro zatížení kyslíkem v optimálních podmínkách 150 kpa hranice pro pracovní potápěče při střední zátěži 160 kpa konečný limit pro zatížení kyslíkem při optimálních podmínkách důrazně se doporučuje nepřekračovat 180 kpa limit US Navy pro speciální operace (až 240 minut) 250 kpa limit US Navy pro speciální operace (maximálně 10 minut) 280 kpa léčba v barokomoře při potápěčských nehodách 280 kpa historický limit sovětské Rudé armády 300 kpa téměř jistá akutní otrava 54

55 Přenos a parciální tlak kyslíku O 2 Jak je možné, že horolezci ve výšce pět a půl kilometru (kde je celkový tlak vzduchu kolem 50 kpa a parciální tlak O 2 je tedy 10 kpa) neleží v bezvědomí, ale lezou po skalách? Zvýší se průchod kyslíku do tkání a tak se až na místo určení dostane více kyslíku, než by bylo možné za normálního tlaku. Tím je dosaženo hranice bezvědomí ve výšce zhruba 7 km pro neaklimatizované osoby. Delší aklimatizace (tedy zvýšení počtu červených krvinek transportujících kyslík) pak umožní dosáhnout i výšek Everestu v relativně bdělém stavu. Maximální spotřeba kyslíku v průběhu pobytu ve vyšších výškách klesá a je nižší než v nížině o %. Doba aklimatizace 3 týdny. 55

56 1 Emise oxidu uhličitého uhlíková stopa Jak daleko dojede osobní automobil, mají-li jeho emise CO 2 být stejné jako člověka za den? Člověk (denně vydýchá 20 m 3 ). 0, ,3 = 0,6 kg Auto při jízdě 100 km/h (spotřeba nafty 6,5 l/km 150 g/km) 592 / 150 = 3,9 km. 56

57 Oxid uhličitý NPK (CO 2 ) PEL (CO 2 ) = mg/m3 = mg/m3 Faktor přepočtu na ppm: 0,556 např mg/m 3 = 9000*0,556 = 5000 ppm 0,5% Doporučená hodnota v interiérech ppm (1-1,5 %) Protože při nízkých tlacích (jaké panuji i v zemské atmosféře) zaujímají plynně částice bez ohledu na svou hmotnost stejný objem používá se u plynů často jednotky ppm (part per milion parts). Koncentrace vyjádřena v ppm (C ppm) tedy vyjadřuje počet molekul sledované látky na milion molekul ostatních látek ppm = 0,0015 m 3 /m 3 = 0,15 % obj. 1 % = ppm 1 = ppm Člověk v klidu produkuje 19 l/h CO 2 57

58 Oxid uhličitý Běžné koncentrace CO 2 Do 1500 ppm (0,15 %) dobrá kvalita vzduchu Nad 2000 ppm (0,2 %) nízká kvalita vzduchu (únava, nesoustředění, snížený výkon) Nad 5000 ppm (0,5 %) silně nepříjemné (bolest hlavy) (CO2 indikační plyn: odérové látky produkované lidmi i vnitřním vybavením). Slouží také jako indikační plyn pro experimentální stanovení výměny vzduchu v budovách (pokles koncentrace v důsledku větrání). ČLOVĚK při nízké aktivitě produkuje cca 20 l/h. Toxické účinky nad 5 % tělo nestačí oxid uhličitý ventilovat ven a dochází tedy k jeho hromadění v těle. Oxid uhličitý pak tlumí centrální nervovou soustavu a dýchací centrum. Bolesti hlavy. nad 20 % nastává smrt zástavou dechu v průběhu několika sekund. 58

59 Koncentrace CO 2 v atmosféře Oxid uhličitý se největší měrou podílí na vzniku skleníkového efektu. Jeho nárůst v ovzduší, což je považováno za hlavní příčinu globálního oteplování, je způsoben zejména spalováním fosilních paliv a úbytkem lesů svět 391 ppm; Evropa, ČR, pozadí 400 až 450 ppm města 500 až 800 ppm 59

60 Koloběh uhlíku Rozpuštěný CO 2 v oceánech 60

61 Historické změny koncentrace CO 2, O 2 a teploty Země 35 % 21 % 25 % 15 % 21 % 61

62 62

63 Oxid uhelnatý CO CO je plyn bezbarvý, bez zápachu, nepatrně lehčí než vzduch, (při 0 C: 1,234 kg/m 3 ) hoří modrým plamenem. Je-li ve vzduchu přítomen v množství 12,5 až 74,2%, vybuchuje za vzniku oxidu uhličitého. Špatně postřehnutelný smysly. Lehčí otravy se projevují bolestmi hlavy, bušením krve v hlavě, tlakem na prsou, závratěmi. Dostavuje se celková nevolnost, zvracení. Při těžších otravách oxidem uhelnatým se projevuje značný sklon k mdlobám. Nejprve slábnou nohy, člověk přestává cítit půdu pod nohama, předměty se zdají být větší. Tělesná teplota stoupá až na 42 C. ČLOVĚKA OHROŽUJÍ OTRAVY ZE ZDROJŮ V BUDOVÁCH (SPOTŘEBIČE S CHYBNÝM ODVODEM SPALIN) Připravuje se spalováním uhlíku s malým množstvím kyslíku: 2C + O 2 2CO S kyslíkem se prudce slučuje (hoří namodralým plamenem) na oxid uhličitý: 2CO + O 2 2CO 2 63

64 Oxid uhelnatý CO CO (ppm) CO (obj %) PŘÍZNAKY 100 0,01 Žádné příznaky - bez nebezpečí 200 0,02 Mírné bolesti hlavy 400 0,04 Silné bolesti hlavy po 1-2 hodinách 800 0,08 Silné bolesti hlavy po 45 minutách; nevolnost, mdloby a bezvědomí po 2 hodinách ,10 Nebezpečná koncentrace - bezvědomí po 1 hodině ,16 Nevolnost, silné bolesti hlavy a závratě po 20 minutách , ,64 Nevolnost, silné bolesti hlavy a závratě po 5-10 minutách; bezvědomí po 30 minutách Silné bolesti hlavy a závratě po 1-2 minutách; bezvědomí po minutách ,28 Okamžité bezvědomí, nebezpečí smrti po 1-2 minutách Imisní limit CO 1 ppm CO = 1,145 mg/m µg/m3 24h µg/m3 30 min Nejvyšší přípustná koncentrace (NPK-P) v pracovním prostředí je 150 mg/m 3 = 131 ppm (faktor přepočtu na ppm 0,873) 64

65 Oxid uhelnatý CO Na krevní barvivo - hemoglobin se váže 260x rychleji než kyslík. Vyskytuje-li se ve vdechovaném vzduchu, pohlcuje jej hemoglobin na úkor kyslíku. 65

66 Oxid uhelnatý CO 66

67 67

68 Ozón ve stratosféře Celkový ozon se měří v Dobsonových jednotkách (DU). 1DU = 0,01 mm silná vrstva ozonu za stand. podmínek (0 C, 101 kpa). Ozónová vrstva je km nad zemí. 68

69 Ozón v přízemní vrstvě atmosféry Ozón je nejnebezpečnější součástí fotochemického smogu. UV záření + NO x + nespálené uhlovodíky (auta) = přízemní ozón V některých částech Evropy překračuje hodinová průměrná koncentrace ozonu v městských oblastech 350 µg/m 3, zatímco v USA tato hodnota často překračuje 400 µg/m 3. ozon se v interiéru rychle váže na organické oxidovatelné látky 69

70 Koncentrace ozonu Imise 120 Interiér

71 71

72 Smog Smog je chemické znečištění atmosféry, které je způsobené lidskou činností. Jedná se o jev, během kterého je atmosféra obohacena o složky, které v ní normálně nejsou a které jsou škodlivé pro zdraví. Redukční smog (též londýnský nebo zimní), je označení pro složeninu městského a průmyslového kouře (aerosol) s mlhou, vyskytující se v zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty vzduchu. je složen převážně z oxidu siřičitého SO 2 a některých dalších látek. Oxidační smog byl objeven ve 40. letech v kalifornském městě Los Angeles. Bývá označován též jako kalifornský, losangelský, fotochemický či letní smog. Tento druh smogu má silné oxidační, agresivní, dráždivé (na sliznice, dýchací cesty, oči atd.) a toxické účinky Příčina: NO 2 + UV NO + O O + O 2 O 3 72

73 Smogový varovný a regulační systém (SVRS) Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší Smogová situace 1. Informativní prahová hodnota pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a částice PM10 Informativní prahová hodnota je považována za překročenou v případě, že alespoň na jedné měřící lokalitě reprezentativní pro úroveň znečištění v oblasti minimálně 100 km2 překročila a) hodinová průměrná koncentrace oxidu siřičitého hodnotu 250 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, b) hodinová průměrná koncentrace oxidu dusičitého hodnotu 200 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, nebo c) 24hodinová průměrná koncentrace částic PM10 hodnotu 100 μg.m-3 ve dvou po sobě následujících dnech a zároveň je za posledních 6 hodin alespoň na polovině měřících stanic reprezentativních pro danou oblast rostoucí trend hodinových koncentrací částic PM10. 73

74 Smogový varovný a regulační systém (SVRS) Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší Regulace 2. Regulační prahové hodnoty pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a částice PM10 Regulační prahová hodnota je považována za překročenou v případě, že alespoň na polovině měřících lokalit reprezentativních pro úroveň znečištění v oblasti minimálně 100 km2 překročila a) hodinová průměrná koncentrace oxidu siřičitého hodnotu 500 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, b) b) hodinová průměrná koncentrace oxidu dusičitého hodnotu 400 μg.m-3 ve třech po sobě následujících hodinách, nebo c) 24hodinová průměrná koncentrace částic PM10 hodnotu 150 μg.m-3 ve třech po sobě následujících dnech a zároveň je za posledních 6 hodin alespoň na polovině měřících stanic reprezentativních pro danou oblast rostoucí trend hodinových koncentrací částic PM10. 74

75 75

76 Toxické látky TVOC (plynné) VOC = těkavé organické látky volatile organic compounds (bod tání pod teplotou místnosti a bod varu od 50 do 260 C). Do okolního prostředí jsou uvolňovány odpařováním. TVOC sourhně všechny VOC. typické TVOC: rozpouštědla, změkčovadla, ředidla, čistidla, tiskařské barvy, tiskoviny, pohonné hmoty, modelářské a odlévací hmoty, prostředky na ošetřování nábytku, lepidla pro pokládání podlahovin, matrace, zesíťované latexové sloučeniny 76

77 Imise VOC, roční průměr

78 Toxické látky TVOC (plynné) 78

79 BENZEN Koncentrace benzenu ve venkovním ovzduší se obvykle pohybují v mezích 3 až 160 mg/m 3 (0,001 až 0,05 ppm). Vyšší úrovně benzenu v ovzduší jsou pozorovány ve velkoměstských oblastech. Koncentrace dosahující hodnot až několika stovek mg/m 3 byly naměřeny v okolí čerpacích stanic pohonných hmot, skladových zásobníků benzínu a průmyslových závodů produkujících či zpracovávajících benzen. V nevelké studii úrovně benzenu uvnitř budov byla nalezena průměrná koncentrace benzenu 20 mg/m 3, a to při koncentraci ve vnějším ovzduší 30 mg/m 3 (měřeno pro období od jednoho do několika dnů). Cigaretový kouř obsahuje relativné vysoké koncentrace benzenu ( mg/m 3 ). Při dlouhodobém působení karcinogenní. 79

80 BENZEN

81 Formaldehyd výskyt: nábytek, barvy, lepidla, hygienické prostředky, čistící prostředky, cigaretový kouř, konzervační látky, pěnidla, kosmetika CH2O, 1400 kg/m3, teplota varu -19 C bezbarvý, štiplavě páchnoucí, jedovatý plyn. Působí jako karcinogen. Páry hořlavé a výbušné. sterilizace, desinfekce prostor, konzervace (potraviny, kosmetika) - uchovávání biologických preparátů (formalín), fungicid, konzervace dřeva 25% výroby - lepidla pro překližky a koberce. Dále tepelně izolační a nátěrové hmoty, plasty. vzniká při nedokonalém spalování organických látek (doprava, teplárny, spalovny, rafinerie ropy) expozice: bolest hlavy, dušnost - respirační problémy, záněty průdušek, astma, zákal rohovky rychle se rozkládá, nebezpečí u zdroje limit 0,5 (1,0) mg/m 3 81

82 82

83 Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons také PAH, PAU, Polycyklické aromatické uhlovodíky, PAHs, Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) je skupina látek, do které patří více než 100 sloučenin. Jsou tvořené uhlíkem a vodíkem, dvěma a více benzenovými jádry. Pro svou schopnost dlouhodobě přetrvávat v životním prostředí a zdravotní závažnost (projevují toxické, karcinogenní a mutagenní vlastnosti) jsou považovány za typické představitele perzistentních organických polutantů (POPs). Mají výraznou schopnost vázat se na pevných sorbentech nebo částicích (prach) i v živých organismech (schopnost bioakumulace). Významnou vlastností PAHs je schopnost tvořit další sloučeniny, které mohou být dokonce mnohem více karcinogenní. Původ: spalování fosilních paliv (vše co obsahuje uhlík). Typicky se tyto látky uvolňují při nedokonalém spalovacím procesu. Do prostředí se tedy dostávají zejména při výrobě energie, spalování odpadů, ze silniční dopravy, při krakování ropy, při výrobě hliníku, z metalurgických procesů, při výrobě koksu, asfaltu, při výrobě cementu, z rafinerií, krematorií, z požárů a v neposlední řadě při kouření. Ve všech případech, kdy pozorujeme vznik sazí a tmavého kouře, vznikají velká množství PAHs. Látky charakteristického zápachu, mnohé jsou toxické. 83

84 Polycyklické aromatické uhlovodíky Exteriér: doprava + vytápění KARCINOGENNÍ naftalen, acenaftylen, ACL, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, pyren, benz(a)antracen, chrysen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)pyren, Pokud potravou příjmáme denně ng a ze vzduchu 20 ng, pak pokud člověk vykouří denně 20 cigaret, zvýší si příjem o dalších 210 ng. Pobyt v zakouřené místnosti může příjem benzo(a)pyrenu také výrazně zvýšit (asi o 10 ng za každou hodinu strávenou v zakouřené místnosti). 84

85 PAU v letech ve městech Průměrná roční koncentrace BaP a BaA (ng/m 3 ) BaA [benzo(a)antracen] BaP [benzo(a)pyren] Referenční koncentrace BaA 10 ng/m Roční imisní limit BaP 1ng/m 3 0 Praha 10 Plzeň Ústí n/l Hradec Králové Brno Žďár n/s Karviná Ostrava Analýza trendů prokázala u většiny sídel pozvolný nárůst benzo(a)pyrenu, jehož roční imisní limit (1 ng/m 3 ) byl překročen na většině z osmi měřicích stanic, nejvýznamněji na stanici v Ostravě (7,8 ng/m 3 ) a na stanici v Karviné (6,2 ng/m 3 ). 85

86 PAU ve městech, průměr

87 Podíl sektorů na PAU

88 88

89 Roztoči Vaše zdraví roztočí! Potrava = šupinky lidské kůže, kterých člověk produkuje asi 5 g týdně. Optimálními podmínkami pro vývoj jsou teplota okolo 25 C a relativní vlhkost prostředí 70 až 80 %. Prostředí = hnízda ptáků a doupata hlodavců; při domácím chovu těchto živočichů se zvyšuje i počet roztočů v obytných místnostech. Nejvíce = postele, čalouněný nábytek, koberce Význam = schopnosti vyvolávat alergické reakce až astma u vnímavých jedinců. Alergeny obsaženy ve fekáliích roztočů, jejichž velikost je asi 25 µm, rozpadají na menší útvary, které obsahují alergeny roztočů (inhalace) 89

90 Bakterie a plísně Transport s prachem, na kapkách vody Bakterie = přímé dělení. Za 20 minut z jedné bakterie vzniknou bakterie dvě, za dalších 20 minut čtyři atd. Z jedné spory mikroskopické houby vyroste za příznivých podmínek fruktifikační mycelium, které může obsahovat až jednu miliardu spor, za 3-5 dnů. Z každé této spory za 3-5 dnů může vzniknout další miliarda spor. V relativně krátké době se tedy mohou bakterie i plísně za příznivých podmínek vyskytovat v množství mnohonásobně převyšujícím jejich původní koncentrace. Další významná schopnost mikroorganismů je jejich schopnost přizpůsobit svůj metabolismus na využívání nejrůznějších substrátů. výsledek setkání člověka s mikroorganismem virulence mikroorganismu (jeho schopnost způsobit onemocnění), velikost infekční dávky (koncentrace mikroorganismu v prostředí) schopnost člověka reagovat na vniklé agens (vnímavost makroorganismu). 90

91 Low Tech nebo High Tech? vznik onemocnění v důsledku člověkem instalovaného zařízení. Typickým příkladem je inhalace bakterií Legionela pneumophila v jemných kapičkách vody, vnášených do ovzduší z potrubí vzduchotechniky. Škodlivé účinky dalších bakterií byly poprvé popsány po inhalaci vzduchu s mikrokapičkami vody obsahujícími některé bakterie v souvislosti s používání zvlhčovačů v domácnostech. Nemoc s označením horečka ze zvlhčovačů vzniká jako důsledek inhalace bakterií, které se množí v neudržovaných pračkách vzduchu nebo lokálních zvlhčovačích. při virových onemocněních, u kterých se předpokládá přenos především kontaktem člověk-člověk, bylo zjištěno, že výskyt onemocnění byl vyšší v budovách s nucenou cirkulací vzduchu. 91

92 92

93 Kvalita vzduchu v bazénech Nejpoužívanější desinfekční prostředek v bazénech je na bázi chloru, sám o sobě v koncentracích, ve kterých se používá, nemá škodlivý účinek pro lidský organismus. chlor reaguje i s organickými látkami přítomnými ve vodě za vzniku tzv. vázaného chloru. Reakcí s organickými látkami pak vznikají trihalometany a s látkami obsahujícími dusík chloraminy. NH 3 + HOCl NH 2 Cl + H 2 O monochloramin NH 2 Cl + HOCl NHCl 2 + H 2 O dichloramin NHCl 2 + HOCl NCl 3 + H 2 O trichloramin Inhalace trichloraminu zápach, pálení očí, sliznic a vysušování pokožky Trichloramin = vysoce těkavá látka způsobující dýchací problémy a astma hlavně u provozních zaměstnanců a závodních plavců; může být zdrojem rozvíjejícího se astma u dětí (do věku 8 let). Zvýšené obsahy trichloraminu lze očekávat v bazénech s vysokou koncentrací plavců, u vodních atrakcí, kde dochází k víření vody, případně tam, kde se používá vyšší teplota. To může být problém u koupání kojenců, kde je požadována teplota vody nad hodnotou 30 C. Koncentrace trichloraminu v bazénech se pohybují v rozmezí 0,1 až 1 mg/m 3, nejvyšší hodnoty jsou nad hladinou vody. Světová zdravotnická organizace limituje obsah trichloraminu v ovzduší bazénů hodnotou 0,5 mg/m 3. Limit v ČR 1 mg/m 3

94 Zimní stadiony a rolby se spalovacími motory Několik hokejistů se v Nejdku přiotrávilo zřejmě výpary z rolby 5. ledna 2012 Při exhibičním utkání mezi hokejisty Sokolova a Ostrova na zimním stadionu v Nejdku se několik hráčů přiotrávilo výpary z rolby. Zápas se sice odehrál, ale po něm si někteří aktéři stěžovali na zdravotní problémy. Město nechalo stadion v úterý až do odvolání zavřít. Jeden ze sokolovských hokejistů dokonce skočil v nemocnici na kapačkách. Nyní už jsou všichni v pořádku a lidé z klubů považují událost za nešťastnou náhodu. Proč se to stalo.? "Není to rolbou, ale vzduchotechnikou, která na nejdeckém stadionu chybí. V Sokolově i Tachově mají stejnou, podobná byla i na starém stadionu v Karlových Varech. Proč tam nikdy nebyl problém?" reaguje Horník řečnickou otázkou. 94

95 Shromažďovací prostory školy, školky Výsledky rozsáhlé studie SZÚ 95

96 Koncentrace CO 2 v kuchyni s plynovým sporákem koncentrace CO kuchyně limit 1 limit 2 limit VĚTRÁNÍ 0 18:35 18:40 18:45 18:50 18:55 19:00 19:05 19:10 19:15 19:20 19:25 19:30 19:35 19:40 19:45 čas kuchyně 5 x 3 x 3 m, v chodu plynová trouba

97 Výměna vzduchu a koncentrace CO Závislost objemového podílu CO v místnosti kuchyně o objemu 20m3 s plynovou vestavěnou varnou deskou s potřebou plynu 0,7 m3/hod. a X násobku výměny vzduchu v místnosti při době provozu spotřebiče 1h. LEHKÁ OTRAVA BEZPEČNÁ HODNOTA

98 Kvalita spalování v plynovém spotřebiči ohřívač vody 2266 ppm 25 ppm 98

99 Kvalita spalování v plynovém spotřebiči 99

100 Hromadné garáže - Oxid uhelnatý CO Úroveň 2005 CO: Benzin, EURO 4, 10 km/h M = 0,7336 g/km CO: diesel, EURO 4, 10 km/h M = 0,4642 g/km MEFA Hromadná garáž pro 100 osobních aut (objem prostoru m3) (50 % benzínové motory, 50 % dieselové) V pohybu může být současně 40 aut. Emise CO 10 km/h znamená emise Benzín: 10 x 0,7336 = 7,34 g/h Diesel: 10 x 0,4642 = 4,64 g/h M = 20.7, ,64 = 240 g/h Přípustná koncentrace = 87 ppm = 100 mg/m3 Venkovní koncentrace = 5 ppm = 6 mg/m3 V = M k i k e = = 2553m3 /h= 64 m 3 /h.auto 100

101 Zdravotní důsledky stavu ovzduší Hodnocené látky s karcinogenním působením mohly v podmínkách ČR zvýšit riziko nádorového onemocnění o přibližně 2 případy na 10 tisíc celoživotně exponovaných obyvatel (tj. po dobu 70 let). Pro Českou republiku by se měl používat faktor 4,5 % pro výpočet navýšení předčasné úmrtnosti pro zvýšení hmotnostní koncentrace frakce PM10 o každých 10 μg/m3. Spodní koncentrační hranice = 15 μg/m3. V České republice způsobilo znečištění ovzduší PM2,5 v roce 2000 snížení očekávané délky lidského života o téměř 12 měsíců. Prachové znečištění má velmi pravděpodobně vliv i na to, že zhruba 15 % českých dětí trpí respiračními alergiemi. Prachové částice té nejmenší velikosti (PM2,5) na sebe navíc váží látky, z nichž některé mají karcinogenní účinky - například polyaromatické uhlovodíky. Znečištění ovzduší škodí našemu zdraví. Délku lidského života zkracuje průměrně o více než osm měsíců a v nejvíce znečištěných městech a oblastech o více než dva roky. Členské státy musí rychle splnit normy EU v oblasti kvality ovzduší a snížit emise látek znečišťujících ovzduší, uvedl Janez Potočnik, komisař EU pro životní prostředí. 101

102 Mysl je trochu jako zahrada. Když jí nedodáváme výživu a nekultivujeme ji, zaroste plevelem. E.G. Hall 102