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

7. OVZDUŠÍ

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

7.1 Základní charakteristika

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

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

7.2 Hlavní kontaminanty

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

7.3 Znečištění ovzduší v dýchací zóně člověka

Pevné částice

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

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

DS DÝCHACÍ SOUSTAVA

DS PRŮDUŠNICE

DS ALVEOLY

VENTILACE Dechová frekvence (počet dechů / min) novorozenec 40 50 malé děti 20 30 dospělá osoba 10 18 Plicní ventilace (l/min) klidová 5 9 při zátěži až 150

DS ALVEOLY

HEMOGLOBIN

MINISTERSTVO ZDRAVOTNICTVÍ VARUJE: KOUŘENÍ VÁŽNĚ POŠKOZUJE ZDRAVÍ

DS TABÁKOVÉ POLE

TABÁK

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

PŘÍJEM KADMIA 100 (% ADI) 10 cigaret přijatelný denní příjem (ADI) 50 0 10 cigaret potrava + další zdroje zač. 20. st. potrava + další zdroje konec 20. st.

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

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

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

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

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

7.4 Globální aspekty znečištění ovzduší

7.4.1 Kyselé deště

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

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!!

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

Horské smrčiny

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

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

ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Aplikace insekticidů

Aplikace insekticidů velkoplošná aplikace insekticidů: Jizerské hory, Krkonoše, Krušné hory 1978 1983 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

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

Aplikace insekticidů Vedlejší vlivy: výsledky sledování: na 1 m 2 trusníků pod korunami - 230 250 housenek obaleče - 70 230 jedinců dalšího hmyzu u hmyzu létajícího nad povrchem půdy klesl počet jedinců na 40 %, později až na 20 30 % proti kontrole zvyšování stavů po 14 dnech velmi negativní, až drastický vliv na faunu potoků larvy vodního hmyzu zasaženy a unášeny proudem: 10 30 x více proti normálu nejcitlivější pošvatky

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

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

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

7.4.2 Narušení ozónové vrstvy

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

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

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

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)

KONCENTRACE OZONU Roční průměry celkového ozonu v letech 1962-1999 (CHMÚ)

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

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

OZONOVÁ DÍRA

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

RAKOVINOVÁ BUŇKA

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

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

7.4.3 Skleníkový efekt

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

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 0 0 0 konc. koncentrace 1994 358 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 0,25 0 5 2 50-200 12 120 50 12 50 000

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 2 1 1 metan CH 4 56 21 oxid dusný N 2 O 280 310 HCF-23 CHF 3 9 100 11 700 HCF-125 C 2 HF 5 4 600 2 800

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

NORSKO

vrstva ledu výšky 2000 m Doba ledová

Fjordy

Fjordy 500 m

Fjordy 2000 m

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

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

RAŠELINIŠTĚ METAN

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