Grafická ročenka 2013
IV.9 LÁTKY BEZ IMISNÍHO LIMITU
IV.9.1 Těkavé organické látky (VOC)
Těkavé organické látky (VOC) hrají důležitou úlohu v chemii
ovzduší a tedy i v oxidační síle atmosféry, což ovlivňuje stav a
kvalitu ovzduší. Spolu s oxidy dusíku se VOC významně podílí na
procesu tvorby přízemního ozonu a dalších fotooxidačních
znečišťujících látek. Přeměny a odbourávání VOC zpravidla
začínají reakcí s hydroxylovým radikálem (Víden 2005). Podle
zákona o ochraně ovzduší je těkavou organickou látkou jakákoli
organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou
metanu, která při 20 °C má tlak par 0,01 kPa nebo více, nebo má
odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití.
Vzhledem k rozsahu různě dlouhé reaktivity jednotlivých VOC a k
jejich množství nebyl u těchto látek stanoven imisní limit.
Monitoring VOC byl do programu EMEP zařazen na základě
rozhodnutí EMEP Workshop on Measurements of Hydrocarbons/VOC v
Lindau 1989 (EMEP, 1990). Vlastní měření na Observatoři Košetice
(OBK) pak bylo zahájeno v průběhu roku 1992, o tři roky později
jej pak doplnilo identické měření na stanici Praha-Libuš. V
rámci EMEP byl zpočátku monitoring realizován na pěti stanicích,
ale v průběhu 20 let se počet stanic i rozsah měřených
uhlovodíků několikrát změnil. Na OBK se podařilo udržet
homogenní řadu měření až do současnosti. Od roku 2011 je OBK
zapojena do projektu ACTRIS, realizovaného v rámci EU 7th
Framework Programme INFRA-2010-1-1.1.16: Research
Infrastructures for Atmospheric Research. Problematika VOC je
řešena v pracovní skupině WP4 (Trace gases networking: Volatile
organic carbon and nitrogen oxides) s cílem zkvalitnit a
harmonizovat měření VOC v Evropě. V rámci projektu jsou vyvíjeny
standardní operační postupy a testovány nejlepších měřící
techniky pro zajištění kvality. Laboratoř ČHMÚ se účastnila
round robin testu, kde v oblasti vlastní analýzy VOC výsledky
potvrzují, že laboratoř vyhovuje doporučovaným parametrům GC-systému
a splňuje u většiny látek požadované nejistoty jak ve
standardech, tak v reálných vzorcích.
Průměrné roční koncentrace většiny VOC na stanicích OBK i Praha-Libuš
vykazují během 20 let monitoringu statisticky významný sestupný
trend, který reflektuje pokles emisí VOC jak v ČR, tak celém
středoevropském prostoru (Tab. IV.9.1.1). Trend koncentrací
etanu je mnohem výraznější na předměstské stanici než na pozaďové (obr. IV.9.1.1). Výjimkou je pouze izoprén, který je
přírodního původu (je emitován listnatými stromy). Na OBK nebyl
zaznamenán žádný trend průměrných ročních koncentrací izoprénu a
na stanici Praha-Libuš dokonce registrujeme mírný vzestup
koncentrací. Roční chod většiny VOC reflektuje emisní úrovně,
tedy maximální hodnoty v zimě a minima v létě, pouze u izoprénu
je tomu naopak. Obecně lze konstatovat, že koncentrace hlavních
VOC byly v 90. letech minulého století na předměstské úrovni o
cca 150–200 % vyšší než na pozaďové stanici. V poslední dekádě
se rozdíly mezi oběma stanicemi výrazně zmenšují.
Z aktuální zprávy o měření VOC v rámci EMEP (NILU 2013) vyplývá,
že pro hodnocení dlouhodobých trendů jsou využívána kromě OBK
data z dalších 9 stanic (5 v Německu, 2 ve Francii a po jedné z
Finska a Švýcarska). Úroveň koncentrací na OBK je srovnatelná s
německými stanicemi a francouzskými stanicemi. U etanu je česká
stanice dlouhodobě charakterizována nižšími ročními průměry. U
většiny VOC jsou naměřené hodnoty v zimě obvykle velmi podobné
německým stanicím, zatímco v létě jsou u hodnoty na OBK zřetelně
nižší.
Ženevský protokol o redukci emisí VOC a jejich transhraničním
přenosu byl přijat v listopadu 1991 a vstoupil v platnost v září
1997 (UN-ECE 1991). Protokol obsahoval tři možnosti redukce:
- 30% redukce emisí VOC do roku 1999, přičemž jako základ byly použity roky 1984 a 1990;
- Stejná redukce jako v bodě (1) a zajistit aby celkové národní emise 1999 nepřesáhly úroveň z roku 1988;
- Kde emise 1988 nepřekračují stanovené limity, mohou státy přijmout jako emisní strop úroveň z roku 1999.
V roce 1999 byl přijat Göteborský protokol ke zmírnění
acidifikace, eutrofizace a dopadů přízemního ozonu, který
vstoupil v platnost 17. května 2005 (UN-ECE 1999). Protokol
obsahuje emisní stropy pro rok 2010 pro 4 polutanty včetně VOC.
Podle protokolu měly být evropské emise VOC sníženy alespoň o 40
% proti roku 1990. ČR, podobně jako většina středoevropských
zemí (s výjimkou Polska) tento limit splnila; emise VOC v ČR
období 1990–2010 poklesly o 51 % (EEA 2013d).
Nejvýznamnější zdroje emisí VOC v ČR se nacházejí v sektoru
užití a aplikace organických rozpouštědel (NFR 3A-D), který se
na znečišťování ovzduší těmito látkami v roce 2012 podílel 52,6
% (obr. IV.9.1.2). Do tohoto sektoru spadají činnosti aplikace
nátěrových hmot (22,9 %), odmašťování a chemické čištění (6,2
%), výroba a zpracování chemických produktů (9,0 %), použití
rozpouštědel v tiskárenském průmyslu, domácnostech apod. (14,5
%). Část emisí VOC z tohoto sektoru je do ovzduší vnášena řízeně,
ale většina těchto znečišťujících látek uniká do ovzduší ve
formě fugitivních emisí, jejichž omezování je obtížné. Emise VOC
vznikají také při nedokonalém spalování fosilních paliv.
Největší množství emisí VOC ze spalovacích procesů vzniká v
sektoru lokálního vytápění domácností (20,5 %), v osobní
automobilové dopravě (4,4 %), nákladní automobilové dopravě nad
3,5 t (5,4 %) a v sektoru veřejné energetiky a výroby tepla (3,8
%). V souvislosti s dopravou jsou emise VOC uvolňovány do
ovzduší také ve formě par z palivových nádrží automobilů (4,5
%).
Celkové emise VOC mají v období let 2007–2012 klesající trend
(obr. IV.9.1.3), který je způsoben aplikací produktů s nižším
obsahem těkavých organických látek, např. vodou ředitelných
barev nebo práškových plastů. U maloodběratelských balení
nátěrových hmot je uplatňována legislativní regulace, omezující
maximální obsah rozpouštědel v produktech dodávaných na trh.
Vlivem neustálé obnovy vozového parku dochází i ke snižování
emisí VOC z dopravy.
Tab. IV.9.1.1 Stanice s průměrnými ročními koncentracemi VOC v ovzduší
Obr. IV.9.1.1 Roční průměrné koncentrace etanu a isoprenu v
ovzduší na vybraných stanicích, 1997–2013
Obr. IV.9.1.2 Podíl sektorů NFR na emisích VOC v roce 2012
Obr. IV.9.1.3 Vývoj emisí VOC v období 2007–2012
IV.9.2 Elementární a organický uhlík
Elementární (EC) a organický (OC) uhlík jsou důležité
součásti atmosférických aerosolů. EC se do ovzduší dostává
zejména v důsledku nedokonalého spalování fosilních paliv při
dopravě, topení, v energetice, pálení dřeva a biomasy a také
zemědělských aktivit. Emise OC pak pocházejí vedle nedokonalého
spalování, také z resuspenze biologických objektů (houby, spory)
nebo abrazí pneumatik či plastů (Kuhlbusch et al. 2009).
Hlavními důvody pro monitoring a výzkum chování EC a OC v
atmosféře jsou dopady na lidské zdraví a globální klima.
Negativní vliv EC a OC na lidské zdraví byl prokázán v různých
toxikologických a epidemiologických studiích (Highwood et al.,
2006; Adar, Kaufman 2007). Z tohoto důvodu vyplynul požadavek na
měření EC a OC v PM na regionálních stanicích, obsažený ve
směrnici Evropské komise (EC 2008).
V posledních letech je pozornost vědců upřena i na roli
uhlíkatých aerosolů v procesu globální změny klimatu (např.
Ramanathan, Carmichael 2008). EC je jedním z mála aerosolů,
majících silnou schopnost absorpce slunečního záření, zatímco OC,
podobně jako další aerosoly, se podílí hlavně na jeho rozptylu.
Pravidelné měření EC-OC v rámci projektu EUSAAR a následně
ACTRIS je na Observatoři Košetice realizováno od února 2009.
Odběry jsou prováděny každý šestý den ve frakci PM2,5. V rámci
projektu EUSAAR byl vyvinut standardizovaný protokol pro
odběrovou i analytickou fázi měření, který je dále rozvíjen v
rámci ACTRIS. Tento protokol by měl být základem pro vývoj
evropské či celosvětové referenční metody a implementován do
národních i mezinárodních monitorovacích sítí (jako EMEP) pro
zajištění konzistentního měření v Evropě.
Průměrná koncentrace celkového uhlíku (TC) v PM2,5 na
Observatoři Košetice v období 2009–2013 dosáhla 4,01 µg.m-3,
odpovídající hodnota pro EC byla 0,51 µg.m-3, což představuje
průměrný podíl 12,5 % na TC. V rámci sítě ACTRIS data z
Observatoře Košetice charakterizují spolu s německou (Melpitz) a
italskou (Ispra) stanicí kontinentální část Evropy. Data získaná
na Observatoři Košetice jsou velmi podobná výsledkům naměřeným
na německé stanici, zatímco na italské jsou dlouhodobě měřeny
nejvyšší koncentrace jak TC (kolem 8 µg.m-3), tak EC (těsně pod
2 µg.m-3) v celé síti ACTRIS. Úrovně koncentrací, měřené na
skandinávských a horských stanicích jsou výrazně nižší
(přibližně třetina středoevropské úrovně). Z
tab. IV.9.2.1 není
patrná výrazná meziroční variabilita. Roční chod koncentrací
koresponduje s ročním chodem jejich emisí, tedy maxima jsou
registrována v zimě a minima v létě (obr. IV.9.2.1). Podíl EC na
TC se v průběhu sledovaného období kontinuálně snižoval z 14,5 %
v roce 2009 na 10,4 % v roce 2013 (obr. IV.9.2.2). TC se podílel
na celkových koncentracích frakce PM2,5 v průměru v 20 %, z toho EC ve 3,3 %. Z
obr. IV.9.2.3 je patrný zřetelně vyšší podíl EC v
chladné části roku. Podíl celkového uhlíku na PM v síti ACTRIS
koresponduje s výsledky z Košetic a pohybuje se kolem 20 %.
Výjimkou je pouze stanice Ispra s poměrem téměř 40 %.
Obr. IV.9.2.1 Průměrné měsíční koncentrace elementárního a
organického uhlíku na Observatoři Košetice, 2009–2013
Obr. IV.9.2.2 Průměrné měsíční podíly elementárního uhlíku na
celkovém uhlíku na Observatoři Košetice, 2009–2013
Obr. IV.9.2.3 Průměrné měsíční podíly elementárního uhlíku na koncentracích PM2,5 na Observatoři Košetice, 2009–2013
IV.9.3 Amoniak (NH3)
Koncentrace NH3 v roce 2013
Měření imisních koncentrací NH3 bylo v roce 2013 provozováno
pouze na 2 lokalitách. Důvodem takto nízkého počtu lokalit je,
že NH3 nemá v současnosti definován imisní limit a povinnost
monitorování jeho koncentrací tedy není ze zákona nařízena.
Legislativa se zaměřuje především na omezení emisí NH3 (tj.
dodržování správné zemědělské praxe a prevenci závažných
havárií). Amoniak se v ČR měří na stanicích Most a
Pardubice-Dukla v souvislosti s emisemi z průmyslových zdrojů. V
obou případech se jedná o stanice, které jsou klasifikovány jako
městské pozaďové.
Nejvyšší roční průměrná koncentrace byla naměřena podobně jako v
roce 2012 na stanici Pardubice-Dukla (tab. IV.9.3.1). Oproti
předchozímu roku (2012) tato hodnota klesla na 4,2 µg.m-3 (z 5,1
µg.m-3). Na lokalitě Most zůstala koncentrace v porovnání s
rokem 2012 na podobné úrovni (tj. 2 µg.m-3). Most a Pardubice
byly k monitorování imisních koncentrací NH3 zvoleny v
souvislosti s emisemi z chemického průmyslu, který je zde
soustředěn.
Průměrné roční koncentrace měřené v ČR jsou srovnatelné s
koncentracemi měřenými v zahraničí. V kanadské provincii Ontario
se roční průměrné koncentrace NH3 pohybují od 0,1 do 3,0 µg.m-3
(Zbieranowsky, Aherne, 2012), v intenzivně zemědělských
oblastech Ontaria je tato koncentrace 3,6 µg.m-3 (Zbieranowsky,
Aherne, 2013). V jižním Skotsku byly naměřeny průměrné roční
koncentrace NH3 v rozmezí 0,40–22,9 µg.m-3, v závislosti na
místě odběru (Vogt et al., 2013). Nejvyšších hodnot bylo
dosaženo na lokalitě umístěné 70 metrů po směru větru od drůbeží
farmy.
Je tedy evidentní, že koncentrace NH3 vykazují výraznou
prostorovou a časovou variabilitu (s ohledem na hlavní zdroj
znečištění). Prostorová variabilita je ovlivňována vzdáleností
od zdroje emisí. Časová variabilita koncentrací NH3 je v
zemědělských oblastech způsobována sezónností aplikace hnojiv
během roku. Vyšších koncentrací je zde proto dosahováno hlavně
na jaře a na podzim (Zbieranowski, Aherne, 2013).
Velký vliv na koncentrace NH3 má také vyšší teplota, při které
dochází z důvodu větší těkavosti, k větším emisím NH3 ze zdrojů.
Emise NH3
Emise NH3 jsou produktem rozkladu močoviny ze zvířecích
biologických odpadů nebo mohou vznikat při některých
chemicko-technologických procesech.
Hlavním zdrojem emisí NH3 jsou chovy hospodářských zvířat,
jejichž podíl na celkových emisí NH3 v roce 2012 tvořil 69,6 %
(obr. IV.9.3.1). Mezi další významné zdroje patřil sektor
aplikace minerálních dusíkatých hnojiv s podílem 26,5 %
celkových emisí NH3. Zbylých 3,9 % emisí NH3 produkují mobilní
zdroje vybavené katalyzátory, u nichž vzniká NH3 redukcí oxidů
dusíku, a technologické zdroje. Amoniak je vnášen do ovzduší při
chemické výrobě hnojiv, při výrobě minerálních vláken s použitím
organických pojiv, při výrobě kyseliny dusičné atd.
Klesající trend ve vývoji celkových emisí souvisí s poklesem
stavů hospodářských zvířat, především prasat a v roce 2012 také
drůbeže, jako důsledku zemědělské politiky a tržního prostředí
(obr. IV.9.3.2). Dalším důvodem omezování emisí je legislativa
související s vydáváním integrovaných povolení, v rámci nichž
byly u největších chovů schvalovány a následně uplatňovány tzv.
plány správné zemědělské praxe.
Obr. IV.9.3.1 Podíl sektorů NFR na emisích NH3 v roce 2012
Obr. IV.9.3.2 Vývoj emisí NH3 v období 2007–2012
