IV.9 LÁTKY BEZ IMISNÍHO LIMITU
 

IV.9.1 Těkavé organické látky

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) 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. Na tento projekt navázal nástupnický projekt ACTRIS-2 pod H2020-INFRAIA-2014-2015, realizovaný v období 5/2015 – 4/2019. Problematika VOC je řešena v pracovní skupině 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 měřicí techniky pro zajištění kvality. Laboratoř ČHMÚ se pravidelně účastní 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 v celém středoevropském prostoru (tab. IV.9.1.1). Trend koncentrací etanu je mnohem výraznější na předměstské stanici Praha-Libuš než na pozaďové OBK. Výjimkou je pouze izopren, který je přírodního původu (je emitován listnatými stromy). Na OBK nebyl zaznamenán žádný trend průměrných ročních koncentrací izoprenu a na stanici Praha-Libuš dokonce registrujeme mírný vzestup koncentrací. 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.

V roce 2014 došlo v období duben – květen k dlouhodobému výpadku měření v důsledku poruchy analytického zařízení v CLI. Z tohoto důvodu nebylo možno vypočítat roční průměry za rok 2014. Pro potřeby ročního hodnocení byly v ISKO provedeny odborné odhady průměrných měsíčních koncentrací za duben – květen a na jejich základě vygenerován odhad ročních průměrů.
Výsledky získané v roce 2014 nijak nevybočují z dlouhodobých trendů (tab. IV.9.1.1). Roční chod většiny VOC reflektuje emisní úrovně, tedy maximální hodnoty v zimě a minima v létě, pouze u izoprenu je tomu naopak (obr. IV.9.1.1).
Z aktuální zprávy o měření VOC v rámci EMEP (NILU 2014) 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 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 VOC:

1. 30% redukce emisí VOC do roku 1999, přičemž jako základ byly použity roky 1984 a 1990;
2. Stejná redukce jako v bodě (1) a zajistit, aby celkové národní emise 1999 nepřesáhly úroveň z roku 1988;
3. 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 za období 1990–2010 poklesly o 51 % (EEA 2013d).

Emise těkavých organických látek

Nejvýznamnější zdroje emisí VOC v ČR se nacházejí v sektoru užití a aplikace organických rozpouštědel (NFR 2D3), který se na znečišťování ovzduší těmito látkami v roce 2013 podílel 47,6 % (obr. IV.9.1.2). Do tohoto sektoru spadají činnosti 2D3d-Aplikace nátěrových hmot (20,1 %), 2D3e-Odmašťování (5,1 %), 2D3g-Výroba a zpracování chemických produktů (7,3 %), 2D3h-Tiskárenský průmysl (2,9 %), 2D3a-Použití rozpouštědel v domácnostech (7,1 %) a 2D3i-Ostatní použití rozpouštědel (5,1 %). Část těchto emisí je do ovzduší vnášena řízeně, ale většina jich 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 sektorech 1A4bi-Lokální vytápění domácností (19,0 %), 1A3bi-Silniční doprava: Osobní automobily (3,5 %), 1A3biii-Silniční doprava: Nákladní doprava nad 3,5 tuny (4,6 %) a v sektoru 1A1a-Veřejná energetika a výroba tepla (3,1 %). V souvislosti s dopravou jsou emise VOC uvolňovány do ovzduší také ve formě par z palivových systémů automobilů; ty jsou zahrnuty v sektoru 1A3bv-Silniční doprava: Odpary benzínu (5,9 %). Významné množství emisí VOC se do ovzduší uvolňuje při těžbě uhlí – sektor 1B1a-Fugitivní emise z pevných paliv: Těžba a manipulace s uhlím (8,1 %).

Celkové emise VOC měly v období let 2007–2013 klesající trend (obr. IV.9.1.3), který byl 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 k průběžnému snižování emisí VOC z dopravy.

Tab. IV.9.1.1 Stanice s průměrnými ročními koncentracemi VOC v ovzduší

Obr. IV.9.1.1 Roční chod průměrných měsíčních koncentrací VOC, 2014

Obr. IV.9.1.2 Podíl sektorů NFR na celkových emisích VOC, 2013

Obr. IV.9.1.3 Vývoj celkových emisí VOC, 2007–2013

 

IV.9.2 Amoniak
 

Koncentrace amoniaku v roce 2014

Měření imisních koncentrací amoniaku (NH₃) bylo v roce 2014 provozováno pouze na dvou lokalitách (tab. IV.9.2.1). Důvodem takto nízkého počtu lokalit je, že NH₃ nemá v současnosti stanoven 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 městských pozaďových stanicích Most a Pardubice-Dukla. Tyto lokality byly pro monitoring zvoleny v souvislosti s emisemi z chemického průmyslu, který se v jejich blízkosti nachází.

Nejvyšší roční průměrná koncentrace byla v roce 2013 naměřena na stanici Pardubice-Dukla. Z důvodu nedostatku dat nebyla v roce 2014 pro tuto stanici roční průměrná koncentrace spočítána. Na lokalitě Most koncentrace v porovnání s rokem 2013 nepatrně vzrostla z 2,1 µg.m^-3 na 2,3 µg.m^-3.

Průměrné roční koncentrace NH₃ 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 (Zbieranowski, Aherne 2012), v intenzivně zemědělských oblastech Ontaria je tato koncentrace 3,6 µg.m^-3 (Zbieranowski, 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.

Koncentrace NH₃ vykazují výraznou prostorovou a časovou variabilitu s ohledem na hlavní zdroj znečištění. Prostorová variabilita je ovlivňována vzdáleností od zdroje emisí, časová variabilita je v zemědělských oblastech způsobována sezónností aplikace hnojiv během roku, a 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 amoniaku

Emise amoniaku jsou produktem rozkladu močoviny ze zvířecích biologických odpadů a vznikají i při některých chemicko-technologických procesech.
Hlavním zdrojem emisí amoniaku jsou chovy hospodářských zvířat, jejichž podíl na celkových celorepublikových emisích NH₃ v roce 2013 tvořil 70,3 % (obr. IV.9.2.1). Z tohoto sektoru představovaly největší zdroj emisí NH₃ kategorie 3B1-Chov skotu (41,5 %), 3B3-Chov prasat (18,0 %), 3B4gii-Chov brojlerů (4,9 %), 3B4gi-Chov nosnic (3,4 %) a 3B4h-Chov králíků (4,5 %). Mezi další významné zdroje patřil sektor 3Da1-Aplikace minerálních dusíkatých hnojiv s podílem 26,1 % celkových emisí NH₃. Zbylých 4,9 % emisí NH₃ produkují mobilní zdroje vybavené katalyzátory, u nichž vzniká amoniak redukcí oxidů dusíku, a technologické zdroje. Amoniak je vnášen do ovzduší rovněž při chemické výrobě hnojiv, při výrobě minerálních vláken s použitím organických pojiv, při výrobě kyseliny dusičné atd.
Klesající trend ve vývoji celkových emisí NH₃ souvisí s poklesem stavů hospodářských zvířat jako důsledku zemědělské politiky a tržního prostředí (obr. IV.9.2.2). 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. Proti klesajícímu trendu emisí z chovů hospodářských zvířat působí mírný nárůst emisí NH₃ ze sektoru 3Da1, který je důsledkem zvyšující se spotřeby minerálních dusíkatých hnojiv.

Tab. IV.9.2.1 Stanice měřící amoniak v ovzduší s uvedenými ročními průměrnými a maximálními 24hod. koncentracemi

 

Obr. IV.9.2.1 Podíl sektorů NFR na celkových emisích NH₃, 2013

Obr. IV.9.2.2 Vývoj celkových emisí NH₃, 2007–2013

 

IV.9.3 Rtuť

Rtuť (Hg) je persistentní toxický polutant, který se do ovzduší dostává jak z přírodních, tak antropogenních zdrojů. Atmosféra má v koloběhu rtuti zásadní význam. Celková plynná rtuť má poměrně dlouhou dobu setrvání v atmosféře (6 až 12 měsíců) a její pozaďové koncentrace jsou i v hemisférickém měřítku relativně konstantní, přičemž na severní polokouli jsou znatelně vyšší než na jižní, což reflektuje jak historické, tak současné trendy emisí (UN-ECE 2010).

Aktuální výsledky monitoringu a výzkumu chování rtuti v atmosféře ukazují, že relativně vysoké koncentrace jsou měřeny i ve volné troposféře. Rtuť má mimořádně vysoký potenciál pro dálkový až hemisférický transport, což mimo jiné dokazují výsledky měření v polárních regionech (UN-ECE 2010).

Patologické vlastnost rtuti a jejích sloučenin jsou registrovány dlouhodobě, za nejtoxičtější sloučeniny jsou pokládány etyl- a metyl- sloučeniny, které navíc mají výraznou tendenci k bioakumulaci. Expoziční studie ukázaly, že při vysokých koncentracích plynné rtuti může docházet k ovlivnění funkce nervové soustavy a ledvin. Mnohem vážnější je ale skutečnost, že potenciální nárůst koncentrací rtuti v atmosféře vede ke zvýšení atmosférické depozice směrem do vodních ploch. V důsledku tohoto procesu dochází k nárůstu koncentrace metylrtuti v rybách a její následné kumulaci v potravinových řetězcích (Tuček 2006).

Jediné pravidelné dlouhodobé měření celkové plynné rtuti v ČR je realizováno na Observatoři ČHMÚ Košetice. Manuální měření bylo zahájeno v roce 2006 podle metodických pokynů EMEP s týdenní frekvencí odběrů (NILU 1995). Výsledky měření jsou pravidelně reportovány do databáze EMEP, frekvence měření ale neumožňovala dosažení potřebného množství dat pro výpočet ročních průměrů dle národní legislativy.

V roce 2013 byl monitoring a výzkum atmosférické rtuti na regionální úrovni ČR výrazně rozšířen v rámci projektu CzechGlobe, realizovaného Centrem výzkumu globální změny AV ČR. Kontinuální měření se provádí automatickým dvoukanálovým analyzátorem (Tekran Model 2537B, Tekran Inc., Toronto, Kanada), který je téměř výhradně používán pro dlouhodobý on-line monitoring atmosférické rtuti v mezinárodních sítích. K dispozici jsou hodinové koncentrace. V první polovině roku 2013 byla manuální a automatická měření realizována současně a byla zjištěna velmi dobrá korelace obou měření. Kromě EMEP je od roku 2013 měření rtuti součástí globální sítě GMOS. Cílem je založit a provozovat celosvětovou monitorovací síť zaměřenou na monitoring atmosférické rtuti. Součástí GMOS jsou vedle pozemních měření rovněž výsledky získané v rámci experimentálních lodních (oceány) a letových (volná troposféra) měření.

Průměrná roční koncentrace plynné rtuti v ovzduší, vypočtená z dostupných výsledků v období 2006–2014 na OBK (1,55 ng.m^-3) je v souladu s obecným vědeckým konsensem současných pozaďových koncentrací v severní hemisféře (mezi 1,5 až 1,7 ng.m^-3). Ve sledovaném období nebyl detekován žádný trend a ani meziroční variabilita nevykazuje sezonní rozdíly. V tab. IV.9.3.2 jsou prezentovány měsíční průměry získané v rámci měření automatickým analyzátorem v období 2013–2014.

Dlouhodobý monitoring je realizován globálně v rámci mezinárodních programů EMEP, GAW a GMOS a některých národních monitorovacích sítí (známá je např. kanadská národní síť). Z analýzy delších datových řad vyplývá, že v posledních dvaceti letech na severní polokouli pozaďové koncentrace mírně, ale kontinuálně klesají (Weigelt et al. 2015, Cole et al. 2013, Sprovieri et al. 2010). Regionální rozdíly v evropském kontextu nejsou významné.

Emise rtuti

Hlavní zdroj emisí rtuti představuje spalování fosilních paliv, která rtuť obsahují. Z toho důvodu mezi sektory s největším podílem na celkových emisích rtuti v roce 2013 patřil sektor 1A1a-Veřejná energetika a výroba tepla (59,8 % – obr. IV. 9.3.1). Významné množství emisí rtuti bylo do ovzduší vneseno z výroby železa a oceli, která je zahrnuta v sektorech 2C1-Výroba železa a oceli (7,0 %) a 1A2a-Spalovací procesy v průmyslu a stavebnictví: Železo a ocel (6,0 %). Emise rtuti byly do ovzduší rovněž emitovány ze sektoru 1A2f-Spalovací procesy v průmyslu a stavebnictví: Minerální nekovové produkty (4,9 %) a pocházely zejména z procesu výpalu cementářského slínku. Emise rtuti vzniklé při výrobě chloru, 1,2-dichlorethanu a vinylchloridu zahrnuje sektor 2B10a. Podíl tohoto sektoru na celkových emisích rtuti představoval 2,7 %. Klesající trend emisí rtuti v období 2007–2013 souvisí s vývojem emisí suspendovaných částic, na které je tato látka vázaná, a s proměnným obsahem rtuti v uhlí (obr. IV. 9.3.2).

Tab. IV.9.3.1 Stanice měřicí rtuť v ovzduší s uvedenými koncentracemi

Tab. IV.9.3.2 Roční chod průměrných měsíčních koncentrací rtuti na stanici Košetice

 

Obr. IV.9.3.1 Podíl sektorů NFR na celkových emisích rtuti, 2013

Obr. IV.9.3.2 Vývoj celkových emisí rtuti, 2007-2013