IV. KVALITA OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE

 

IV.1 SUSPENDOVANÉ ČÁSTICE

Znečištění ovzduší suspendovanými částicemi frakce PM₁₀ a PM_2,5 zůstává jedním z hlavních problémů, které je třeba řešit při zajišťování kvality ovzduší ČR. Překračování imisního limitu PM₁₀ a PM_2,5 se stále významným způsobem podílí na zařazení obcí mezi oblasti s překročenými imisními limity. Od roku 2008 se postupně na některých lokalitách začaly měřit jemné částice frakce PM₁.

IV.1.1 Znečištění ovzduší suspendovanými částicemi v roce 2016
 

Suspendované částice PM₁₀

Imisní limit pro průměrnou 24hodinovou koncentraci PM₁₀ byl v roce 2016 překročen na 1,4 % území ČR s cca 7,3 % obyvatel. V případě průměrné roční koncentrace PM₁₀ došlo v roce 2016 pouze k lokálnímu překročení imisního limitu na jedné stanici (obr. IV.1.1 a IV.1.2).

K překročení 24hodinového imisního limitu PM₁₀ došlo v roce 2016 na 15,9 % stanic (23 stanic z celkového počtu 145 s dostatečným počtem dat pro hodnocení). To je méně než v roce 2015, kdy bylo překročení denního imisního limitu PM₁₀ zaznamenáno na 23,4 % stanic (29 stanic ze 124;obr. IV.1.8). I nadále tak přetrvává trend zmenšování území, na kterém došlo k překročení denního imisního limitu PM₁₀, který je s menšími výkyvy patrný od roku 2010. Došlo ke zmenšení z 2,5 % území, kde žilo cca 10,4 % obyvatel ČR v roce 2015, na již zmíněných 1,4 % s cca 7,3 % obyvatel v roce 2016. Uvedené zmenšení území s překročením 24hodinového limitu se projevilo zejména v Moravskoslezském kraji a v aglomeraci O/K/F-M. Nejvíce zatíženou souvislou oblastí byla, stejně jako v předešlých letech (obr. IV.1.5 a IV.1.6), aglomerace O/K/F-M, ve které byl denní imisní limit PM₁₀ v roce 2016 překročen na většině stanic. 24hodinový imisní limit PM₁₀ však bývá překračován i v dalších zónách a aglomeracích. V roce 2015 došlo k překročení ve všech zónách a aglomeracích s výjimkou zón Severovýchod a Jihovýchod a aglomerace Praha (ČHMÚ 2016). V roce 2016 nebylo překročení zaznamenáno v zónách Severovýchod, Střední Čechy, Jihozápad a Jihovýchod a v aglomeraci Praha (obr. IV.1.3, tab. XIII.1). V aglomeraci Brno došlo v roce 2016 k překročení 24hodinového imisního limitu PM₁₀ pouze na dopravních lokalitách Brno- Svatoplukova a Brno-Zvonařka (kap. V.2). V aglomeracích Praha a Brno bývá překročení imisního limitu spojeno především s dopravním zatížením; v aglomeraci O/K/F-M a ostatních zónách však dochází k překročení i na pozaďových městských, předměstských a venkovských stanicích.

Imisní limit pro průměrnou roční koncentraci PM₁₀ byl v roce 2016 překročen na 0,7 % stanic, tj. na 1 z celkového počtu 152 stanic v ČR s dostatečným počtem dat pro hodnocení, a to na stanici Ostrava- Radvanice ZÚ v aglomeraci O/K/F-M (tab. XIII.2 a XIII.5). Toto lokální překročení se nepromítlo do mapy roční průměrné koncentrace v měřítku, ve kterém je prezentována (obr. IV.1.2). O rok dříve, v roce 2015, došlo k překročení ročního imisního limitu na 2,3 % stanic (3 stanice ze 132; obr. IV.1.8), což představovalo překročení na 0,02 % území s cca 0,01 % obyvatel. Snížení ročních koncentrací suspendovaných částic je nejvíce patrné v krajích Královéhradeckém, Olomouckém a Moravskoslezském.

Koncentrace PM₁₀ vykazují zřetelný roční chod s nejvyššími koncentracemi v chladných měsících roku (obr. IV.1.11). Vyšší koncentrace PM₁₀ v ovzduší během chladného období roku souvisejí jak s vyššími hodnotami emisí částic ze sezonních tepelných zdrojů, tak i se zhoršenými rozptylovými podmínkami, které jsou častější v zimních měsících. Např. lokální topeniště se na emisích PM₁₀ resp. PM_2,5 v ČR podílí téměř 36 %, resp. 55 % (obr. IV.1.17, resp. obr. IV.1.19). Roční chod koncentrací PM₁₀ v roce 2016 měl v porovnání s rokem 2015 odlišný průběh s nejvyššími průměrnými měsíčními koncentracemi v lednu, během kterého došlo i k vyhlášení smogových situací (kap. VI). Výraznější snížení koncentrací PM₁₀ nastalo v únoru, který byl teplotně mimořádně nadnormální s výbornými rozptylovými podmínkami. Vyšší koncentrace PM₁₀ byly zaznamenány také v září 2016 (obr. IV.1.11). Příčinou byly nadprůměrné teploty, které podmiňovaly zvýšenou resuspenzi¹, a mírně zhoršené rozptylové podmínky, které se během měsíce října zlepšily.

Pokles koncentrací částic PM₁₀ i PM_2,5 oproti předchozímu roku způsobily především příznivé meteorologické a rozptylové podmínky a mírnější teploty v topné sezoně (kap. III).

Suspendované částice PM_2,5

K určitému snížení úrovně znečištění ovzduší v roce 2016 v porovnání s rokem 2015 došlo i v případě částic PM_2,5. Imisní limit pro průměrnou roční koncentraci PM_2,5 byl překročen na 0,5 % území ČR s cca 3 % obyvatel (obr. IV.1.4) oproti 0,9 % plochy s 5,1 % obyvatel v roce 2015. K překročení limitu došlo v roce 2016 na devíti stanicích v Moravskoslezském kraji a na jedné stanici v kraji Ústeckém (tab. XIII.3, obr. IV.1.7). Překročení imisního limitu bylo zaznamenáno na 10 stanicích (12,4 %) z celkového počtu 81, přičemž v roce 2015 došlo k překročení na 6 stanicích (12,5 %) z 48 obr. IV.1.8).

Vyšší hodnoty znečištění ovzduší PM_2,5 se vyskytují zejména v chladném období roku (obr. IV.1.12) a jsou, podobně jako u PM₁₀, důsledkem emisí z vytápění a horších rozptylových podmínek. Stejně jako u PM₁₀ byly nejvyšší průměrné měsíční koncentrace PM_2,5 v roce 2016 naměřeny v lednu.
 

Suspendované částice PM₁

Jemná frakce částic PM₁ byla měřena v roce 2016 na 14 lokalitách, z toho na čtyřech stanicích v Plzni, na čtyřech v okrese Brno-město, na dvou stanicích v okrese Brno-venkov a v aglomeraci O/K/F-M a po jedné v okrese Zlín a v Praze (tab. XIII.4). Nejvyšší roční i maximální denní koncentrace (23,7, resp. 168,6 μg.m^-3) byly dosaženy na stanici Ostrava-Českobratrská (hot spot).
 

Poměr suspendovaných částic frakce PM_2,5 a PM₁₀

Poměr frakce PM_2,5 a PM₁₀ není konstantní, vykazuje určitý sezonní průběh a zároveň je závislý na charakteru lokality (obr. IV.1.13). V roce 2016 se tento poměr pohyboval v průměru ze 49 lokalit v ČR, kde se současně měří PM_2,5 a PM₁₀ a lokality mají dostatečný počet hodnot, v rozmezí 0,67 (srpen) až 0,87 (leden a prosinec) s nižšími hodnotami v letním období. V Praze, kde je roční chod ovlivněn velkým podílem dopravních lokalit, byl tento poměr v rozmezí 0,62 (červen) až 0,85 (leden), v Brně 0,63 (srpen) až 0,83 (prosinec), v aglomeraci O/K/F-M 0,70 (červenec) až 0,88 (leden) a v Ústeckém kraji 0,67 (srpen) až 0,84 (březen a prosinec). Při porovnání poměru podle klasifikace lokalit je na venkovských lokalitách poměr v rozmezí 0,64 (červenec) až 0,88 (leden a prosinec), městských 0,68 (červenec a srpen) až 0,88 (leden), předměstských 0,71 (srpen) až 0,89 (březen), dopravních 0,62 (srpen) až 0,84 (leden a prosinec).

Roční chod poměru frakce PM_2,5/PM₁₀ souvisí se sezonním charakterem některých emisních zdrojů. Emise ze spalovacích zdrojů vykazují vyšší zastoupení frakce PM_2,5 než např. emise ze zemědělské činnosti a resuspenze při suchém a větrném počasí. Vytápění v zimním období roku může být tedy důvodem vyššího podílu frakce PM_2,5 oproti frakci PM₁₀. Pokles během jarního období a začátku léta je v některých pracích vysvětlován také nárůstem množství větších biogenních částic, např. pylů (Gehrig, Buchmann 2003). Vyšší poměr frakce PM_2,5/PM₁₀ v důsledku spalování je pozorován i na stanicích průmyslových.

Na dopravních lokalitách je poměr PM_2,5/PM₁₀ nejnižší (obr. IV.1.13). Při spalování paliva z dopravy se emitované částice nalézají především ve frakci PM_2,5 a poměr by měl být tudíž u dopravních lokalit vysoký. To, že tomu tak není, zdůrazňuje význam emisí větších částic z otěrů pneumatik, brzdového obložení a ze silnic. Zastoupení hrubé frakce na dopravních stanicích narůstá i v důsledku resuspenze částic ze zimního posypu. K navýšení koncentrace PM₁₀ může dojít i v důsledku zvýšené abraze silničního povrchu posypem a následnou resuspenzí obroušeného materiálu (EC 2011).

 
IV.1.2 Vývoj koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ a PM_2,5

Koncentrace suspendovaných částic PM₁₀, podobně jako dalších látek znečišťujících ovzduší, významně poklesly v 90. letech minulého století. Důvodem bylo výrazné snížení emisí TZL a prekurzorů suspendovaných částic (SO₂, NO_x, NH₃ a VOC) v letech 1990–2001 v důsledku legislativních změn, restrukturalizace hospodářství a modernizace nebo ukončení provozů zdrojů (kap. II, obr. II.1). Po roce 2001 pokles emisí pokračuje již pomaleji (obr. II.2), důsledkem čehož jsou koncentrace znečišťujících látek podmíněny zejména převažujícími meteorologickými a rozptylovými podmínkami v daném roce. Téměř na všech lokalitách ČR byl od roku 2001 do roku 2003 patrný vzestupný trend ve znečištění ovzduší PM₁₀. V roce 2003 byly naměřeny zatím nejvyšší hodnoty koncentrací PM₁₀ v období po roce 2000. Vysoké koncentrace PM₁₀ v roce 2003 byly důsledkem jak nepříznivých rozptylových podmínek v únoru a prosinci, tak i podnormálního množství srážek. Po přechodném poklesu v roce 2004 byly vysoké koncentrace suspendovaných částic zaznamenány opět v letech 2005 a 2006, a to zejména v důsledku dlouhých epizod s nepříznivými rozptylovými podmínkami v zimním období. V letech 2007–2009 panovaly naopak příznivější rozptylové podmínky, a koncentrace částic v porovnání s lety 2003, 2005 a 2006 výrazně klesly. V roce 2008 byly nižší koncentrace částic pravděpodobně dány i výraznějším poklesem emisí některých prekurzorů částic při přechodném útlumu některých hospodářských odvětví v důsledku ekonomické krize (podrobněji viz kapitola II). Následný vzestup koncentrací suspendovaných částic v roce 2010 byl dán zejména opakovaným výskytem nepříznivých meteorologických a rozptylových podmínek v zimním období na začátku i ke konci roku a nejchladnější topnou sezonou od roku 1996 (obr. III.1). Posledních pět let od roku 2010 průměrné koncentrace suspendovaných částic klesají. (obr. IV.1.14, IV.1.15 a IV.1.16). Pokles koncentrací PM₁₀ se projevil na lokalitách všech kategorií (obr. IV.I.14). Roční průměrná koncentrace PM₁₀ se dlouhodobě drží pod hodnotou imisního limitu, naopak roční průměrná koncentrace PM_2,5 a nejvyšší 36. denní koncentrace PM₁₀ kolísá kolem hodnoty imisního limitu (ve všech případech zprůměrováno pro všechny typy lokalit a celou ČR; obr. IV.1.14, IV.1.15 a IV.1.16).

Roční nadlimitní koncentrace PM₁₀ a PM_2,5 zasahují dlouhodobě 0,5 %, resp. 2 % území ČR (obr. IV.1.9 resp. IV.1.10). Jedná se především o území aglomerace O/K/F-M a části zóny Moravskoslezsko. Klesající trend v posledních čtyřech letech je zřejmý z porovnání plošného rozložení pětiletého průměru a ročního průměru 2015, kdy je patrné zmenšení území s ročními nadlimitními koncentracemi. Nadlimitní roční koncentrace PM₁₀ se vyskytly téměř výhradně v aglomeraci O/K/F-M a nadlimitní roční koncentrace PM_2,5 pouze ojediněle (obr. IV.1.2 a IV.1.9, resp. IV.1.4) a IV.1.10).

IV.1.3 Emise PM₁₀ a PM_2,5

Při spalování paliv a při dalších průmyslových činnostech vznikají emise aerosolů, které mohou být pevné, kapalné nebo směsné. Souhrnně se tyto emise v české legislativě označují jako tuhé znečišťující látky (TZL), v zahraniční literatuře Total Suspended Particulate Matter (TSP). Z hlediska zdravotního působení TZL na člověka byly definovány velikostní skupiny označované jako PMX (Particulate Matter), které obsahují částice s aerodynamickým průměrem o velikosti menší než x μm. Emise TZL mají různé velikostní a chemické složení podle charakteru zdroje a způsobu vzniku. Mohou obsahovat těžké kovy a představují nosné médium pro VOC a PAH. Nejčastěji se při inventarizaci emisí v návaznosti na imisní limity rozlišuje velikostní frakce PM₁₀ a PM_2,5.

Emisní inventury PM₁₀ a PM_2,5 prováděné podle současných metodik zahrnují pouze primární emise těchto látek. Na koncentracích PM₁₀ a PM_2,5 měřených v ovzduší se přitom významně podílí sekundární aerosolové částice vznikající přímo v ovzduší ze svých plynných prekurzorů fyzikálněchemickými reakcemi. Podíl sekundárních anorganických aerosolů na celkové koncentraci PM_2,5 se může v městském prostředí pohybovat mezi 20 a 40 % (Vlček, Corbet 2011). Příspěvek sekundárních organických aerosolů biogenního původu může v evropských podmínkách činit 2-4 μg.m^-3 (Fuzzi et al. 2015).

Ve srovnání s emisemi jiných znečišťujících látek jsou emise PM vnášeny do ovzduší z velkého počtu významnějších skupin zdrojů. Kromě zdrojů, ze kterých jsou tyto látky vypouštěny řízeně komínem nebo výduchy (průmyslové zdroje, lokální topeniště, doprava), pochází významné množství emisí PM ze zdrojů fugitivních (kamenolomy, skládky prašných materiálů, operace s prašnými materiály apod.). Zahrnuty jsou rovněž emise z otěrů pneumatik, brzdového obložení a abraze vozovek vypočítávané z dopravních výkonů. Kvalitu ovzduší ovlivňuje rovněž resuspenze částic (znovuzvíření), která do standardně prováděných emisních inventur není zahrnuta. Mezi hlavní zdroje emisí PMx v roce 2015 patřil sektor 1A4bi-Lokální vytápění domácností, který se podílel na znečišťování ovzduší v celorepublikovém měřítku látkami PM₁₀ 36,4 % a PM_2,5 54,5 % (obr. IV.1.17 a obr. IV.1.19). Mezi další významné zdroje emisí PM₁₀ patří 3Dc-Polní práce, kde tyto emise vznikají při zpracování půdy, sklizni a čištění zemědělských plodin. Tento sektor představoval 12,7 % emisí PM₁₀. Z hlediska účinku na lidské zdraví jsou velkým rizikem emise částic pocházející z dopravy, především ze spalování paliv ve vznětových motorech, které produkují částice o velikosti jednotek až stovek nm (Vojtíšek 2010). Sektory 1A3biii-Silniční doprava: Nákladní doprava nad 3,5 tuny a 1A3bi-Silniční doprava: Osobní automobily se na emisích PM₁₀ podílely 9,3 % a na emisích PM_2,5 14,1 %.

Podíl domácností vytápěných pevnými palivy se v období 2007–2015 příliš neměnil, proto je trend emisí PM₁₀ a PM_2,5 ovlivněn především meteorologickými podmínkami během topných sezon (obr. IV.1.18 a obr. IV.1.20). K poklesu emisí přispívá především přirozená obnova vozového parku, snížení zemědělské produkce a aplikace nejlepších dostupných technik pro snižování emisí TZL (tkaninové filtry) v energetice a průmyslu.

V různých oblastech ČR se podíl jednotlivých typů zdrojů na celkových emisích liší podle konkrétní skladby zdrojů v dané oblasti. Vzhledem k tomu, že hlavní zdroj emisí PM₁₀ a PM_2,5 představuje sektor lokálního vytápění, je i produkce emisí těchto látek rozložena po celém území ČR s obytnou zástavbou (obr. IV.1.21 a obr. IV.1.22). V území ČR rozděleném do čtverců 5 x 5 km emisně vynikají lokality, ve kterých jsou provozovány významné energetické výrobny spalující pevná fosilní paliva, a velké průmyslové komplexy (především Moravskoslezský a Ústecký kraj). Podíl dopravy se projevuje především ve velkých městech.

IV.1.4 Měření početní velikostní distribuce aerosolových částic

Atmosférické aerosoly (AA), definované jako pevné a kapalné částice suspendované v ovzduší, jsou jeho přirozenou součástí. AA umožňují pozorovat optické jevy v atmosféře (např. jevy při západu slunce, duha a halové jevy). AA odrážejí a absorbují sluneční záření, hrají významnou roli při vzniku oblaků a srážek (slouží jako zárodečná jádra; Hinds 1999; Pöschl 2005; Seinfeld, Pandis 2006). Velikostní rozsah AA zahrnuje pět velikostních řádů (od jednotek nm po stovky μm), jedná se tedy o široké spektrum částic různých tvarů, vlastností a chemického složení.

Negativní vliv suspendovaných částic (PM₁₀ a PM_2,5) na lidské zdraví byl popsán v mnoha studiích (např. Brook et al. 2004; Schladitz et al. 2015; WHO 2013). Nejzávažnějším problémem jsou však ultrajemné částice (o velikosti menší než 100 nm). Ty snadno prostupují z dýchacího systému do krevního řečiště a mohou být přenášeny do citlivých orgánů či do centrálního nervového systému. Jejich přítomnost v krvi může ovlivnit její funkce a vlastnosti (Borsós et al. 2012; Pöschl 2005). Ultrajemné částice jsou vysoce reaktivní a mohou obsahovat těžké kovy a toxické látky (Chen et al. 2016). Hmotnost ultrajemných částic je ve standardně měřeném velikostním spektru PM₁₀ a PM_2,5 zanedbaíelná, proto je pro hodnocení zdravotních vlivů vhodnější měření počtu částic a jejich velikostní distribuce (Tuch et al. 1997), která je také významným parametrem pro hodnocení rozsahu přímých a nepřímých vlivů na klima (Stanier et al. 2004).

V rámci spolupráce ČHMÚ s Ústavem chemických procesů AV ČR (ÚCHP) je od roku 2008 na Observatoři Košetice provozováno měření velikostní distribuce aerosolových částic. Realizace měření je podpořena také díky zapojení stanice do projektů ACTRIS-2 a ACTRIS-CZ (Aerosols, Clouds and Trace gases Research InfraStructure Network). Pozaďová stanice Košetice je lokalizována mimo přímé zdroje znečištění. V denním spektru velikosti částic v roce 2016 dochází od ranních hodin k postupnému nárůstu počtu částic nukleačního módu (velikost částic do 20 nm), který pokračuje až do dosažení maxima mezi 19. a 20. hodinou. Vývoj počtu částic ve zbylé části spektra (Aitkenův a akumulační mód) dosahuje nejvyšších hodnot v odpoledních a večerních hodinách (obr. IV.1.23). Částice nukleačního módu jsou buď emitovány přímo do ovzduší, nebo vznikají díky přítomnosti plynných prekurzorů (např. SO₂, NO_x, O₃, VOC) vatmosféře. V této lokalitě je proto nárůst počtu částic nukleačního módu pravděpodobně způsoben událostmi, při kterých dochází ke vzniku nových částic.

Příkladem vlivu antropogenní činnosti mohou být hodinová spektra počtu částic z posledního dubnového dne, kdy jsou v okolí pořádány večerní ohně při příležitosti „pálení čarodějnic“ (obr. IV.1.24). Dne 30. 4. 2016 došlo v ranních hodinách k výše zmíněné události vzniku nových částic. Na denním spektru pozorujeme výrazný nárůst částic nukleačního módu od 9. hodiny ranní trvající do odpoledních hodin. Kromě této události spektru dominuje večerní nárůst počtu částic Aitkenova módu (mezi 20 a 100 nm), jehož částice mimo jiné vznikají při spalovacích procesech z lokálních zdrojů.

Výraznější denní chod počtu částic pozorujeme na stanici Ústí nad Labem-město, kde měření velikostní distribuce částic probíhá od poloviny roku 2011. Stoupající počet částic od ranních hodin ve všech částech spektra reflektuje nejen dopravní špičku, ale i narůstající výskyt produktů spalování z průmyslových zdrojů. S těmito zdroji je spojena jak zvýšená produkce částic, tak i jejich plynných prekurzorů, ze kterých mohou fotochemickými procesy vznikat sekundární částice. Pokles koncentrací je vystřídán opětovným nárůstem ve večerních a nočních hodinách. Zatímco v noci dochází k poklesu počtu částic nukleačního módu, stávají se dominantní částice velikostní kategorie 100 až 200 nm (obr. IV.1.25). Od roku 2017 bude zřízeno měření velikostní distribuce částic i na stanici Lom. SMPS na obou stanicích je vybaveno termodenuderem, díky kterému je zjišťován podíl těkavých látek na obou stanicích. Data z měření jsou zasílána do databáze ACTRIS-2.

Na pozaďové městské lokalitě Ostrava-Fifejdy probíhá sledování počtu částic velikostních frakcí v rozsahu 250 až 3200 nm od roku 2008, v letech 2012–2015 rovněž na pozaďové předměstské lokalitě v Ostravě-Porubě. Na začátku roku 2016 bylo měření přesunuto z Poruby na pozaďovou venkovskou lokalitu ve Věřňovicích.

Průměrný počet částic byl v roce 2016 na stanici Ostrava-Fifejdy 1071 v cm^-3, tedy vyšší ve srovnání s rokem 2015. Na stanici Věřňovice byl zjištěn průměrný počet částic 1659 v cm^-3. Stanice ve Věřňovicích vykazuje početně vyšší hodnoty částic než stanice Fifejdy ve všech frakcích, což poukazuje mimo jiné na vyšší podíl zdrojů znečišťování v příhraniční oblasti s Polskem a zemědělských ploch v okolí stanice. V chladné části roku se na počtu částic výrazně podílí také vyšší koncentrace plynných prekurzorů oxidu siřičitého a oxidů dusíku, což je typické pro celou oblast Ostravsko- Karvinska. Mediánový denní chod počtu částic je výraznější ve Věřňovicích (IV.1.27), a to i ve větších frakcích 1–2 μm, na Fifejdách (obr. IV.1.26) je v těchto velikostních frakcích denní chod vyrovnanější. Nejnižších hodnot v průběhu dne je dosahováno v odpoledních hodinách, nejvyšších naopak během večera, noci a časného rána. Ani jedna z lokalit není významně ovlivněná dopravou, není zde viditelný nárůst počtů částic v dobách dopravních špiček.

Sledování počtu aerosolových částic v posledních letech nabývá na významu. V rámci zkvalitnění monitorování kvality ovzduší bude v roce 2017 spuštěno měření počtu částic v rozsahu 0,172–17,165 μm na dalších 6 lokalitách ČHMÚ.

IV.1.5 Monitorování koncentrací elementárního a organického uhlíku

Uhlíkaté aerosolové částice v atmosféře jsou tvořeny hlavně elementárním uhlíkem a organickými sloučeninami (Seinfeld, Pandis 2006). Elementární (EC) i organický (OC) uhlík jsou produkty nedodonalého spalování organických materiálů (uhlí, oleje, benzínu, dřeva a biomasy), ke zdrojům OC patří také resuspenze prachu spojená s dopravou a biogenní částice (viry, bakterie, pyl, houbové spory a všechny druhy fragmentů z vegetace; Schwarz et al. 2008). Zatímco EC je emitován do ovzduší pouze přímo (primární částice), OC může vznikat reakcemi plynných organických prekurzorů. Kromě označení uhlíkatých aerosolových částic jako EC a OC je používán také termín černý uhlík (BC). Černý a elementární uhlík v podstatě označují stejný komponent atmosféry. Zatímco EC obsahuje pouze uhlík, BC může obsahovat kromě EC i organické příměsi (Chow et al. 2009, Husain et al. 2007, Petzold et al. 2013). Používání správné terminologie pro označení elementárního a černého uhlíku se liší v pojetí charakteru této látky. Termín EC definuje těkavé vlastnosti, označení černý uhlík (BC) popisuje absorpční vlastnosti napříč spektrem viditelných vlnových délek (Seinfeld, Pandis 2006).

Velké množství toxikologických studií shromážděných v dokumentu WHO z roku 2012 se zabývá právě negativními účinky těchto částic na lidské zdraví. Uvedené studie se shodují na faktu, že BC může sloužit jako nositel široké škály chemických látek toxických pro lidský organismus (WHO 2012). EC (resp. BC) oproti OC lépe prostupuje do lidského těla a zhoršuje onemocnění srdce a plic (Na, Cocker 2005). Organické částice (včetně organického uhlíku), jež mohou obsahovat mimo jiné frakce PAH, jsou studovány pro jejich karcinogenitu a mutagenní účinky (Seinfeld, Pandis 2006, Satsangi et al. 2012).

První pravidelné měření EC/OC v ČR (ve frakci PM_2,5) bylo zahájeno v únoru 2009 na pozaďové stanici Košetice. Odběr byl z technických důvodů od března roku 2015 pozastaven a znovu obnoven od 1. ledna 2016. Průměrná koncentrace celkového uhlíku (TC) v letech 2009–2016 ve vzorkované frakci PM_2,5 je 3,6 μg.m^-3, z čehož EC tvoří 0,5 μg.m^-3 a OC 3,1 μg.m^-3. V roce 2016 se TC podílel na celkových koncentracích PM_2,5 průměrně 28,9 % (podíl EC je 3,8 % a OC 25,1 %). Největší koncentrace TC byly naměřeny v únoru a září. Jelikož je EC přímým produktem nedokonalého spalování, jeho roční chod hodnot reflektuje topnou sezonu tak, že nejvyšší průměrné hodnoty 0,42 a 0,39 μg.m^-3 byly naměřeny v zimě a na podzim. Pokles hodnot OC v letním období není oproti EC tak výrazný, koncentrace OC se pohybují okolo hodnoty 1,7 μg.m^-3. V tomto období dochází více ke vzniku sekundárního OC díky zvýšené vegetační aktivitě a dobrým radiačním podmínkám (obr. IV.1.28).

Na stanici Ústí nad Labem jsou měřeny koncentrace BC od poloviny roku 2012 (Ultraschwarz 2014). Od roku 2017 budou v rámci projektu OdCom měřeny koncentrace BC na stanici Lom. Monitorování koncentrací BC od roku 2012 probíhá také na stanici Křešín u Pacova, provozované Ústavem výzkumu globální změny AV ČR. Tato stanice je lokalizována v bezprostřední blízkosti Observatoře Košetice a je součástí Národní atmosférické observatoře Košetice.

V roce 2016 byla průměrná koncentrace BC na stanici Ústí nad Labem 1,75 μg.m^-3. Nejvyšší průměrné měsíční hodnoty byly naměřeny v lednu, listopadu a prosinci (2,7–4,1 μg.m^-3), nejnižší průměrná měsíční koncentrace 0,85 μg.m^-3 byla zaznamenána v červenci. Koncentrace BC měřené na stanici Křešín u Pacova dosáhly průměrné koncentrace 0,55 μg.m^-3, nejvyšší měsíční průměrná hodnota byla změřena v lednu (0,98 μg.m^-3) a nejnižší v červnu (0,31 μg.m^-3).

Roční variabilitu koncentrací BC a její závislost na spalovacích procesech dobře charakterizují průměrné denní koncentrace v jednotlivých měsících (obr. IV.1.29). Stanici Ústí nad Labem charakterizují dvě maxima v ranních a večerních hodinách. V chladné části roku dosahují obě maxima podobných hodnot, zatímco v teplejší části roku je výraznější ranní maximum. Chody denních hodnot BC pozaďové stanice Křešín u Pacova reflektují výrazněji změny související s vytápěním. Mimo topnou sezonu se projevuje více ranní maximum, způsobené dopravou, oproti chladné části roku, kdy dominuje večerní zvýšení koncentrací spojené s lokálním vytápěním.

V České republice pocházelo dle výsledků inventarizace emisí v roce 2015 až 69,4 % emisí BC ze sektoru dopravy, a to především ze spalování paliv ve vznětových motorech. Z toho se na celkových emisích BC nejvíce podílely sektory: Zemědělství, lesnictví, rybolov: Nesilniční vozidla a ostatní stroje (1A4cii) 26,6 %, Silniční doprava: Nákladní doprava nad 3,5 tuny (1A3biii) 19,6 % a Silniční doprava: Osobní automobily (1A3bi) 13,0 %. Ze stacionárních zdrojů vzniklo nejvíce emisí BC v ektoru Lokální vytápění domácností (1A4bi) s podílem 28,8 % na celkových emisích (obr. IV.1.30). Vývoj celkových emisí BC v období 2007–2015 charakterizuje klesající trend, který je způsoben zejména opatřeními v sektoru dopravy (obr. IV.1.31).

Tab. XIII.1 Stanice s nejvyššími počty překročení 24hod. limitu PM₁₀

Tab. XIII.2 Stanice s nejvyššími hodnotami ročních průměrných koncentrací PM₁₀

Tab. XIII.3 Stanice s nejvyššími hodnotami ročních průměrných koncentrací PM_2,5

Tab. XIII.4 Stanice měřicí PM₁ s uvedenými ročními průměrnými a maximálními 24hodinovými koncentracemi

Tab. XIII.5 Přehled lokalit, kde byl v letech 2011–2015 překročen imisní limit pro roční průměrnou koncentraci PM₁₀

Tab. IV.1.1 Průměrné charakteristiky uhlíkatých aerosolů na Observatoři Košetice, 2009–2014

Tab. IV.1.2 Stanice měřící elementární (EC) a organický (OC) uhlík v PM_2,5 v ovzduší s uvedenými ročními průměrnými a maximálními koncentracemi, 2015

 

Obr. IV.1.1 Pole 36. nejvyšší 24hod. koncentrace PM₁₀, 2016
 

Obr. IV.1.2 Pole roční průměrné koncentrace PM₁₀, 2016 
 

Obr. IV.1.3 Počty překročení hodnoty imisního limitu pro 24hod. koncentrace PM₁₀, 2016
 

Obr. IV.1.4 Pole roční průměrné koncentrace PM_2,5, 2016
 

Obr. IV.1.5 36. nejvyšší 24hod. koncentrace a roční průměrné koncentrace PM₁₀ na vybraných stanicích s klasifikací UB, SUB, I a T, 2006–2016
 

Obr. IV.1.6 36. nejvyšší 24hod. koncentrace a roční průměrné koncentrace PM₁₀ na vybraných venkovských (R) stanicích, 2006–2016
 

Obr. IV.1.7 Roční průměrné koncentrace PM_2,5 v ovzduší na vybraných stanicích, 2006–2016
 

Obr. IV.1.8 Podíl lokalit, kde došlo k překročení imisního limitu pro průměrnou 24hod. koncentraci PM₁₀ a průměrnou roční koncentraci PM₁₀ a PM_2,5, 2000–2016
 

Obr. IV.1.9 Pětiletý průměr ročních průměrných koncentrací PM₁₀, 2012–2016
 

Obr. IV.1.10 Pětiletý průměr ročních průměrných koncentrací PM_2,5, 2012–2016
 

Obr. IV.1.11 Roční chod průměrných měsíčních koncentrací PM₁₀ (průměry pro daný typ stanice), 2016
 

Obr. IV.1.12 Roční chod průměrných měsíčních koncentrací PM_2,5 (průměry pro daný typ stanice), 2016
 

Obr. IV.1.13 Průměrné měsíční poměry PM_2,5/PM₁₀, 2016
 

Obr. IV.1.14 Trendy ročních charakteristik PM₁₀ v České republice, 2000–2016
 

Obr. IV.1.15 Trendy ročních charakteristik PM_2,5 v České republice, 2005–2016
 

Obr. IV.1.16 Trendy vybraných imisních charakteristik PM₁₀ (index, rok 2000 = 100), 2000–2016 a PM_2,5 (index, rok 2005 = 100), 2005–2016
 

Obr. IV.1.17 Podíl sektorů NFR na celkových emisích PM₁₀, 2015
 

Obr. IV.1.18 Vývoj celkových emisí PM₁₀, 2007–2015
 

Obr. IV.1.19 Podíl sektorů NFR na celkových emisích PM_2,5, 2015
 

Obr. IV.1.20 Vývoj celkových emisí PM_2,5, 2007–2015
 

Obr. IV.1.21 Emisní hustoty PM₁₀ ze čtverců 5x5 km, 2015
 

Obr. IV.1.22 Emisní hustoty PM_2,5 ze čtverců 5x5 km, 2015
 

Obr. IV.1.23 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Obervatoř Košetice, 2016
 

Obr. IV.1.24 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Obervatoř Košetice, 30. dubna 2016
 

Obr. IV.1.25 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Ústí nad Labem-město, 2016
 

Obr. IV.1.26 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Ostrava-Fifejdy, 2016
 

Obr. IV.1.27 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Věřňovice, 2016
 

Obr. IV.1.28 Roční variabilita chodu průměrných měsíčních hodnot EC a OC, Observatoř Košetice, 2016
 

Obr. IV.1.29 Průměrné měsíční denní chody koncentrací BC na stanicích Ústí nad Labem a Křešín u Pacova, 2016
 

Obr. IV.1.30 Podíl sektorů NFR na celkových emisích BC, 2015
 

Obr. IV.1.31 Vývoj celkových emisí BC, 2007–2015

 

---

¹Resuspendované částice jsou částice původně usazené na zemský povrch, které jsou následně zvířené větrem nebo pohybem vozidel.