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 2017
 

Suspendované částice PM₁₀

Imisní limit pro průměrnou 24hodinovou koncentraci PM₁₀ byl v roce 2017 překročen na 8,3 % území ČR s cca 23,1 % obyvatel(obr. IV.1.1). V případě průměrné roční koncentrace PM₁₀ došlo v roce 2017 k překročení imisního limitu na 0,02 % území ČR s cca 0,01 % obyvatel (obr. IV.1.3).

K překročení 24hodinového imisního limitu PM₁₀ došlo v roce 2017 na 35 % stanic (50 stanic z celkového počtu 143 s dostatečným počtem dat pro hodnocení). To je nárůst o 120 % oproti roku 2016, kdy bylo překročení denního imisního limitu PM₁₀ zaznamenáno na 15,9 % stanic (23 stanic ze 145; tab. XIII.1, obr. IV.1.2 a obr. IV.1.13). Většina překročení imisního limitu nastala během ledna a první poloviny února, a to z důvodu nepříznivých meteorologických a rozptylových podmínek. Rok 2017 tak prozatím zastavil trend zmenšování plochy území ČR, na které došlo k překročení denního imisního limitu PM₁₀, jenž byl s menšími výkyvy patrný od roku 2010. Došlo k nárůstu z 1,4 % území, kde žilo cca 7,3 % obyvatel ČR v roce 2016, na již zmíněných 8,3 % plochy s cca 23,1 % obyvatel v roce 2017. Meziroční nárůst plochy s překročením 24hodinového limitu se projevil zejména v zóně Střední Morava podél toku řeky Moravy a v Moravskoslezském, Středočeském a Ústeckém kraji. K překročení imisního limitu rovněž došlo na území aglomerace Brno. Nejvíce zatíženou souvislou oblastí byla, stejně jako v předešlých letech (obr. IV.1.9 a IV.1.10), aglomerace O/K/F-M, ve které byl denní imisní limit PM₁₀ v roce 2017 překročen na většině stanic. 24hodinový imisní limit PM₁₀ však bývá překračován i v dalších zónách a aglomeracích. V roce 2016 došlo k překročení ve všech zónách a aglomeracích s výjimkou zón Severovýchod, Střední Čechy, Jihozápad, Jihovýchod a aglomerace Praha (ČHMÚ 2017). V roce 2017 nebylo překročení zaznamenáno pouze v zóně Jihovýchod (obr. IV.1.2 a obr. IV.1.12. V aglomeraci Praha byl v roce 2017 24hodinový imisní limit překročen na dopravních lokalitách Praha 10-Vršovice, Praha 5-Smíchov, Praha 9-Vysočany, Praha 8-Karlín, Praha 10-Průmyslová (kap. V.1; obr. V.1.3). V aglomeraci Brno došlo v roce 2017 k překročení 24hodinového imisního limitu PM₁₀ na dopravní lokalitě Brno-Zvonařka a na městských pozaďových lokalitách Brno- Masná a Brno-Dětská nemocnice (kap. V.2; obr. V.2.3). 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 stanicích.

Imisní limit pro průměrnou roční koncentraci PM₁₀ byl v roce 2017 překročen na 1,4 % stanic, tj. na 2 z celkového počtu 146 stanic v ČR s dostatečným počtem dat pro hodnocení, a to na průmyslové lokalitě Ostrava-Radvanice ZÚ a na venkovské lokalitě Věřňovice v aglomeraci O/K/F-M (obr. IV.1.4; tab. XIII.2 a XIII.5). O rok dříve, v roce 2016, došlo k překročení ročního imisního limitu pouze na jedné lokalitě. Toto lokální překročení se v roce 2016 nepromítlo do mapy roční průměrné koncentrace v měřítku, ve kterém jsou reprezentovány.

V roce 2017 došlo k nárůstu počtu stanic s překročením ročního imisního limitu PM₁₀, což se projevilo i v plošné imisní mapě, a roční imisní limit tak byl překročen na 0,02 % území ČR s 0,01 % obyvatel. V obou letech se jedná o takřka identickou oblast s překročením ročního imisního limitu PM₁₀.

Koncentrace PM₁₀ vykazují zřetelný roční chod s nejvyššími koncentracemi v chladných měsících roku (obr. IV.1.14). 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 podílejí více než 57 % (resp. 74 % obr. IV.1.20 a obr. IV.1.22). Roční chod koncentrací PM₁₀ v roce 2017 měl spe- 10 cifický průběh s jasnou dominancí měsíců leden a únor, které s sebou přinesly velmi nepříznivé rozptylové podmínky a došlo k vyhlášení smogových situací a regulací z důvodu vysokých koncentrací suspendovaných částic (kap. III a VI). V porovnání s rokem 2016 pak došlo k poklesu koncentrací PM₁₀ v měsících srpen–prosinec, ke kterému dopomohly příznivější rozptylové podmínky.

Suspendované částice PM_2,5

K nárůstu úrovně znečištění ovzduší v roce 2017 v porovnání s rokem 2016 došlo i v případě částic PM_2,5. Imisní limit pro průměrnou roční koncentraci PM_2,5 byl překročen na 0,9 % území ČR s cca 4,9 % obyvatel (obr. IV.1.5) oproti 0,5 % plochy s 3 % obyvatel v roce 2016. Rozsah překročení imisního limitu se tak dostal na úroveň roku 2015 (překročení na 0,9 % území s 5,1 % obyvatel; obr. IV.1.11). Překročení imisního limitu bylo zaznamenáno na 10 stanicích (12,7 %) z celkového počtu 79, přičemž v roce 2016 byla situace obdobná – došlo k překročení na 10 stanicích (12,4 %) z 81 (tab. XIII.3, obr. IV.1.13).

Vyšší hodnoty koncentrací PM_2,5 se vyskytují ze- 2,5 jména v chladném období roku (a href="png/oIV1-15.png" style="text-decoration: none">obr. IV.1.15) a jsou, podobně jako u PM₁₀ důsledkem emisí z vytápění a zhoršených rozptylových podmínek. Stejně jako v případě PM₁₀ byly nejvyšší průměrné měsíční koncentrace PM_2,5 v roce 2017 naměřeny v lednu a únoru.

Suspendované částice PM₁

Jemná frakce částic PM₁ byla v roce 2017 měřena 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 aglomeraci Praha (tab. XIII.4). Nejvyšší roční koncentrace (23,8 μg.m^-3) byla naměřena na předměstské lokalitě Třinec-Ka- nada, maximální denní koncentrace (268,8 μg.m^-3) pak byla dosažena na dopravní lokalitě OstravaČeskobratrská (hot spot).

Poměr suspendovaných částic frakce PM_2,5 a PM₁₀

Poměr frakcí PM_2,5 a PM₁₀ není konstantní, vykazuje sezonní průběh a je zároveň závislý na charakteru lokality (obr. IV.1.16). V roce 2017 se tento poměr pohyboval v průměru z 55 lokalit v ČR, kde se současně měří PM_2,5 a PM₁₀ a lokality mají dostatečný počet hodnot, v rozmezí 0,64 (červenec) až 0,85 (leden) s nižšími hodnotami v letním období. V Praze, kde je roční chod ovlivněn vysokým podílem dopravních lokalit, byl tento poměr v rozmezí 0,54 (červenec) až 0,81 (leden), v Brně 0,61 (červen) až 0,84 (leden), v aglomeraci O/K/F-M 0,64 (červen a červenec) až 0,86 (leden) a v Ústeckém kraji 0,66 (říjen) až 0,83 (leden).

Při porovnání poměru frakcí PM_2,5/PM₁₀ podle klasifikace lokalit je na venkovských lokalitách poměr v rozmezí 0,62 (červenec) až 0,86 (leden), na městských 0,65 (červenec) až 0,87 (leden), na předměstských 0,67 (srpen) až 0,86 (leden a prosinec) a na dopravních lokalitách je poměr v rozmezí 0,58 (červenec) až 0,79 (leden).

Roční chod poměru frakcí PM_2,5 a 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 může být tedy důvodem vyššího podílu frakce PM_2,5 oproti frakci PM₁₀. Pokles během jarního období a začátku léta je v některých studiích vysvětlován také nárůstem množství větších biogenních částic, např. pylu (Gehrig, Buchmann 2003).

Na dopravních lokalitách je poměr PM_2,5 a PM₁₀ nejnižší (obr. IV.1.16). Při spalování paliv v dopravě se emitované částice nalézají především ve frakci PM_2,5 a poměr by měl tudíž být 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). Naproti tomu vyšší poměr frakcí PM_2,5 a PM₁₀ v důsledku emisí ze spalovacích procesů je pozorován na průmyslových stanicích.

 
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 a obr. II.2). Po roce 2001 pokles emisí pokračuje již pomaleji, proto jsou výsledné imisní koncentrace znečišťujících látek podmíněny zejména převažujícími meteorologickými a rozptylovými podmínkami v daném roce. Téměř na všech lokalitách ČR v letech 2001–2003 znečištění ovzduší PM₁₀ narůstalo. 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 poklesly. 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. Následný vzestup koncentrací suspendovaných částic v roce 2010 byl zapříčiněn zejména opakovaným výskytem nepříznivých meteorologických a rozptylových podmínek v zimním období a nejchladnější topnou sezonou od roku 1996 (obr. III.1). V období 2011–2016 průměrné koncentrace suspendovaných částic klesaly (obr. IV.1.17–19). Pokles koncentrací PM₁₀ se projevil na lokalitách všech kategorií (obr. IV.I.17). V roce 2017 došlo k mírnému nárůstu koncentrací, a to převážně z důvodu nepříznivých rozptylových podmínek z počátku roku.

Nicméně i tak se roční průměrná koncentrace PM₁₀ dlouhodobě drží pod hodnotou imisního limitu, naopak roční průměrná koncentrace PM_2,5 a nejvyšší 36. denní koncentrace PM₁₀ kolísají kolem hodnoty imisního limitu (ve všech případech zprůměrováno pro všechny typy lokalit a celou ČR; obr. IV.1.17 a IV.1.18).

Roční nadlimitní koncentrace PM₁₀ a PM_2,5 zasahují dlouhodobě 0,1 %, resp. 1,2 % území ČR (obr. IV.1.7, resp. IV.1.8). Jedná se především o území aglomerace O/K/F-M a části zóny Moravskoslezsko s návazností na polské příhraničí.

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 2016 patřil sektor 1A4bi-Lokální vytápění domácností, který se podílel na znečišťování ovzduší v celorepublikovém měřítku látkami PM₁₀ 57,2 % a PM_2,5 74,1 % . 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 8,7 % 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 10,6 % a na emisích PM_2,5 10,9 %. (obr. IV.1.20 a obr. IV.1.22).

Spotřebu pevných paliv v domácnostech v období 2008–2016 lze charakterizovat rostoucím trendem, souvisejícím pravděpodobně s ekonomickou situací, který se ustálil až po roce 2013. Proti tomuto vlivu působila přirozená obnova vozového parku, snížení zemědělské produkce a aplikace nejlepších dostupných technik pro snižování emisí TZL (tkaninové filtry) v energetice a průmyslu. Celkové emise PM₁₀ a PM_2,5 v období 2008–2016 mají klesající trend (obr. IV.1.21 a obr. IV.1.23).

V jednotlivých oblastech ČR se podíl sektorů na celkových emisích liší podle konkrétní skladby zdrojů v dané oblasti. Vzhledem k tomu, že hlavní zdroj emisí PM₁₀ a PM_2,5 představuje lokální vytápění, je i produkce emisí těchto látek rozložena po celém území ČR s obytnou zástavbou (obr. IV.1.24 a obr. IV.1.25). V území ČR rozděleném do čtverců 5 x 5 km emisně vynikají lokality, ve kterých jsou provozovány významné energetické zdroje spalující pevná fosilní paliva, a velké průmyslové komplexy (především Moravskoslezský a Ústecký kraj). Podíl emisí z dopravy je vyšší 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.

Vlivem suspendovaných částic (PM₁₀ a PM_2,5) na lidské zdraví a jejich měřitelnému dopadu se věnuje mnoho studií (např. Goldberg et al. 2018; Brook et al. 2004; Kumar et al. 2013; 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 zanedbatelná, 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 2017 dochází od ranních hodin k postupnému nárůstu počtu částic nukleačního módu (velikost částic do 20 nm), který pokračuje až do dosažení maxima mezi 16. a 18. hodinou. Vývoj počtu částic ve zbylé části spektra (Aitkenův a akumulační mód) dosahuje nejvyšších hodnot po 17. hodině (obr. IV.1.26). Nárůst počtu částic v odpoledních hodinách je pravděpodobně spojen i s procesem vzniku částic a jejich následném růstu do vyšších velikostí. Částice nukleačního módu jsou buď emitovány přímo do ovzduší, nebo vznikají díky přítomnosti plynných prekurzorů (např. SO₂, NO_x, O₃, VOC) v atmosféře. 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. 2017 na denním spektru dominuje večerní nárůst počtu částic Aitkenova módu (mezi 20 a 100 nm), jehož částice jsou mimo jiné výsledkem spalovacích procesů 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. Nejvýrazněji se projevuje nárůst částic mezi 20 a 70 nm kulminující v 9 hodin ráno. Pokles koncentrací ve všech částech spektra mezi 14. a 16. hodinou je vystřídán opětovným nárůstem ve večerních a nočních hodinách. Zatímco v noci dochází k poklesu počtu částic nukleačního módu, dominantní se stávají částice velikostní kategorie 30 až 70 nm (obr. IV.1.28). Změny v početní koncentraci jsou ovlivněny nejen zdroji, ale i stabilitou atmosféry. Zatímco během dne je atmosféra dobře promíchávána díky turbulentnímu proudění, ve večerních hodinách, kdy turbulence ustává, se atmosféra stabilizuje (Stull 2003). V roce 2017 bylo spuštěno měření velikostní distribuce částic prostřednictvím spektrometru SMPS (Scanning mobility particle sizer) na stanici Lom v Ústeckém kraji. Tato pozaďová stanice je lokalizována přibližně 4 km od petrochemického komplexu a asi 500 m od města Lom. V denním spektru převládají celodenní vysoké počty částic v kategorii mezi 30 a 70 nm. V ranních a nočních hodinách vynikají počty částic v intervalu 30–50 nm. Mezi 9. a 15. hodinou se v mediánovém spektru projevuje i vyšší počet částic nukleačního módu. Popsané denní spektrum pravděpodobně reflektuje vliv průmyslových zdrojů, ale i dopravy a velkých měst v okolí (obr. IV.1.29).

Stanice Ostrava-Fifejdy a Věřňovice jsou vybaveny analyzátory GRIMM, pomocí nichž probíhá sledování počtu částic ve 32 velikostních frakcích v rozsahu 0,25 až 3,20 μm¹. Na pozaďové městské lokalitě Ostrava-Fifejdy probíhá sledování počtu částic od roku 2008. V letech 2012 až 2015 probíhalo měření počtu částic rovněž na pozaďové předměstské lokalitě v Ostravě-Porubě, odkud bylo na začátku roku 2016 přesunuto na pozaďovou venkovskou lokalitu do Věřňovic.

Průměrný počet sledovaných částic byl v roce 2017 na stanici Ostrava-Fifejdy i Věřňovice ve srovnání s rokem 2016 velmi podobný. V Ostravě-Fifejdách byl v roce 2017 průměrný počet sledovaných částic 1061, ve Věřňovicích pak 1607. Vyšší počet sledovaných částic byl stejně jako v předešlých letech sledován na lokalitě ve Věřňovicích, rozdíl v mediánech ročního počtu částic mezi oběma stanicemi činí za rok 2017 asi 20 %. Nejvyšší počet částic je ze sledovaných velikostních intervalů zastoupen v menších velikostních frakcích do 0,30 μm a činí asi 65 % všech měřených částic na lokalitě v Ostravě- Fifejdách a asi 61 % na lokalitě ve Věřňovicích. Počty částic vykazují výrazný roční chod, kdy v chladných měsících roku (leden–březen a říjen– prosinec) dosahují na obou stanicích vyšších hodnot než v měsících teplých (duben–září). Rozdíly v průměrných počtech částic mezi teplou a chladnou polovinou roku pak činí na Fifejdách zhruba 36 %, ve Věřňovicích je rozdíl ještě o něco vyšší a činí zhruba 44 %. Početně vyšší hodnoty částic ve Věřňovicích mimo jiné poukazují 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 (obr. IV.1.31), a to i ve větších frakcích nad 1 μm, na Fifejdách je v těchto velikostních frakcích denní chod vyrovnanější (obr. IV.1.30). Nejnižších hodnot v průběhu dne je dosahováno v odpoledních hodinách, nejvyšších naopak během večerních, nočních a ranních hodin. Na žádné z obou lokalit není zřejmý nárůst počtu částic v dobách dopravních špiček, nepředpokládáme tedy významné ovlivnění dopravou nebo není tato metoda schopna tento vliv postihnout.

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 nedokonalého spalování organických materiálů (uhlí, oleje, benzinu, 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).

Uhlíkaté částice jsou součástí jemné frakce aerosolových částic (PM_2,5). Z hodnocení zdravotních dopadů PM_2,5 na lidské zdraví vyplynulo, že variabilitu epidemiologických výsledků nelze vysvětlit pouze proměnlivostí koncentrací PM_2,5 v prostoru. Příčinou mohou být právě více toxikologicky aktivní složky PM_2,5 (Luben et al. 2017). 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 polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH), jsou studovány pro jejich karcinogenitu a mutagenní účinky (Seinfeld, Pandis 2006; Satsangi et al. 2012). Účinkům uhlíkatých částic na lidské zdraví se věnuje mnoho odborných studií, jejich výsledky revidují například práce Grahame et al. 2014; Magalhaes et al. 2018; Luben et al. 2017 a WHO 2012.

První pravidelné měření EC/OC v ČR bylo zahájeno v únoru 2009 na Národní atmosférické observatoři Košetice (NAO Košetice). Průměrná koncentrace celkového uhlíku (TC) v letech 2009–2017 ve vzorkované frakci PM_2,5 je 3,4 μg.m^-3, z čehož EC tvoří 0,4 μg.m^-3 a OC 3,0 μg.m^-3. Nejvyšší koncentrace TC naměřené v lednu a únoru 2017 odráží zvýšenou produkci uhlíkových částic v důsledku vytápění. V průběhu měření byl zaznamenán pokles koncentrací EC i OC. Průměrné roční koncentrace EC 0,3 μg.m^-3 v roce 2017 jsou oproti výsledkům z roku 2009 poloviční. Koncentrace OC se snížily z roč- ního průměru 3,5 μg.m^-3 v roce 2009 na 2,1 μg.m^-3 v roce 2017. Mírný nárůst koncentrací EC i OC byl zaznamenán v letech 2012 a 2013 (obr. IV.1.32).

Měření koncentrací BC probíhá na třech stanicích, a to na stanici Ústí nad Labem-město, Lom a NAO Košetice. Stanice Ústí nad Labem-město a NAO Košetice měří BC od roku 2012, Lom od roku 2017.

Roční variabilita koncentrací BC odráží zvýšené množství emisí produkovaných během topné sezony, zvýšené hodnoty jsou měřeny v chladné části roku. Mimo topnou sezonu lze v denních chodech identifikovat maxima pocházející zejména z dopravy. Na stanici Ústí nad Labem-město průměrné roční koncentrace BC za šestileté období (2012–2017) poklesly z hodnoty 2,09 μg.m^-3 v roce 2012 na 1,52 μg.m^-3 v roce 2017. Během tohoto období se snížila i variabilita hodnot, která byla nejvyšší v roce 2014. Zatímco v roce 2014 hodnoty 1. a 3. kvartilu dosahovaly 0,72 a 2,71 μg.m^-3 v daném pořadí, v roce 2017 měl 1. kvartil hodnotu 0,49 μg.m^-3 a 3. kvartil činil 1,98 μg.m^-3. Na stanici Lom byla v roce 2017 zaznamenána průměrná roční koncentrace 1,12 μg.m^-3. NAO Košetice dlouhodobě měří koncentrace BC, které jsou v porovnání s výsledky stanice Ústí nad Labem-město přibližně třikrát nižší. Průměrná roční koncentrace od roku 2013 poklesla z 0,87 μg.m^-3 na 0,58 μg.m^-3 v roce 2017. Variabilita naměřených hodnot byla nejnižší v roce 2016 (1. a 3. kvartil dosahoval 0,25 μg.m^-3, resp. 0,67 μg.m^-3), v následujícím roce pak variabilita mírně vzrostla, stejně jako průměrná koncentrace (obr. IV.1.33).

V České republice pocházelo dle výsledků inventarizace emisí v roce 2016 až 47,3 % 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) 18,1 %, Silniční doprava: Nákladní doprava nad 3,5 tuny (1A3biii) 13,1 % a Silniční doprava: Osobní automobily (1A3bi) 8,9 %. Ze stacionárních zdrojů vzniklo nejvíce emisí BC v sektoru Lokální vytápění domácností (1A4bi) s podílem 51,6 % na celkových emisích (obr. IV.1.34). Vývoj celkových emisí BC v období 2008–2016 lze charakterizovat klesajícím trendem, který je způsoben zejména opatřeními v sektoru dopravy (obr. IV.1.35)².

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, 2017
 

Obr. IV.1.2 Pole 36. nejvyšší 24hod. koncentrace PM₁₀ měřené na stanicích imisního monitoringu, 2017
 

Obr. IV.1.3 Pole roční průměrné koncentrace PM₁₀, 2017
 

Obr. IV.1.4 Pole roční průměrné koncentrace PM₁₀ měřené na stanicích imisního monitoringu, 2017 
 

Obr. IV.1.5 Pole roční průměrné koncentrace PM_2,5, 2017
 

Obr. IV.1.6 Pole roční průměrné koncentrace PM_2,5 měřené na stanicích imisního monitoringu, 2017
 

Obr. IV.1.7 Pětiletý průměr ročních průměrných koncentrací PM₁₀, 2013–2017
 

Obr. IV.1.8 Pětiletý průměr ročních průměrných koncentrací PM_2,5, 2013–2017
 

Obr. IV.1.9 36. nejvyšší 24hod. koncentrace a roční průměrné koncentrace PM₁₀ na vybraných stanicích s klasifikací UB, SUB, I a T, 2007–2017
 

Obr. IV.1.10 36. nejvyšší 24hod. koncentrace a roční průměrné koncentrace PM₁₀ na vybraných venkovských (R) stanicích, 2007–2017
 

Obr. IV.1.11 Roční průměrné měsíční koncentrace PM_2,5 v ovzduší na vybraných stanicích, 2007-2017
 

Obr. IV.1.12 Počty překročení hodnoty imisního limitu pro 24hod. koncentrace PM₁₀, 2017
 

Obr. IV.1.13 Podíl lokalit, kde došlo k překročení imisního limitu pro průměrnou 24hod. koncentraci PM₁₀ a průměrnou roční koncentraci PM₁₀ a PM_{2,5, 2001-2017}
 

Obr. IV.1.14 Roční chod průměrných měsíčních koncentrací PM₁₀ (průměry pro daný typ stanice), 2017
 

Obr. IV.1.15 Roční chod průměrných měsíčních koncentrací PM_2,5 (průměry pro daný typ stanice), 2017
 

Obr. IV.1.16 Průměrné měsíční poměry PM_2,5/PM₁₀, 2017
 

Obr. IV.1.17 Trendy ročních charakteristik PM₁₀ v České republice, 2001–2017
 

Obr. IV.1.18 Trendy ročních charakteristik PM_2,5 v České republice, 2005–2017
 

Obr. IV.1.19 Trendy vybraných imisních charakteristik PM₁₀ (index, rok 2001 = 100), 2001–2017 a PM_2,5 (index, rok 2005 = 100), 2005–2017
 

Obr. IV.1.20 Podíl sektorů NFR na celkových emisích PM₁₀, 2016
 

Obr. IV.1.21 Vývoj celkových emisí PM₁₀, 2008–2016
 

Obr. IV.1.22 Podíl sektorů NFR na celkových emisích PM_2,5, 2016
 

Obr. IV.1.23 Vývoj celkových emisí PM_2,5, 2008–2016
 

Obr. IV.1.24 Emisní hustoty PM₁₀ ze čtverců 5x5 km, 2016
 

Obr. IV.1.25 Emisní hustoty PM_2,5 ze čtverců 5x5 km, 2016
 

Obr. IV.1.26 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Obervatoř Košetice, 2017
 

Obr. IV.1.27 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Obervatoř Košetice, 30. dubna 2017
 

Obr. IV.1.28 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Ústí nad Labem-město, 2017
 

Obr. IV.1.29 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Lom, 2017
 

Obr. IV.1.30 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Ostrava-Fifejdy, 2017
 

Obr. IV.1.31 Mediánové spektrum denního chodu počtu částic, Věřňovice, 2017
 

Obr. IV.1.32 Roční průměrné koncentrace EC a OC, NAO Košetice, 2019-2017
 

Obr. IV.1.33 Roční průměrné koncentrace BC, NAO Košetice, Lom a Ústí na Labem-město, 2012-2017
 

Obr. IV.1.34 Podíl sektorů NFR na celkových emisích BC, 2016
 

Obr. IV.1.35 Vývoj celkových emisí BC, 2008–2016

 

---

¹V období 31. 7. až 21. 9. 2017 měření počtu částic na zmíněných lokalitách neprobíhalo z důvodu nezbytných kalibrací obou přístrojů.

²Podíly emisí BC na jednotlivých sektorech jsou nově přepočítány, proto se mohou výsledky uváděné v minulých letech lišit.