Odérové, toxické, aerosolové a mikrobiální mikroklima Harmonogram přednášek Týden Téma Přednáška 1 Úvod Základní pojmy 2 Tepelně vlhkostní mikroklima Faktory TV-MK 3 Člověk - produkce a výdej tepla 4 Vlhkost v budovách 5 Hodnocení TV-MK 6 Optimalizace TV-MK 7 Měření TV-MK 8 Modelování a výpočty 9 Odérové, mikrobiální, Aerosolové a toxické mikroklima Zdroje,hodnocení 10 Optimalizace 11 Akustické mikroklima 12 Ionizační, elektroiontové, elektrostatické mikroklima 13 Feng shui 1 Chemické složení vzduchu Atmosférický vzduch je směsí suchého vzduchu, vodní páry a pevných a kapalných příměsí. Suchý vzduch se skládá z různých plynů, z nichž převládá dusík, kyslík, argon a oxid uhličitý, které tvoří 99,99% atmosféry. Významný je pro člověka také ozón 03, oxid uhelnatý CO, oxidy síry, čpavek NH3. Pevné a kapalné příměsi (aerosoly) - prach, krystaly mořských solí, vulkanický popel, kosmický prach, organické částice, pyl, bakterie. Kvalita vzduchu Složení vzduchu Odérové látky (odéry) jsou plynné látky v ovzduší, vnímané jako pachy (vůně nebo zápachy). Jsou anorganického nebo organického původu. Toxické plyny mohou být organické i anorganické. I odérové látky mohou být toxické a naopak některé toxické látky mohou být zcela bez zápachu. Aerosolové mikroklima vytváří pevný a kapalný aerosol v interiéru budovy, který má bezprostřední vztah k čistotě vzduchu. Pevný aerosol se označuje běžně jako prach, je organického nebo anorganického původu. jsou bakterie, viry, plísně a jejich spóry a další mikrobiologické objekty vyskytující se ve vzduchu (odtud také aeromikroby). Vznik: • přenos z venkovního prostředí • přímo uvnitř budov v důsledku činnosti člověka • uvolňováním ze stavebních materiálů a vybavení budovy ODEROVE LATKY PŘÍJEMNÉ • kvetoucí rostliny • pokosená tráva • čerstvé dřevo Zlepšení nálady Zlepšení soustředění NEPRÍJEMNE • formaldehyd • cigaretový kouř • barvy, rozpouštědla pokles výkonnosti ztráta soustředění pocit nevolnosti 3 J.W. Goethe .... vzduch, který Schillerovi prospívá, na mě působí jako jed .... (aroma hnijících jablek) Zvýšená hladina odérů - signalizace kontaminace mikroby Druhy odérů - Zwaardermakerova stupnice éterický (lidské pachy) aromatický (rozkládající se zralé ovoce) izovalerický (kouření tabáku, zvířecí pot) (mléčné výrobky) ^ j r^0-*"! narkotický (rozkládající se bílkoviny a vůně tabáku) 4 Příjemné odéry • přenos z venkovního prostředí • přímo uvnitř budov v důsledku činnosti člověka 5 Deodorant je vítězství vůně nad zápachem. Elbert Hubbard 6 Odéry v budovách a SBS Světová zdravotnická organizace (WHO) oznámila 1984, že 30% obyvatel ve vyspělých zemích trpí nemocí SBS (Sick Building Syndromem), česky Syndromem nezdravých budov. V roce 2002 už WHO oznamuje 60% lidí postižených SBS. V České republice nijak nezaostáváme. Wikipedie CZ Aerosoly • nebezpečný respirabilní aerosol (proniká hluboko do plic) 0,1 až 2,5 (im • fibrogenní: vytvoření vaziva - křemičitý a azbestový prach • karcinogenní: kovový aerosol (chrom, nikl, arzen) •alergizující: pyly, zvířecí srst, roztoči, švábi (kopřivka, senná rýma, astma) • třídy čistoty (zdravotnictví - operační sály, popáleniny, výroba léků, mikroelektronika) - maximální přípustný počet částic podle velikosti v 1 m3 prostoru • pohyb aerosolu: • termoprecipitace (pohyb od teplých povrchlů k chladným + usazování) • difúze (vyrovnávání koncentrací) •fotoforéza (pohyb pod intezivním světlem) • sedimantace (usazování v důsledku působení gravitace) 7 Třídy čistoty dle ČSN EN ISO 14644-1 Třído čistoty Maximální počet částic velikosti D v objemu 1 m3 ISO 0,1 jim 0,2 um 0,3 um 0,5 um 1 5 |jm 1 10 2 2 100 24 10 4 3 1000 237 102 35 8 4 10 000 2 370 1 020 352 33 5 100 000 23 700 10 200 3 520 832 29 6 1 000 000 237 000 102 000 35 200 8 320 293 7 352 000 83 200 2 930 8 3 520 000 832 000 29 300 9 35 200 000 8 320 000 293 000 tabákový kou saze ř barviva prach bakterie Člověk při lehkých pohybech rukou ve stoje nebo vsedě dodává do ovzduší cca 500 000 částic za minutu Mikroby (také bioaerosol) • bakterie, viry, plísně a jejich spóry, endotoxiny nacházející se v ovzduší (také aeromikroby) • zdrojem patogenních mikroorganismů pro člověka jsou nejvíce zase lidé (nosí je na šatech, při nízkých teplotách je praní nezničí) • plísně (patří mezi houby) - zdivo, tapety, rámy oken. Pohybem vzduchu se z nich uvolňují spóry • koncentrace mikrobů ve venkovním vzduchu kolísá od 150 do 1500 mikrobů v 1 m3 vzduchu (podle krajiny) v interiérech 200 až 900 v 1 m3, u podlahy je cca dvojnásobná koncentrace jak v dýchací zóně • legionela - nositelem je kapalný aerosol (rozsřikování vody - chladící věže • nemoci z nachlazení, legionářská nemoc, dýchací potíže, nádorová onemocnění 8 Toxické látky z vnějšího prostředí • oxid uhelnatý CO - benzínové motory, kamna; malá aktivita (slučivost s jinými látkami) • oxidy síry (S02 a S03) - produkty spalování fosilních paliv; pohlcovány vápennou omítkou a vybavením interiéru; • oxidy dusíku - hoření v dieselových motorech, teplárny, elektrárny, hoření plynu; váže se na materiály v bytě • oxidy síry a dusíku + vodní pára v atmosféře = kyselý déšť •smog (smoke+fog = kouř+mlha) fotochemický smog: UV + (N02, CO, H20 -> NO), O -> 02, O -> 03........2/3 Metan, etan, etylen, propan —»■ další toxické látky......1/3 • ozon se v interiéru rychle váže na organické oxidovatelné látky Toxické látky TVOC VOC = těkavé organické látky „volatile organic compounds" (bod tání pod teplotou místnosti a bod varu od 50 do 260°C). Do okolního prostředí jsou uvolňovány odpařováním. TVOC - sourhně všechny VOC. typické TVOC: rozpouštědla, změkčovadla, ředidla, čistidla, tiskařské barvy, tiskoviny, pohonné hmoty, modelářské a odlévací hmoty, prostředky na ošetřování nábytku, lepidla pro pokládání podlahovin, matrace, zesíťované latexové sloučeniny 9 Emise TVOC ze stavební chemie Třídicí systém EMICODE® je určený k nezávislému a konkurenčně neutrálnímu posouzení a zatřídění výrobků z hlediska množství emisí. Podle tohoto systému se výrobky pro pokládku podlah rozdělují do tří skupin: • EMICODE EC 1 - „sehr emissionsarm": velmi nízký obsah emisí, • EMICODE EC 2 - „emissionsarm": nízký obsah emisí, • EMICODE EC 3 - „nicht emisionsarm": s emisemi. Koncentrace mikrobů a vzduchotechnika • čisté prostory - radikální omezení koncentrace mikrobů •šíření vzduchotechnickými rozvody (zvýšená nemocnost) • zachycují se na vzduchových filtrech, žijí ve vodních pračkách, na mokrých chladičích, ve vanách s kondenzátem • nevyhovující mikrobiální mikroklima je typický znak SBS Oxid uhličitý Toxické účinky oxidu uhličitého se objevují již při obsahu 2% ve vzduchu, při obsahu nad 5% tělo nestačí oxid uhličitý ventilovat ven a dochází tedy k jeho hromadění v těle. Oxid uhličitý pak tlumí centrální nervovou soustavu a dýchací centrum. Postižení si stěžují na bolesti hlavy. Při vdechování vzduchu o koncentracích větších než 20% nastává smrt zástavou dechu v průběhu několika sekund. Parts per million (z angličtiny, česky dílů či částic na jeden milion), zkráceně též ppm, je výrazem pro jednu milióntinu (celku); někdy je tento výraz odvozován i z latinského pars per milion. Obdobně jako procento Qedna setina) či promile Qedna tisícina) se používá pro znázornění poměru jedné části vůči celku. 1 % = 10 000 ppm 1 %o = 1 000 ppm 300-350 ppm v atmosféře 1000 - 5000 obytné místnosti - SOUČASNÝ STAV (SBTP'06) 20 000 toxický účinek 1000 budovy http://www.biotox.cz/toxikon/ Olovo Z nádob olověných, nebo jen z nádob olovo obsahujících se může olovo uvolňovat, a to zejména při styku s kyselými roztoky (různé nápoje, džusy, voda s rozpuštěným oxidem uhličitým...). Používání olověných trubek vedlo ve starověkém Římě ke vzniku otrav olovem. Olovo se může mnoha způsoby dostat do potravin. Výfukové plyny, vzniklé spalování obsahují páry chloridu olovičitého a též pevné částečky mohou obsahovat olovo, které se z nich dobře absorbuje. Rostliny poměrně snadno olovo kumulují, přičemž rostliny, vyskytující se podél frekventovaných silnic, obsahují značná množství olova. Proto by se tyto rostliny měly využívat až od vzdálenosti 100 metrů od frekventované silnice. K otravám olovem může vést i požití které, ač ve vodě nerozpustné, se rozpouštějí v žaludeční kyselině chlorovodíkové jehož teplota se pohybuje nad 600qC, dosti těká a inhalace jeho výparů taktéž vede k otravě. Nejvíce ohrožení jsou lidé, kteří se s roztaveným olovem stýkají, např. v hutnictví, sklářství a při výrobě akumulátorů. http://www.biotox.cz/toxikon/ 11 Stavební materiály : nábytek, barvy , lepidla, hygienické prostředky, čistící prostředky, cigaretový kouř, konzervační látky, pěnidla CH20,1400 kg/m3, teplota varu -19°C bezbarvý, štiplavě páchnoucí, jedovatý plyn. Působí jako karcinogén. Páry hořlavé a výbušné. sterilizace, desinfekce prostor, konzervace (potraviny, kosmetika) -uchovávání biologických preparátů (formalín), fungicid, konzervace dřeva 25% výroby-lepidla pro překližky a koberce. Dále tepelně izolační a nátěrové hmoty, plasty. vzniká při nedokonalém spalování organických látek (doprava, teplárny, spalovny, rafinerie ropy) expozice: bolest hlavy, respirační problémy rychle se rozkládá, nebezpečí u zdroje limit 0,5 (1,0) mg/m3 Stavební materiály je tvořen vláknitými kremičitany, především vápenatými, případně horečnatými. Vdechování jeho drobných vláken vede taktéž k onemocnění plic, zvanému azbestosa. Je to nevratná plicní choroba, těžší než silikosa. V případě azbestu byla prokázána jeho karcinogenita. Může vyvolávat nádory na plicích, ale též rakovinu jiných orgánů. Používání azbestu se proto dnes omezuje. Vytrvalé vdechování prachu , případně křemičitanů, vede k onemocnění plic, zvanému silikosa. Jde o vazivovou přestavbu plic, jejíž důledkem je méně efektivní dýchání. Jde o chorobu z povolání u horníků v dolech a kamenolomech, dělníků v sklářství, stavebnictví atp Toxické látky v interiérech představují jeden z bežných kontaminantů ovzduší v interiérech vzhledem k jejich širokému využívání ve stavebních materiálech a výrobcích pro domácnosti. Často jsou používány jako změkčovadlo v aplikacích PVC - hračky, podlahoviny, stavební materiály. Ftaláty narušují , a jsou tak vysoce škodlivé pro reprodukci, se používají jako přísada např. v elektrických a elektronických zařízeních, dopravních prostředcích, osvětlovacích tělesech a elektrických vodičích, nábytku, kobercích a bytových textiliích, v balících a izolačních materiálech (zejména v polystyrénu). Zvířecí studie ukazují, že chronická expozice (zejména během nitroděložního vývoje) může vést k ovlivnění vývoje mozku a kostry, což by následně mohlo vést k trvalé poruše nerovového systému. Tyto látky také interferují s vazbou h< zy, což zvyšuje pravděpodobnost jejich rozmanitých účinků na růst a vývoj. http://www.greenpeace.cz_ Toxické látky v zařízeních pro děti Koncentrace některých nebezpečných zjištěných v dětských zařízeních mnohonásobně převyšovaly hladinu jejich výskytu v kancelářích a bytě. Nejedná se o běžné znečištění přicházející z venku, ale zdroje škodlivin jsou přímo v interiérech. Analýzy prokázaly přítomnost čtyř skupin nebezpečných látek - ftalátů, brómovaných zpomalovačů hoření, alkylfenolů a chlorovaných parafínů s krátkým řetězcem. Alarmující čísla se objevila především u ftalátů. Z hlediska zdravotního rizika je závažnou okolností, že v dětském prostředí jednoznačně dominovaly tři ftaláty považované za neproblematičtější - DEHP, DBP a DINP. Pravděpodobné vysvětlení takto vysokých koncentrací lze hledat v množství výrobků, a to i hraček, z PVC měkčených ftaláty, kterými jsou děti ve školkách a mateřských centrech obklopeny. Studie vloni prokázala, že riziko vzniku astmatu a alergie je třikrát větší u dětí žijících v prostředí, v němž se vyskutují zvýšené koncentrace DEHP (di-2-ethyIhexylftalátu). Změkčovadla v interiérech budov představují největší rizikový faktor pro vznik astmatu a alergie ze všech environmentálních faktorů, o kterých máme informace (např. kouření matky). http://www.greenpeace.cz_ Spalování fosilních paliv, dřeva a biomasy ■ oxid uhelnatý - CO oxid siřičitý - S02 ■ oxidy dusíku - NOx (suma NO + N02, vyjádřená jako NOx) ■ tuhé znečišťující látky (TZL) - tuhé částice ve spalinách organické látky (OL), vyjádřené jako celkový organický uhlík (TOC) Se zvyšováním cen ušlechtilých energií se vrací vytápění menších objektů pevnými palivy- Řada dnes nabízených kotlů umožňuje spálení netříděného uhlí, hadrů, pylin nasycených vyjetým motorovým olejem naplněných do PET lahví apod. Podle odhadů (2005) se na emisích látek vytvářejících smog podílí malé zdroje z 20 až 40%. Persistentní organické polutanty (POPs) NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY (ES) č. 850/2004 ze dne 29. dubna 2004 o perzistentních organických znečišťujících látkách a o změně směrnice 79/117/EHS Zejména s ohledem na zásadu předběžné opatrnosti je cílem tohoto nařízení chránit lidské zdravia životní prostředí před perzistentními organickými znečišťujícími látkami tím, že se zakáže, co nejdříve zastaví nebo omezí výroba, uvádění na trh a používání látek, na něž se vztahuje Stockholmská úmluva o perzistentních organických znečišťujících látkách Chlordan - v ČR se nepoužívá(l) - insekticid Heptachlor - v ČR zákaz od 1989 - - insekticid Hexachlorbenzen - v ČR zákaz od 1977 Mirex - v ČRse nepoužívá(l) - insekticid Toxafen - v ČR zákaz od 1986 Polychlorované bifenyly (PCB) DDT - v ČR zákaz od 1974 Polychlorované bifenily PCBs (oleje) PVDDs/Fs (dioxiny) PAHs (aromatické uhlovodíky) Polychlorované cyklodieny: Aldrin - v ČR zákaz od 1980 Dieldrin Endrin Persistentní organické polutanty (POPs) Stálá (velmi pomalu degradující) znečišťující látka v životním prostředí cíleně vyráběné chemické látky (pesticidy, insekticidy, fungicidy) nebo vedlejší produkt průmyslu a spalování - škodlivé účinky na lidské zdraví a ekosystémy, velmi obtížně degradují, přenáší se na velké vzdálenosti (mezi státy) -Stockholmská konvence vysoká stabilita - ukládání v půdě - vstup do potravního řetězce BENZEN Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) také PAH, PAU, Polycyklické aromatické uhlovodíky, PAHs, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) je skupina látek, do které patří více než 100 sloučenin. Jsou tvořené uhlíkem a vodíkem, dvěma a více benzenovými jádry. Pro svou schopnost dlouhodobě přetrvávat v životním prostředí a zdravotní závažnost (projevují toxické, karcinogenní a mutagenní vlastnosti) jsou považovány za typické představitele perzistentních organických polutantů (POPs). Mají výraznou schopnost vázat se na pevných sorbentech nebo částicích (prach) i v živých organismech (schopnost bioakumulace). Významnou vlastností PAHs je schopnost tvořit další sloučeniny, které mohou být dokonce mnohem více karcinogenní. I Původ PAHs je především ze spalování fosilních paliv. Typicky se tyto látky uvolňují při nedokonalém spalovacím procesu. Do prostředí se tedy dostávají zejména při výrobě energie, spalování odpadů, ze silniční dopravy, při krakování ropy, při výrobě hliníku, z metalurgických procesů, při výrobě koksu, asfaltu, při výrobě cementu, z rafinerií, krematorií, z požárů a v neposlední řadě při kouření. Ve všech případech, kdy pozorujeme vznik sazí a tmavého kouře, vznikají velká množství PAHs. Látky charakteristického zápachu, mnohé jsou toxické. BENZEN Benzen (C6H6) je bezbarvá čirá kapalina s měrnou hmotností 870 g/l při 20°C a teplotou varu 80,1°C Teplota tání benzenu je 5,5°C a tlak par při 20°C je 9,95 kPa. Celkové globální roční produkované množství benzenu, včetně benzenu obsaženého ve fosilních palivech, se odhaduje na 32 Mt. Z tohoto množství podle předpokladu do prostředí unikají 4 Mt. Hlavním zdrojem emisí z motorových vozidel jsou ztráty vypařováním při manipulaci, skladování a distribuci benzínů. Benzen emitovaný do ovzduší má poločas setrvání méně než jeden den. Benzen může být z ovzduší vymýván a zřeďován deštěm, avšak vzhledem k vysoké tenzi par benzenu dochází k jeho opětovnému vypařování. Byla doložena absorpce benzenu vegetací a jeho následná biodegradace . Předpokládá se, že rostliny i živočišná hmota uvolňují benzen do prostředí. Spalování dřeva a organických materiálů rovněž vede k znatelnému uvolňování benzenu do atmosféry. BENZEN Koncentrace benzenu ve venkovním ovzduší se obvykle pohybují v mezích 3 až 160 mg/m3 (0,001 až 0,05 ppm). Vyšší úrovně benzenu v ovzduší jsou pozorovány ve velkoměstských oblastech. Koncentrace dosahující hodnot až několika stovek mg/m3 byly naměřeny v okolí čerpacích stanic pohonných hmot, skladových zásobníků benzínu a průmyslových závodů produkujících či zpracovávajících benzen. V nevelké studii úrovně benzenu uvnitř budov byla nalezena průměrná koncentrace benzenu 20 mg/m3, a to při koncentraci ve vnějším ovzduší 30 mg/m3 (měřeno pro období od jednoho do několika dnů). Cigaretový kouř obsahuje relativné vysoké koncentrace benzenu (150 -204 mg/m3). 16 DOPRAVA V Praze, kde se podařilo snížit škodlivé emise z vytápění, několikrát vzrostly v ovzduší látky, které tam vypouští právě automobilová doprava. Jednu z největších koncentrací má například oxid dusíku, která je prokazatelně produkován spalovacími motory. Mezi další neméně škodlivé faktory je i vytváření letních přízemních ozonů, které se v Praze objevili v posledních letech. Znečištění vzduchu ve městech V ovzduší sídelních a průmyslových oblastí se pravidelně sleduje pět nejvýznamnějších škodlivin: 1. oxid siřičitý, 2. oxidy dusíku, 3. oxid uhelnatý, 4. ozón, 5. poletavý prach - aerosolové částice. Odérové, toxické, aerosolové, mikrobiální mikroklima ZÁKLADNÍ METODA OPTIMALIZACE = VĚTRÁNÍ ZÁKLADNÍ PROBLÉM: STANOVENÍ MNOŽSTVÍ VZDUCHU PRO VĚTRÁNÍ Kvalita venkovního vzduchu a větrání budov Imise = škodlivina v ovzduší, koncentrace konkretizované škodliviny KONCENTRACE VE VENKOVNÍM Emise = škodlivina, vypouštěná jako odpad určitého procesu do ovzduší anorganickým nebo technickým zdrojem znečištění (sopka, spalovací motor apod.), mající negativní vliv na zdraví lidí. PROSTORU I KONCENTRACE VE VNITŘNÍM PROSTORU 18 Stanovení množství vzduchu při trvalém větrání Nejjednodušší je intenzita výměny vzduchu, která udává, kolikrát za hodinu se má vzduch v místnosti obměnit vzduchem čerstvým (venkovním upraveným). Dávkou čerstvého - venkovního vzduchu, která je definovaná jako množství venkovního vzduchu, které se musí přivést pro každou osobu pobývající ve větraném prostoru. Výpočtem množství vzduchu z koncentrací škodlivin v přiváděném a odváděném vzduchu a množství škodliviny v prostoru vznikající. VÝVIN ŠKODLIVINY KONCENTRACE VE VNITŘNÍM PROSTORU " KONCENTRACE VE VENKOVNÍM PROSTORU Oxid uhličitý Běžné koncentrace C02 nejsou závadné z hygienického hlediska, ale dobře indikují nízkou kvalitu vzduchu (odérové látky produkované lidmi i vnitřním vybavením). Slouží také jako indikační plyn pro experimentální stanovení výměny vzduchu v budovách (pokles koncentrace v důsledku větrání). 1500 ppm = 0,0015 m3/m3 = 0,15% obj. 19 Oxid uhličitý hustota v plynné fázi 1,98 kg/m3 (1,545 kg/m3) Koncentrace v atmosféře 330 - ? ppm (0,03 - 0,04obj.%) vydechovaný vzduch - 4 obj.% NPK (C02) = 45 000 mg/m3 PEL (C02) = 9 000 mg/m3 Faktor přepočtu na ppm: 0,556 např. 9000*0,556 = 5000 ppm Doporučená hodnota v interiérech 1000 - 1500 ppm 1 % = 10 000 ppm 1 %o = 1 000 ppm Oxid uhličitý se největší měrou podílí na vzniku skleníkového efektu. Jeho nárůst v ovzduší, což je považováno za hlavní příčinu globálního oteplování, je způsoben zejména spalováním fosilních paliv a úbytkem lesů. Příklad - Posuďte koncentraci CO, ve větraných místnostech 9/1 Byt se dvěma obytnými místnosmi je opatřen nuceným větráním pracující s podílem oběhového vzduchu. Vypočtěte koncentraci C02 v jednotlivých místnostech za ustáleného stavu. Zhodnoťte. m = 0,02 m3/h.os. kc = ? ppm 200 m3/h 100 m3/h ke=350 ppm 150 m3/h 150 m3/h V = - mi k.-k. 100 m3/h kii 2 = ? PPm Český hydrometeorologický ústav Úsek ochrany čistoty ovzduší Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) zabezpečuje ze zákona provoz celostátní sítě měření znečištění ovzduší v naší republice, jejíž součástí je i (AIM). Měřicí stanice AIM pracují v nepřetržitém provozu a předávají naměřené údaje v reálném čase do center ČHMÚ. Na území České republiky pracuje celkem 97 stanic AIM, provozovaných ČHMÚ. KVALITA VNĚJŠÍHO VZDUCHU 21 Ochrana ovzduší a kvalita venkovního vzduchu ImiSľll limity |m|sn-jS0U p0U^v^ny pro hodnocení stavu znečištění ovzduší. Jejich hodnoty jsou uvedeny v Nařízení vlády č. 350 ze dne 3. července 2002 (127/2002 Sb.). Limitu í hodnoty pro ochranu zdraví Znečišťující příměs Doby prů měrová ní L i m i ni i hodnota Mez tolerance *) Maximální tolerovaný počet překročení za kalendářní rok pro r. 2001 pro r. 2002 pro r. 2003 pro r. 2004 SO, kalendářní rok 50 (ig-m-3 bez mez e tolerance 0 24 hodin 125 u.g-m-3 bez meze tolerance 3 1 hodina 350 ug-in3 120 90 Ě0 30 24 NO, kalendářní rok 40 u,g-m~3 18 16 14 12 0 1 hodina 200 ug-nf3 90 80 70 60 18 PMla kalendářní rok 40 u,g-nf3 6,4 4,8 1.6 0 24 hodin 50 u-g-m-3 20 15 10 5 35 Dále CO, benzen 03, Pb, Cd, NH3, As Hg, benzopyren; PM10 ... tuhé znečišťující látky frakce TZL menší než cca 10 um Ochrana ovzduší a kvalita venkovního vzduchu Zvláštní imisní limity [|jg.m"3] Zvláštní imisní limity jsou používány v rámci smogových regulačních systémů. První stupeň je obyvatelstva a znečišťovatelů ovzduší na možnost výskytu smogové situace, druhý stupeň je vybraných zdrojů znečišťování ovzduší. Hodnoty zvláštních imisních limitů jsou uvedeny ve Vyhlášce č. 553 ze dne 16.12.2002 (192/2002 Sb.). Zneč. látka Průměrovací Upozorněn Regulace oxid siřičitý (SO,) období 1 hod i 250 500 oxid dusičitý (NO,) 1 hod 200 400 ozon (03) 1 hod 180 240* pro ozon je signál definován jako varování ČHMÚ: Inventarizace skleníkových plynů co2 (mil.t) 162 128 133 124 118 124 CH4 (mil. t ekv. C02) 17 13 12 11 11 11 N20 (mil. t ekv. C02) 11 10 9 8 8 8 HFC, PFC, SP (tis. t ekv. C02) 522 525 890 Emise C02 - skleníkové plyny ■ Spalování tuhých, plynných a kapalných paliv 1990: 160 000 kt, 2000: 122 000 kt ■ Silniční a ostatní doprava ■ Výroba cementu 0,5t CCyt cementu ■ Výroba skla 0,14t CCyt skla ■ Lesní hospodářství má negativní bilanci (porosty více pohltí než vznikne při obhospodařování včetně těžby lesa) ■ Z celkové emise skleníkových plynů v ČR připadá na chladiva 0,62% (očekává se nárůst nad 1%). SZÚ - Centrum hygieny životního prostředí Sledované koncentrace škodlivin v městském ovzduší ■ Imise oxidu siřičitého S02 ■ Imise sumy oxidů dusíku NOX ■ Imise oxidu dusičitého N02 ■ Imise suspendovaných částic frakce PM10 - limitní kritéria ■ Imise suspendovaných částic frakce PM10 ■ Imise benzenu ■ Imise poľ/aromatických uhlovodíků (12 zástupců) ■ Obsah toxických kovů v ovzduší Arzen Kadmium Olovo 24 Oxidy dusíku •Hlavním zdrojem antropogenních emisí oxidů dusíku do ovzduší je spalování fosilních paliv ve stacionárních emisních zdrojích (při vytápění a v elektrárnách) a v motorových vozidlech (ve spalovacích motorech). Ve většině případů je emitován do ovzduší oxid dusnatý (NO), který je transformován na oxid dusičitý. •Průměrné roční koncentrace oxidu dusičitého ve městech na celém světě se obecně pohybují v rozmezí 20 až 90 pg/m3 •Tabákový kouř z jediné cigarety může např. obsahovat oxid dusnatý v koncentracích 150 000 až 226 000 pg/m3 (80 až 120 ppm) SZU - Centrum hygieny životního prostředí Sledovaná města z hlediska kvality životního prostředí v subsystému: 1 IMMj 1s 1CU Kód íidb T™1 obyvatel ?iťliin'v iičastnici: Benešem x 16277 Bmo \ :■: ľí :■: ^ BM 370505 Cttbé Bud-sicvice X :í \ :■: CB 959SĚ Dsin \ :■: k :■: DC 52\5* \ :■: ľí HB 243:0 fínrlrmin :i x HO Hlí drc- Ki alově \. :■: :í ^ t, HK 95755 . v:-£i.-=: iiľidľ--l3-c".l y. :^ JN 4499í JiikUva :í. :■: k. n 503 74 . iupi i rkľ.v ríi-adřc :■: m 22195 Karvuaa :i x \ KT ľ,:- \. :■: KL 7G32B Kbtovv y. :^ y. Kí 22E73 Katai :í. :■: k. KO 29E17 Kioniěrii ľí. :■: ■ KM 29IS0 Liberec :i x LB 97Ě77 Mehik \. :■: ME 19077 Most y. * MO 6302S Qlaatauc :í. :■: k :í OL 1C1624 Ostrava ľí. :■: :: OV 3:4102 Pízeň :l :■: m :■: \ m 1G4703 Praha :■: m A 116J933 Pritisni m y. PB 355GB Siíujiídv :■: &0 24999 'řy-r. :■: SY 1753 S S'.ĽSipeĽJi :l :■: SU 29073 V:ti :". L-.bem :■: m :■: UL 94544 Ustí nad. Orlici m y. LO 15032 Znojmo t t K. ZS 35552 Zdar nad Sázav1™ m :■: m :: :■: t; ZK 2402 S Pridružení iŕaľiííi Litoměřice. m LT 24ĚDE Pardubice >: 3TJ S9725 Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) Obr. 2 Rozpětí koncentrací PAU (BaP, BaA) v ovzduší monitorovaných měst 1997 - 2003 Průměrná roční koncentrace BaP a BaA (ng/m3) MBaA [benzo(a)antracen] ^ BaP [benzo(a)pyren] Referenční koncentrace BaA 10 ng/m3 1 ■ Roční imisní limit BaP lng/m3 —- - H. _■ J^ÜB-tJ«--------- Praha Plzeň 10 Ústí n/L Hradec Králové Žďár n/S Karviná Ostrava Analýza trendů prokázala u většiny sídel pozvolný nárůst benzo(a)pyrenu, jehož roční imisní limit (1 ng/m3) byl překročen na většině z osmi měřicích stanic, nejvýznamněji na stanici v Ostravě (7,8 ng/m3) a na stanici v Karviné (6,2 ng/m3). Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) KARCINOGENNÍ naftalen, acenaftylen, ACL, acenaften, fluor^pH^nanífen, antracén, fluoranten, pyren, benz(a)antracen, chr^sen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)pyren, Pokud potravou příjmáme denně 50-290 ng a ze vzduchu 20 ng, pak pokud člověk vykouří denně 20 cigaret, zvýší si příjem o dalších 210 ng. Pobyt v zakouřené místnosti může příjem benzo(a)pyrenu také výrazně zvýšit (asi o 10 ng za každou hodinu strávenou v zakouřené místnosti). SZU - Centrum hygieny životního prostředí Obr. 13 Vnímání rizikovosti faktorů pro lidské zdraví, 1998 - 2002 Podíl osob považujících daný faktor za silně ovlivňující zdraví (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Trvalé psychické vypětí Kouření Obezita Nedostatek pohybu Životní prostředí Stravovací návyky Nedostatek peněz 1 1 1 'l 1 1 1 1 —1 1 .......1 http://www.szu.cz/chzp/zpravodaj/documents/zprav0204.doc PM10 - prašný aerosol I imise 40/50 (převládající velikost částic 10(im) I interiér 150 50 40 00 12 20.11.2005 00 BRNO-STŘED BRNO-TUŘANY ZNOJMO MIKULOV -SEDLEC 21.11.2005 PM10- prašný aerosol (převládající velikost částic 10fim) Imise 40/50 Interiér 150 PM10- prašný aerosol (převládající velikost částic 10fim) Imise 40/50 Interiér 150 12 12.01.2006 00 1 I OSTRAVA - FIFEJDY KARVINÁ HAVÍŘOV 12 13.01.2006 VERNOVICE BOHUMÍN I OSTRAVA - PŘÍVOZ ORLOVA 28 PM10- prašný aerosol Nejvyšší 24hod. koncentrace PM10 v roce 2003 29 OZÓN Ozón vzniká přímo v atmosféře působením slunečního ultrafialového záření chemickými reakcemi z oxidů dusíku a zbytku nespálených uhlovodíků, zejména z automobilových výfuků. Ozón je nej nebezpečnější součástí fotochemického smogu . V některých částech Evropy překračuje hodinová průměrná koncentrace ozonu v městských oblastech 350 ug/m3, zatímco v USA tato hodnota často překračuje 400 ug/m3. Všeobecně jsou koncentrace ozonu v ovzduší městských center nižší než v předměstských oblastech, hlavně v důsledku oxidů dusíku vznikajících v motorových vozidlech, které se účastní reakcí spotřebovávajících ozon. ■m ^:'| 1 ■■■ 1 lilii 1.....il i Oxid uhelnatý CO je plyn bezbarvý, bez zápachu, nepatrně lehčí než vzduch, hoří modrým plamenem. Je-li ve vzduchu přítomen v množství 12,5 až 74,2%, vybuchuje za vzniku oxidu uhličitého. Špatně postřehnutelný smysly, vzniká při nedokonalém spalování. Lehčí otravy se projevují bolestmi hlavy, bušením krve v hlavě, tlakem na prsou, závratěmi. Dostavuje se celková nevolnost, zvracení. Pocity však nejsou vždy jen nepříjemné. Často se dostavuje jistý druh opilosti. V tomto stavu se může zvyšovat agresivita a postižený se může dopustit trestného činu. Barva kůže se mění na třešňově červenou, což je způsobeno přítomností krve s karboxyhemoglobinem v kapilárách. Pokud je dotyčný přenesen na čerstvý vzduch, dojde k rychlému zotavení. Při těžších otravách oxidem uhelnatým se projevuje značný sklon k mdlobám. Nejprve slábnou nohy, člověk přestává cítit půdu pod nohama, předměty se zdají být větší. Tělesná teplota stoupá až na 42°C. Na krevní barvivo - hemoglobin se váže 260x rychleji než kyslík. Vyskytuje-li se ve vdechovaném vzduchu, pohlcuje jej hemoglobin na úkor kyslíku. Mezní hodnotou koncentrace je 0,03% obj.CO. Při této hodnotě se již na pobytových osobách začne projevovat lehká otrava (bolest hlavy, nevolnost, únava). Za bezpečnou je považována hodnota 0,003% CO. Koncentrace 0,3% Co způsobí silnou otravu s přímým ohrožením života. Oxid uhelnatý Závislost objemového podílu CO v místnosti kuchyně o objemu 20m3 s plynovou vestavěnou varnou deskou s potřebou plynu 0,7m3/hod. a X násobku výměny vzduchu v místnosti při době provozu spotřebiče lh. BEZPEČNÁ HODNOTA 0 H—I—i—I—i—I—i—I—i—i—I—i—i—i—i—I—i—i—i—i— 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 8 0,9 1 1 ,1 1 ,2 1,3 1,4 1 ,5 1,6 1 ,7 1,8 1 ,9 2 ii-násobná výměna vzduchu OXID UHELNATÝ CO imise 10 000 I Interiér 5 000 32 33 OXIDY DUSÍKU Emisní hustoty oxidů dusíku ze čtverců 5x5 km, 2002 merné emise [t.km"2 rok"1 Z7 <0.5 é? 05-1 ^7 1-5 äf> 5 - 10 r 10-50 W 50 -100 W > 1 DD a Sčítání dopravy, 2005 průjezd počtu vozidel za 24 h /S I 1 - 660 iúi 1 úuti 1 flůi aaoů :..... jůOi j" -Juíi 7ÚÚ1 i'} '.i'.''.' 1tl flfll i :■ i 15 důl 25 QQtl 25 fifil rfQ (1QO Vyznačení oblastí/obcí se zhoršenou kvalitou ovzduší vzhledem k limitům pro ochranu zdraví, se zahrnutím ozonu, 2003 36 Monitorování zdravotního stavu obyvatelstva - PAU Karcinogenní potenciál směsi PAU v ovzduší je možné vyjádřit pomocí toxického ekvivalentu (TEQ), který odráží skutečnost, že jednotlivé PAU jsou různě silnými karcinogény. Za základ vyjádření potenciálního karcinogenního rizika byl vzat benzo(a)pyren. Obr. 4.6a Imise polyaromatických uhlovodíku (PAU) roční aritmetický průmér sumy PAU a toxického ekvivalentu TEQ [BaP), 2000 v.:; 12: ■..... :::: s: '-Z 2: : Koncentrace sumy PAU [ngftn ] Koncentrace TEQ (BaP) [ngťm ] 1 Suma PAU nesledovaná □ Suma PAU ■ TEQ (BaP) Kl PM A10 HK UL ZR BM Monitorování zdravotního stavu obyvatelstva - VOC Kvalita ovzduší ve vybraných městech ČR Do zpracování indexu kvality ovzduší (IKOr) byly zahrnuty naměřené koncentrace S02, NOx, TSP a PM10. Obr. 4A Ročni index kvality ovzduší (IKOr), 1995-2000 iko, Ovzduší zd navi škodlivé ■ Rozpětí 1995/2000 * 2000 Ovzduší silnŕzneiišléné §0| Ovzduší znečištěné Ovzduší vytiwujíei ad** W n nr nl l J I j—, O^y-Jusi II í ml mé zneiišléné Ovzduší čisté i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—i—r A5 A9 A10 DC M HO OL A( HK JN MO gjfl 1—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I SO PM L li KO KL BN AT AS A1 OS UO Kí AI SY HB UL ZR BM ME CB KT JI KM PB SZÚ - Centrum hygieny životního prostředí Celkové hodnocení sledování kvality ovlzduší • Pokles koncentrace oxidu siřičitého bez překračování ročních imisních limitů. Nárůst koncentrací nebyl zaznamenán v žádném městě. • Ve všech monitorovaných sídlech přetrvává výrazné znečištění ovzduší poletavým prachem. Přes polovinu obyvatel monitorovaných měst je vystaveno potenciální expozici polétavému prachu nad imisním limitem a situace se v posledních letech (1999 - 2003) postupně zhoršuje. • Roční imisní limit (80 u g/m3) u koncentrací sumy oxidů dusíku je v jednotlivých letech překračován jen v Praze 1, 5 a 8. • Obsah toxických kovů v polétavém prachu klesá, výrazně u olova, mírně u arzenu. Podle modelového odhadu expozice toxickým kovům nepřekračuje tato 2,5 % denního přípustného limitu. • Výskyt polyaromatických uhlovodíků v ovzduší je zjišťován výběrově od roku 1997 v osmi městech ČR. Na většině z nich koncentrace benzo(a)pyrenu, nejzávažnějšího karcinogénu, dlouhodobě překračují roční imisní limit. Situace je závažná a bude ji věnována patřičně zvýšená pozornost. • Koncem roku 1996 bylo zahájeno monitorování mutagenní aktivity suspendovaných částic PM10 v ovzduší. Od roku 1997 probíhá kontinuální měření s 18ti denními odběrovými intervaly. Výsledky mutagenní aktivity detekované u indikátorového kmene bakterie Salmonella Typhimurium YG 1041 signalizují zvyšující se koncentraci chemických struktur s mutagenním potenciálem vázaných na suspendované částice. Hodnocení odérového mikroklimatu vzduchu na osobu Zá), decitvoc (dTv) ENÍ § Průměrná hodnota C02 v průběhu 24 h, která se předpisuje klasickou hodnotou 1000 ppm (1800 mg/m2), stanovenou v 19. stol. Maxem von Pettenkoferem, což odpovídá cca 20 % nespokojených neadaptovaných osob. Na tuto hodnotu je třeba dimenzovat vzduchotechnická zařízení. § Nejvýše přípustná hodnota C02, která by nikdy neměla být překročena " (v průběhu celých 24 h) je koncentrace 1200 ppm (2160 mg/m3), tato hodnota se blíží hodnotě 30 % nespokojených neadaptovaných osob. koncentrace C02 koncentrace TVOC Dávka větracího Olf, decipol Decicarbdiox (d( Průtok větracího vzduchu podle znečištění venkovního vzduchu Předpokládáme-li koncentraci C02 • v čistém venkovním vzduchu m, • ve znečištěném vzduchu m, • produkci C0219 l/h.os (EUR 14 449 EN), pak platí: Pro koncentraci C02 v interiéru 1000 ppm je nutný přívod čistého vzduchu , znečištěného vzduchu (zvláště ve městech) až . Rozptyl hodnot v závislosti na kvalitě venkovního vzduchu činí 100 až 135%. Odérové mikroklima Vnímání koncentrace C02 (ppm) 485 prahová 1 000 optimální dlouhodobá 2 420 astmaticky přípustná limit dlouhodobého působení (8hodin) krátkodobě únosná Odérové mikroklima Vnímání koncentrace TVOC (ug/m3) 50 prahová optimální limit pro neadaptované dlouhodobě únosná pro adaptované, limit toxického rozmezí Hodnocení odérového mikroklimatu OLF A DECIPOL (Fanger 1988) Vnímání TVOC lidmi = znečištění vzduchu jednou standardní osobou (kancelářská práce v tepelné pohodě), která se 0,7x denně koupe. = kvalita vzduchu znečištěného jednou standardní osobou (1 olf) s větráním 10l/s (36m3/h) venkovního vzduchu (subjektivní hodnocení). ►LIDE + STAVBA A ZAŘÍZENI V =■ olf 1 decipolt - decipole e [l/s]\ 41 OLF A DECIPOL (Fanger 1988) Zdroje znečištění v olfech - lidé Člověk a jeho činnost Smyslová zátěž (olf/os.) 0% kuřáků 1 sedící 20% kuřáků 2 (1-1,2 met) 40% kuřáků 3 100% kuřáků 6 3 met 4 Fyzicky aktivní 6 met 10 10 met 20 Pnr*ítpr* q f"!RT mnnitnrpm — 9 nlf\/ III Kniiřípí kiiřák 9^ nlfn III OLF A DECIPOL (Fanger 1988) Zdroje znečištění v olfech - stavba a zařízení Větraný prostor Smyslová zátěž olf/m2 Počet osob na m2 podlahy Rozmezí Průměrně Administrativní budova 0,02-0,95 0,3 0,07 Školy 0,12-0,54 0,3 0,5 Mateřské školy 0,2-0,74 0,4 0,5 Shromažďovací prostory 0,13-1,32 0,5 1,5 Odérové mikroklima Kvalita venkovního vzduchu v decipolech Lokalita Kvalita venkovního vzduchu (decipol) U moře 0 Město s dobrou kvalitou vzduchu 0,1 Město se špatnou kvalitou vzduchu 0,5 dtu Výzkum subjektivního vnímání ~ kvality vzduchu člověkem Výzkum působení různých materiálů na kvalitu vzduchu vnímanou člověkem. Příprava podlahové krytiny; přes zkoumaný materiál proudí vzduchu, který posuzuje větší množství osob (statistika). Výzkum je zaměřen na vliv kvality vzduchu na lidské zdraví, pohodu a produktivitu. dtu Kvalita vzduchu, symptomy SBS a produktivita práce S v běžné a nízkoemisivní budově (Pawel Wargocki) Prostředí: Operativní teplota 24°C Relativní vlhkost 50%; Hladina hluku 42 dB/A Průtok vzduchu 101/s.os. Uspořádání experimentu Non-low- po] luting space - "With carpet" Low-polluting space "Without carpet" E3 44 7075 Výsledky - produktivita práce: rychlost psaní na stroji Výsledky - hodnocená kvalita vzduchu podíl nespokojených osob 45 dtu Vnitřní prostředí a učení ve školách Experimenty v dánských základních školách na 100 žácích ve věku 10 až 12 let při běžném školním provozu (od čtení po matematiku). 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 a Summer experiment • Winter experiment FT=0.90,P=C .052 10 Outdoor sir supply rate 25m3/h 1 12 L/s/person Hladiny odérů = upravené dekadické logaritmy koncentrací vztažené k prahovým hodnotám (jako v akustice hladiny hluku) LIDE ~iodor(C02) ^odor(TVOC) 90 log Pi(co2) [PPm] ■90 log 485 Pi(TVOC) \decicarbdiox\ [dCd] [lig/m3] 50 [decitvoc], [dTv] STAVBA A ZAŘÍZENI STUPNICE j 20% Ms —► 0 ! 30 j 63 70 83 j 90 100 140 neaďaptovaní adaptovaní Hladiny odérů • vjem člověka je úměrný logaritmu podnětu - výstižněji popisuje lidské vnímání než koncentrace • hodnoty číselně odpovídají adekvátním hodnotám hladiny hluku (NR) - jednoduché posouzení všech parametrů prostředí • ze vzájemného porovnání dCd a dTv lze určit, které škodliviny převažují • jsou měřitelné (přístroje mohou být v těchto jednotkách přímo cejchovány) Kvalita vzduchu v pracovním prostředí Nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci (změna: 523/2002 Sb.). Přípustné expoziční limity (PEL) jsou celosměnové časově vážené průměry koncentrací a platí za předpokladu, že zaměstnanec je zatěžován tělesnou prací, při které jeho průměrná plicní ventilace nepřekračuje 20 litrů za minutu a doba výkonu práce nepřesahuje 8 hodin Nejvyšší přípustné koncentrace (NPK) chemických látek v pracovním ovzduší jsou koncentrace látek, kterým nesmí být zaměstnanec vystaven v žádném časovém úseku osmihodinové pracovní směny . Imisní limity (IL) hodnoty nejvýše přípustné úrovně znečištění ovzduší. Imisní limity se pro některé v příručce uváděné nebezpečné chemické látky (oxid siřičity, oxid dusičitý a oxidy dusíku, oxid uhelnatý, amoniak) stanovují podle nařízení vlády č. 350/2002 Sb Kvalita vzduchu v pracovním prostředí • chemické látky v ovzduší (aceton, chlor, rtuť, toluen, fosgén ...) • prach s převážně fibrogenním účinkem, s možným fibrogenním účinkem (křemen, slída, šamot) • prach s nespecifickým účinkem (cement, hliník, popílek) • Prach s dráždivým účinkem (textilní a živočišné prachy) • minerální vláknité materiály (azbestová aj. vlákna • biologické činitele tř. 1, 2, 3 (podle působení na člověka) Příklad - Posuďte odérové mikroklima zadaného prostředí Měřením bylo zjištěno, že v prostředí se vyskytují tyto chemické látky v koncentracích: amoniak.........190 |jg/m3 toluen............ 360 |jg/m3 formaldehyd .... 50 |jg/m3 trichloretylen .... 210 pg/m3 a) Určete hladinu z koncentrací TVOC a určete přibližný počet nespokojených osob. b) Posuďte, zda nejsou překročeny přípustné koncentrace z hlediska limitních koncentrací dle tab.5 Vyhlášky č.6/2003 Sb. c) Koncentrací uvedených v zadání se dosahuje při 2-násobné výměně vzduchu v prostoru za hodinu; posuďte jak se změní hodnocení dle bodu a) a b), pokud bude výměna vzduchu zvýšena na 3-násobnou; koncentrace ve venkovním prostředí uvažujte jednotně jako 30% z původních koncentrací ve vnitřním prostoru.