III. Fáze – Kategorie dopadu - problém v ŽP, který je způsobován lidskou činností a ke kterému lze přiřadit výsledky z inventarizace - hlavní důvod LCIA je ochrana kvality ŽP pro další gen. - výběr kategorií dopadu předurčuje komplexnost studie - LCA neupřednostňuje žádnou kat. dop., ale nabízí nástroje, jak vyčíslit zásahy do jednotlivých kategorií a jak porovnat jejich závažnost - jaké znáte kategorie dopadu??? - kočí strana 81 Nejčastěji používané kat. dop. v LCA Dělení kategorií dopadu surovinové (spotřeba zdrojů) x intervenční (emise do ŽP) Dělení kategorií dopadu surovinové (spotřeba zdrojů) x intervenční (emise do ŽP) globální - látky působící dlouhodobě, rel. persistentní, mobilní –př? x regionální - působení v regionu (100-1000 km), kde znečišťováno – př? x lokální – dopady způsobení konkrétním zdrojem (jednotky km) – př? Časový rozsah env. dopadů - různé dopady působí v různých časových horizontech Časový rozsah env. dopadů I. Globální oteplování a klimatické změny Globální oteplování x klimatické změny ? Emise skleníkových plynů Indikátory GW a změn klimatu Důsledky globální změny klimatu Důsledky globální změny klimatu Část dopadového řetězce emise GHG - kočí 89 Indikátory globálního oteplování Midpointový indikátor – radiační účinnost (W/m2) - množství E absorbovaného IR vztažené / plochu země / sek. - bilance mezi dopadem zář. na zem a vyzář. zpět do vesm. - radiační účinnost je popisována potenc. glob. otepl. GWP Indikátory globálního oteplování Midpointový indikátor – radiační účinnost (W/m2) - množství E absorbovaného IR vztažené / plochu země / sek. - bilance mezi dopadem zář. na zem a vyzář. zpět do vesm. - radiační účinnost je popisována potenc. glob. otepl. GWP Endpointový indikátor klimatických změn – př. zvyšování hladiny moří, mizení druhů, dopady na lidské zdraví... Uhlíková stopa (carbon footprint) - celkové množství GHG vyprodukovaných během ŽC prod. - vyjadřuje se jako CO2 ekv. - zjednodušená LCA zaměřená jen na midpointovou kategorii dopadu globální oteplování - metodou LCIA pro uhlík. st. je GHG protocol Uhlíková stopa – LCA dvou kávovarů II. Úbytek stratosférického O3 (OD - Oz. depl.) Historie objevů spojených s úbytkem O3 - 1928 – objev chloro-fluoro-uhlíkatých látek (CFC) - chemicky stálé, netoxické, nehořlavé, nekorozivní - výborné izolanty (nízká teplotní vodivost), teplota varu CFC11 je 23,7 °C = výborné chladivo do klimatizací a ledniček - výborná rozpouštědla pro čištění kovů - velmi levná výroba a snadná likvidace – odpařit je do ATM Spotřeba CFC v USA (1985) - 130 mil. lednic+mraž. - 45 mil klimatizací - 90 mil automobilů Průměrná světová spotř. 1kg/osobu/rok Teoreticky nenahraditelné Proč nad póly? Úbytek stratosférického O3 nad Arktidou Aktuální problém – N2O Aktuální problém – N2O Část dopadového řetězce látek poškozujících O3 kočí 93 Část dopadového řetězce látek poškozujících O3 kočí 93 Část dopadového řetězce látek poškozujících O3 kočí 93 Část dopadového řetězce látek poškozujících O3 kočí 93 Část dopadového řetězce látek poškozujících O3 kočí 93 Část dopadového řetězce látek poškozujících O3 kočí 93 Indikátory úbytku stratosférického O3 III. Humánní toxicita a lidské zdraví - humánní toxicita – midpointová kategorie dopadu - vztaženo k toxicitě referenční látky např. 1,4-DCB - lidské zdraví – endpointová kategorie dopadu - dopady toxických látek na délku života - DALY Humánní toxicita (HT – Human toxicity) - problém různých mechanizmů tox. účinků - jak agregovat různé elem. toky, které jsou emitovány do různých složek ŽP, do jedné kategorie HT? - ovlivněno faktory přenosu, přestupu, příjmu a účinku Humánní toxicita (HT – Human toxicity) - problém různých mechanizmů tox. účinků - jak agregovat různé elem. toky, které jsou emitovány do různých složek ŽP, do jedné kategorie HT? - ovlivněno faktory přenosu, přestupu, příjmu a účinku Faktory přenosu - ovlivňují přestup látek ze složky ŽP, do které byly vypuštěné (ecomp - emission compartment), do složky prostředí, ze které na člověka působí (fcomp – final compartment) - dáno fyz-chem. vlastnostmi emisí a složek prostředí - reaktivita – vazba na složky pr., reakce, sorpce atd. - perzistence – doba setrvání v ŽP - biodegradace – rozklad v prostředí - pro látku i se faktory přenosu souhrnně značí Fi, ecomp, fcomp Faktory přestupu - faktory, jež popisují přestup látky i ze složky ŽP fcomp do expozičního vektoru (př. vdechnutý vzduch, mléko, maso...) - expoziční vektor r – prostředek transportu látky do organ. - pro látku i se faktory přestupu značí Ti, fcomp, r Faktory přestupu - faktory, jež popisují přestup látky i ze složky ŽP fcomp do expozičního vektoru (př. vdechnutý vzduch, mléko, maso...) - expoziční vektor r – prostředek transportu látky do organ. - pro látku i se faktory přestupu značí Ti, fcomp, r Faktory příjmu - faktory, jež ovlivňují příjem tox. látky z vektoru r člověkem - př. množství přijímané potravy a vody, rychlost vyluč. atd. - pro látku i se faktory příjmu značí Ir Faktory přestupu - faktory, jež popisují přestup látky i ze složky ŽP fcomp do expozičního vektoru (př. vdechnutý vzduch, mléko, maso...) - expoziční vektor r = prostředek transportu látky do organ. - pro látku i se faktory přestupu značí Ti, fcomp, r Faktory příjmu - faktory, jež ovlivňují příjem tox. látky z vektoru r člověkem - př. množství přijímané potravy a vody, rychlost vyluč. atd. - pro látku i se faktory příjmu značí Ir Faktory účinku - popisují míru jedovatosti látky, je to ve vztahu k vektoru r - označují se Ei,r a odpovídá převrácené hodnotě přijatelné denní dávky ADI (acceptable daily intake), Ei,r = 1/ADIi,r Faktory přenosu Faktory přestupu Faktory příjmu Faktory účinku Obecný souhrnný vzorec pro humánní toxicitu – HTi, ecomp HTi, ecomp = ∑fcomp ∑r Fi, ecomp, fcomp * Ti, fcomp, r * Ir * Ei, r Obecný souhrnný vzorec pro humánní toxicitu – HTi, ecomp HTi, ecomp = ∑fcomp ∑r Fi, ecomp, fcomp * Ti, fcomp, r * Ir * Ei, r - toxické účinky emisí látky i zaústěných do složky ŽP ecomp, působící na člověka ve složce prostředí fcomp prostřednictvím vektoru příjmu r Obecný souhrnný vzorec pro humánní toxicitu – HTi, ecomp HTi, ecomp = ∑fcomp ∑r Fi, ecomp, fcomp * Ti, fcomp, r * Ir * Ei, r - toxické účinky emisí látky i zaústěných do složky ŽP ecomp, působící na člověka ve složce prostředí fcomp prostřednictvím vektoru příjmu r - potenciál humánní toxicity – vztaženo k toxicitě 1,4-DCB HTPi, ecomp = - modely LCIA používají několik modelů popisujících transport, degradaci v ŽP a toxické působení na člověka - např. modely IMPACT 2002, USEtox, atd. ∑fcomp ∑r Fi, ecomp, fcomp * Ti, fcomp, r * Ir * Ei, r ∑fcomp ∑r FDCB, ecomp, fcomp * TDCB, fcomp, r * Ir * EDCB, r Modelace HT metodikou USEtox Lidské zdraví (HH - Human health) - expozice toxické látce se projeví na zdraví člověka nemocí trvající určitou dobu, nebo předčasným úmrtím - tox. účinky látek jsou vyjádřeny jako počet roků života ovlivněných nezpůsobilostí (DALY – disability adjusted life years) Lidské zdraví (HH - Human health) - expozice toxické látce se projeví na zdraví člověka nemocí trvající určitou dobu, nebo předčasným úmrtím - tox. účinky látek jsou vyjádřeny jako počet roků života ovlivněných nezpůsobilostí (DALY – disability adjusted life years) Hodnota DALY je určována - na základě analýzy: transportu látek v ŽP, expozice, účinků na lidské zdraví a poškození využívající odhady počtu let osob žijících s vyvolaným poškozením (YLD – years lived disabled) a počtu let zkrácení lidského života v exponov. lidské populaci (YLL – years of life lost) YLD = I*Z*T YLL = N*R DALY = YLL+YLD N – počet úmrtí, R – počet let od věku úmrtí do hodnoty průměrného věku života, I – počet výskytů onemocnění, Z – závažnost onemocnění, T – průměrná doba trvání onemocnění Do kat. HH jsou řazena onemocnění - infekční nemoci, kardiovaskulární a respirační onem. a vynucená migrace v důsledku klimatických změn - rozvoj nádor. onemocnění v důsledku radiace - poškození očí a karcinomy v důsledku poškození O3 vrstvy - respirační choroby a karcinomy způsobené tox. látkami ve vzduchu, pitné vodě a potravě - hodnoty DALY jsou k dispozici v databázích LCA software či webu WHO - - „Hot-spots“ s očekávaným ↑ onemocnění v důsledku CC Modelace HT metodikou Eco-Indicator 99 - midpointy Modelace HH metodikou Eco-Indicator 99 - endpointy IV. Ekotoxicita (ET - ecotoxicity) - nepříznivé dopady tox. látek na stav ekosystémů - nesleduje se zde tox. působení na jednotlivce, ale na rovnováhu a funkčnost ekosystémů - sledovány tedy jiné mechanizmy účinku než u HT - Hg Ekotoxicita - ekotoxicky významné jsou hlavně kovy a organické látky uvolňované z komun. i prům. odpadů - dále také pesticidy používané v zemědělské produkci - hlavní dopad na půdní ekosystémy a jejich funkce (spjaté hlavně s mikroorg.), jako jsou cyklování nutrientů, čištění vody, produkce zeměď. plodin - novou skupinou významných ekotoxických látek jsou léčiva - Důsledky ekotoxického působení látek 1) Snížení produkční schopnosti ekosystémů (úrodnosti) 2) Snížení biodiverzity 3) Úbytek biologických druhů - ekosystémy často provázané – narušení př. půdního ekosyst. vede jak ke snížení úrodnosti, tak i kvality podzemních vod... Výslednou ekotoxicitu látky určuje 1) Chem-fyz. vlastnosti látky - skupenství, rozpustnost, lipofilita, ionizovatelnost atd. 2) Čas a způsob expozice – kontinuální či akutní expozice 3) Env. faktory – teplota, vlhkost, světlo 4) Interakce mezi toxikanty (toxicita směsí) 5) Biologické faktory příjemce – rozdílné působení dle věku, výživy, genetických dispozic, pohlaví, nemoci atd. - dle množství výše uvedených faktorů nelze určit individuální prognózu ekotoxicity pro konkrétního jedince - pro účely LCA se ekotoxicita určuje v měřítku populací, tedy po značném zjednodušení Ekotoxicita - LCA hodnotí dopady na sladkovodní, mořské, půdní ekos. a ekosystémy sladkovodních a mořských sedimentů Ekotox. určují: - env. faktory účinku Efcomp a faktory přenosu Fecomp, fcomp - hodnota Efcomp = 1/PNEC (z výsledků experim. stanovení) - Fi,ecomp,fcomp popisuje (jak u HT) osud látky od emise do složky ŽP po přestup do složky, kde působí toxicky, př. FDDT,vzduch, voda Obecná rovnice vyjádření ekotoxicity látky i při emisi do ecomp ETi, ecomp = ∑fcomp Fi, ecomp, fcomp * Ei, fcomp ? v čem se liší: HTi, ecomp = ∑fcomp ∑r Fi, ecomp, fcomp * Ti, fcomp, r * Ir * Ei, r - Indikátory kategorie dopadu ET - na úrovni midpointu – potenciál ekotoxicity – ETP - ekotox. vztažena k referenční látce 1,4-DCB nebo 2,4-D ETPi, ecomp = - na úrovni endopointu – podíl ovlivněných druhů PAF (potentially affected fraction) PAF = jednotka: PAF*m2*rok - toxickým stresem se rozumí život pod exponovanou látkou jejíž množství odpovídá či překračuje hodnotu NOEC - PAF vyjadřuje efekt spíše na nižší vodní a půdní organizmy (korýši, atd.) ∑fcomp Fi, ecomp, fcomp* Ei, fcomp ∑fcomp FDCB, ecomp, fcomp * EDCB, fcomp podíl druhů pod toxickým stresem počet všech druhů v oblasti Modelace ET metodikou Eco-Indicator 99 - midpointy Modelace ET metodikou Eco-Indicator 99 - endpointy V. Acidifikace (A – acidification) - proces okyselování půdního či vodního prostředí ↑ c H3O+ - díky emisím kyselinotvorných látek do ovzduší, vody, půdy - přirozené pH srážek = 5,6 – proč? - jaké emise nejvýrazněji přispívají acidifikaci? V. Acidifikace (A – acidification) - proces okyselování půdního či vodního prostředí ↑ c H3O+ - díky emisím kyselinotvorných látek do ovzduší, vody, půdy - přirozené pH srážek = 5,6 – proč? - jaké emise nejvýrazněji přispívají acidifikaci? Zdroje acidifikujících emisí - SO2 ? - NOx ? - kyseliny HCl, H2SO4 - NH3 ? Zdroje acidifikujících emisí - SO2 – spalováním fosilních paliv (hnědé uhlí) SO2 + H2O → H2SO3 ↔ 2H+ + SO3 2SO3 + H2O → H2SO4 ↔ 2H+ + SO4 2- NOx – emise z dopravy NO + O3 NO2 + H2O → HNO3 ↔ H+ NO3 - kyseliny HCl, H2SO4 - NH3 – chov hospodářských zvířat NH3 + H+ → NH4 + (zásaditý) NH3 + O2 → H+ + NO3 - + H2O (kyselý, biomineralizace) - zdroje možno vyhledat v Integrovaném registru znečištění Citlivost lokalit k acidifikaci Půda - významný vliv má typ podloží – žula x vápenec - ↑ bazických kationtů (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) = ↑ odolnost - popisováno tolerovatelnou depozicí H3O+ - jehličnaté lesy ↑ acidifikaci - listnaté ↓ acidifikaci - odebírání biomasy ↑ Voda - analogicky k půdám - k acidif. citlivější horské oblasti, kde je méně Ca2+, Mg2+, Na+, K+ a větší výskyt jehličnatých lesů Acidifikace oceánů - čím je způsobená? Změna pH oceánů 1700-2000 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Část dopad. řetězce emisí acidifikujících látek kočí 107 Les po imisní kalamitě Krušné hory Indikátory kategorie dopadu acidifikace VI. Eutrofizace (Eutrophication – E) - obohacování vod o živiny s negativními důsledky pro ekos. - limitující živiny – nejčastěji N a P Část dopadového řetězce emisí eutrofizujících látek Část dopadového řetězce emisí eutrofizujících látek Část dopadového řetězce emisí eutrofizujících látek Část dopadového řetězce emisí eutrofizujících látek Část dopadového řetězce emisí eutrofizujících látek Indikátory kategorie dopadu eutrofizace - midpointový ind. kat. dop. – ekv. množství biodostupného P nebo N, či úbytek O2 v důsledku nadměrné mikrob. činnosti - eutrofizační potenciál EP vyjadřuje, jaké množství P či N se z emitované látky může do prostředí uvolnit (a eutrofizovat) 𝑬𝑬𝑬(𝑷) = π ∗𝟑𝟑,𝟗𝟗 𝑴𝑴 𝑬𝑬𝒊(𝑵) = 𝝂 ∗𝟏𝟏,𝟎𝟎 𝑴𝒊 π – počet atomů P v molekule i 𝝂 – počet atomů N v molekule i Indikátory kategorie dopadu eutrofizace - midpointový ind. kat. dop. – ekv. množství biodostupného P nebo N, či úbytek O2 v důsledku nadměrné mikrob. činnosti - eutrofizační potenciál EP vyjadřuje, jaké množství P či N se z emitované látky může do prostředí uvolnit (a eutrofizovat) 𝑬𝑬𝑬(𝑷) = π ∗𝟑𝟑,𝟗𝟗 𝑴𝑴 𝑬𝑬𝒊(𝑵) = 𝝂 ∗𝟏𝟏,𝟎𝟎 𝑴𝒊 π – počet atomů P v molekule i 𝝂 – počet atomů N v molekule i - charakteriz. faktory 𝑬𝑬(𝑷) a 𝑬𝑬(𝑵) lze seskupit do jednoho přepočtem na fosforečnanový nebo dusičnanový aniont: 𝑬𝑬𝒊 𝑷𝑶 𝟒 𝟑_ = 𝝂𝒊 𝟏𝟏 +π𝒊 ∗𝑴𝑴𝑴 𝟒 𝟑 _ 𝑴𝒊 𝑬𝑬𝒊 𝑵𝑵 𝟑 _ = (𝝂𝒊 +𝟏𝟏π𝒊 )∗𝑴𝑴𝑴 𝟑 _ 𝑴𝒊 [kg NO3- ekv/kg] - za předpokladu konstant. poměru N/P v rostl. biomase = 16/1 - endpointový ind. – úbytek počtu druhů v lokalitě PDF C106H263O110N16P VII. Úbytek surovin - spotřeba neobnovitelných surovin = znemožnění spotřeby v budoucnosti příklad? - spotřeba obnovitelných surovin = při nadměrné spotřebě vyčerpávána obnovitelná kapacita přírody = snížení dostupnosti suroviny a narušování/destrukce ekosystémů - abiotické x biotické - příklad? - získávání a spotřeba surovin - často další env. dopady - ty jsou ale samostatnými kat. dopadu Předpokládané zásoby neobn. surovin - nutno zvažovat ekonomickou stránku zisku surovin Spotřebu určuje: - zásoba - dostupnost - rychlost spotřeby - rychlost obnovy Důsledky úbytku surovin - nedostatek v budoucnosti či větší E náročnost získávání - omezená dostupnost povede ke zvýšenému geopol. napětí - env. důsledky – poškození ekosystémů, vymírání druhů, ztráta estet. i kulturních hodnot krajiny atd. Indikátory kat. dopadu úbytek surovin - midpointový ind. kat. d. – hmotnost dané či referenční surov. - endpointový ind. kat. d. – množství E [MJ] či $, která bude v budoucnosti k zisku suroviny potřebná navíc ve srovnání s dneškem - předpoklad – dnes se využívají suroviny snadněji E dostupné VIII. Využívání krajiny (LU – Land use) Globální změny ve využívání krajiny Důsledky intenzivních změn Důsledky fragmentace krajiny Typy zásahů do krajiny v LCIA - přeměna krajiny – takové změny, které vedou ke změnám biodiverzity a změnám životadárných funkcí krajiny - zábor krajiny – změny, jež mají za následek nemožnost krajinu využívat pro další lidské aktivity, a to v důsledku aktivity předešlé či trvající – např? Kat. dop. obsazení krajiny a biodiverzita - obsaz. kraj. a biodiv. shrnují zmíněnou přeměnu a zábor Obsazení krajiny - úbytek využitelné krajiny v prostoru a čase - krajina je využívána a nemůže být užita k jiným účelům (jedná se tedy o zábor krajiny) - midpoint. ind. dop. - plocha * doba využívání [m2*rok] Biodiverzita - midpoint. ind. dop. je počet rostlinných druhů na m2 výsledek indikátoru při přeměně krajiny výsledek indikátoru při záboru krajiny 𝑽 𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃. , 𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑 𝒌𝒌𝒌𝒌. = 𝑨 ∗ 𝜶 𝒛𝒛𝒛 − 𝜶 𝒌𝒌𝒌 𝜶 𝒓𝒓𝒓 𝑽 𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃. , 𝒛𝒛𝒛𝒛𝒛 𝒌𝒌𝒌𝒌. = 𝑨 ∗ 𝒕 ∗ 𝜶 𝒓𝒓𝒓 −𝜶 𝒂𝒂𝒂 𝜶 𝒓𝒓𝒓 A – využívaná plocha, t - doba využ. krajiny, α – počet rostl. druhů - volba ref. lokality však problematická IX. Ionizační záření (RAD – radioactivity) - dva typy emisních toků - uvolňování radioakt. látek do ŽP či přímá expozice záření např. ze staveb. materiálů - ionizační záření poškozuje živé bytosti, materiály a sur. zdr. Míra radiačního působení elementárních toků - popisována charakterizačním fakt. DF (damage factor) - hodnoty DF jsou určené pro dopady zář. na člověka Schéma: Princip určení charakterizačního faktoru radiace Charakterizace dopadů elem. toků - popisována charakterizačním fakt. DF (damage factor) - hodnoty DF jsou určené pro dopady zář. na člověka charakterizace radiačního záření 𝑉 𝑟𝑟𝑟 = ∑ 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 ∑𝑖 𝐷𝐷 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒, 𝑖* 𝑎 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒, 𝑖 [DALY nebo rok/kBq] DFecomp, i – radiační potenciál látky i při emisi do složky ŽP aecomp, i – radiační aktivita látky i při emisi do složky ŽP