Meracie prístroje | Meratex

 1. Zdroje znečisťovania ovzdušia

Látky spôsobujúce znečisťovanie ovzdušia (emisie) pochádzajú z troch hlavných kategórií zdrojov znečisťovania v dôsledku antropogénnej činnosti človeka:

- zdrojov stacionárneho spaľovania
- zdrojov mobilného spaľovania
- zdrojov stacionárnej priemyselnej výroby

Spaľovacie stacionárne zdroje patria prevážne do kategórie palivovo-energetický priemysel (energetika) a spaľovanie komunálnych a zvláštnych a nebezpečných odpadov. Energetické zdroje slúžia na výrobu elektrickej alebo tepelnej energie spaľovaním čierneho alebo hnedého uhlia, koksu, drevného odpadu alebo biomasy, zemného plynu, vykurovacieho oleja, kalorických plynov ako vedľajší produkt z priemyselnej výroby alebo kombináciou viacerých palív. 
Podľa slovenskej legislatívy, vyhlášky MŽP SR č. 706/2002 Z.z. sú energetické zdroje u nás rozdelené podľa menovitého tepelného príkonu do troch kategórií; na malé, stredné a veľké. Malé zdroje sú do príkonu 0,3 MW, stredné od 0,3 do 50 MW a veľké nad 50 MW. Z hľadiska dodržiavania emisného limitu a emisného monitoringu sú významné stredné a veľké energetické zdroje.

Mobilné spaľovanie zahŕňa emisie zo spaľovania palív v motoroch všetkých dopravných prostriedkov, automobiloch, lietadlách, lokomotívach a plavidlách.

Zdroje emisií z priemyselnej výroby zahŕňajú všetky stacionárne zariadenia, ktoré sa používajú v priemyselných výrobách. Do tejto skupiny patrí široká škála kategórií zdrojov ako priemyselná výroba a spracovanie kovov, výroba minerálnych produktov, chemický priemysel, spracovanie dreva, povrchové úpravy (napr. lakovanie, morenie) a pod. Zdroje z tejto skupiny sú v SR rozdelené na stredné a veľké podľa kategórie, do ktorej patria. Jednotlivé kategórie sú vymenované vo vyhláške MŽP SR č. 706/2002 Z.z.. Súčasné trendy v EÚ iniciujú ku kategorizácií zdrojov priemyselnej výroby podľa skutočného vypusteného množstva emisií (hmotnostného toku znečisťujúcich látok za rok) zisteného na základe monitoringu. 

2. Charakteristika znečisťujúcich látok

Znečisťujúca látka (polutant) je akákoľvek tuhá alebo plynná látka alebo zlúčenina, ktorá vzniká v dôsledku ľudskej činnosti alebo z prírodných zdrojov a je vypúšťaná do okolitého ovzdušia, kde môže pri určitej koncentrácií spôsobovať poškodenie zdravia človeka a životného prostredia.

ALEBO

Znečisťujúca látka je pojem používaný na označenie akejkoľvek nežiadúcej chemickej látky alebo zlúčeniny alebo inej látky znečisťujúcej ovzdušie, ktoré dýchame a ktorá spôsobuje degradáciu kvality ovzdušia.

Znečisťujúce látky sú rozdelené na dve hlavné skupiny a to:

a. základné znečisťujúce látky ( v USA Criteria Air Pollutants, v Európe Primary Pollutants):

- tuhé znečisťujúce látky - TZL (Particulate Matter, v USA tiež Airborne Particulate)
- oxid uhoľnatý - CO ( carbon monoxide)
- oxidy dusíka - NOx (nitrous oxides)
- oxid siričitý - SO2 ( sulphur dioxide)
- prchavé organické uhľovodíky - VOC ( volatile organic compounds)
- najnovšie aj vysokotoxické ZL nazývané spoločným názvom dioxíny - (dioxins) 
a
- ozón - O3 (ozone) - je to sekundárna" ZL vyskytujúca sa v okolitom ovzduší

b. ostatné znečisťujúce látky, ktoré sú rozdelené do viacerých skupín a podskupín, napr. ťažké kovy, plynné anorganické ZL (HCl, HF), látky s karcinogénnym účinkom (Co, Ni, As, Cr, dioxíny), organické plyny a pary (fenol, formaldehyd, toluén, acetón a mnoho ďalších)

TUHÉ ZNEČISŤUJÚCE LÁTKY

Pojmom tuhé znečisťujúce látky (TZL) sa označuje zložitá zmes organických a anorganických látok vyskytujúcich sa v ovzduší ako častice v kvapalnej alebo tuhej forme. Podľa veľkosti sa TZL delia na dve základné skupiny, a to: hrubšie častice s priemerom od 2,5 do 10 (µm) (označované ako PM 10) a jemnejšie častice s priemerom menším než 2,5 mikrometra ( označované ako PM 2,5). Hrubšie TZL sa do ovzdušia dostávajú ako emisie z priemyselných zdrojov znečisťovania, mobilných zdrojov a stacionárnych spaľovacích zdrojov (elektrárne, teplárne, kotolne). Jemnejšie TZL obsahujú sekundárne vytvorené aerosoly, častice zo spaľovania a skondenzované pary organických zlúčenín a kovov.

Ďalej môžeme TZL klasifikovať na primárne a sekundárne podľa ich pôvodu. Primárne TZL sú priamo emitované do ovzdušia zo stacionárnych, mobilných a prírodných zdrojov znečisťovania. Sekundárne TZL vznikajú na základe reakcií za prítomnosti iných ZL. V mestskom prostredí väčšina sekundárnych TZL sa objavuje ako sírany a dusičnany sformované reakciou s oxidom síričitým a oxidmi dusíka.

TZL sú emitované zo širokej škály zdrojov znečisťovania, najvýznamnejšie sú: cestná doprava (25%), priemyselné procesy bez spaľovania (24%), priemyselné závody so spaľovacími zariadeniami (17%), spaľovne odpadov a domáce kúreniská (16%) a palivovo-energetický priemysel (15%).

V mestských aglomeráciách je priemerná ročná koncentrácia TZL od 10 do 40 µg/m3.

Podľa odborníkov sú TZL považované za najkritickejšie ZL zo základných látok, zvlášť jemné častice s priemerom menším než 10 µm môžu preniknúť hlboko do pľúc, čo môže spôsobovať vážnejšie poškodenie než hrubšie častice, ktoré sú pri dýchaní prirodzeným mechanizmom odfiltrované.

OXID UHOĽNATÝ

Oxid uhoľnatý (CO) je bezfarebný, bez zápachu, jedovatý plyn vznikajúci spaľovaním palív pri nedostatočnom prístupe kyslíka do spaľovacieho procesu. Vzniká tiež pri spaľovaní palív pri príliš vysokej teplote. Horí v zmesi so vzduchom alebo kyslíkom modrým plameňom a je o málo ľahší než vzduch.

Prevažná väčšina atmosferického CO pochádza z cestnej dopravy ako produkt spaľovania paliva v motoroch automobilov. Menšie množstvá sú do ovzdušia emitované zo stacionárnych spaľovacích zdrojov ( elektrárne, teplárne, priemyselný procesný ohrev, spaľovne odpadov). Vyššie koncentrácie vznikajú pri nesprávne riadenom spaľovacom procese.

Prirodzená pozaďová úroveň CO sa pohybuje v rozpätí 10 - 200 ppb. Koncentrácie v mestských a priemyselných aglomeráciách sú veľmi premenlivé v závislosti na poveternostných podmienkach a hustote dopravy. Väčšinou sa pohybujú pod hodnotou 10 ppm, no pri určitých stavoch môžu dosiahnuť aj hodnotu 100 ppm.

CO je toxický pri vdýchnutí, pretože sa viaže na hemoglobín tým, že vytlačí kyslík, ktorý hemoglobín prepravuje v červených krvinkách.

OXIDY DUSÍKA

Oxid dusnatý (NO) je bezfarebný plyn, bez zápachu, ktorý vzniká pri vysokoteplotnom spaľovaní paliva v kotloch, spaľovniach odpadov, ohrievacích peciach a pri spaľovaní benzínu a nafty v spaľovacích motoroch automobilov. V zmesi so vzduchom rýchlo reaguje s kyslíkom a vzniká oxid dusičitý (NO2). Väčšina NO2 v atmosfére vzniká práve oxidáciou NO, časť je však emitovaná priamo zo zdroja. NO2 je prítomný aj v tabakovom dyme. Je to červenohnedý, nehorľavý plyn, detekovateľný čuchom. Vo vysokých koncentráciách je silno toxický, spôsobujúci vážne poškodenie pľúc s dlhodobým účinkom. Iné zdravotné účinky v dôsledku otravy oxidom dusičitým sa prejavujú ako krátenie dychy a bolesť v hrudi. NO2 je silno oxidujúca látka, ktorá reaguje s vodnou parou obsiahnutou vo vzduchu a vytvára korozívnu kyselinu dusičnú, ako aj toxické organické nitráty. Dôležitú úlohu hrá aj pri atmosferických reakciách, ktoré produkujú prízemný ozón a smog.

Pretože NO2 je znečisťujúca látka úzko spojená s dopravou, emisie sú všeobecne vyššie v mestských oblastiach než v priemyselných zónach.

Priemerné ročné koncentrácie NO2 v mestách sa všeobecne pohybujú v rozpätí 10 - 45 ppb, nižšie sú v priemyselných oblastiach. Pri dopravných špičkách na exponovaných dopravných uzloch môžu byť špičky aj 200 ppb.

Emisie zo zdrojov sa monitorujú ako NOx, čo v podstate znamená, že NO2 sa vo vzorke v analyzátore najprv konvertuje na NO a potom sa zmeria. Výsledná koncentrácia sa prepočíta na objemovú koncentráciu ako NO2. V emisnom slova zmysle NOx znamená súčet koncentrácií NO a NO2.

OXID SIRIČITÝ

Oxid siričitý (SO2) je bezfarebný, nehorľavý plyn s výrazným zápachom, ktorý draždí oči a dýchacie cesty. Reaguje na povrchu rôznych tuhých časticiach, je rozpustný vo vode a môže sa oxidovať kvapôčkami vody. Najbežnejšími zdrojmi SO2 sú zariadenia na spaľovanie fosílnych palív, papierenský priemysel, taviace pece (napr. tavenie rúd pri výrobe medi), spaľovanie odpadov, výroba kyseliny sírovej a výroba elementárnej síry. Spaľovanie uhlia predstavuje asi 50 % globálnych emisií SO2, spaľovaním ropných produktov sa emituje asi 25 - 30 %. Najväčším prírodným zdrojom emisií SO2 je vulkanická činnosť. 
Priemerné ročné koncentrácie vo väčšine miest sú v rozpätí 5 - 15 ppb. Prírodná pozaďová koncentrácia SO2 je asi 2 ppb.

Zdravotné účinky v dôsledku znečistenia oxidom siričitým boli najevidentnejšie počas tzv. "Veľkého smogu" v Londýne v roku 1952. Následky boli katastrofálne, bolo zaznamenaných 4000 úmrtí následkom zlyhania srdca a bronchitis. Odvtedy však emisie SO2 boli nielen v Británii, ale vo všetkých priemyselných krajinách sveta výrazne zredukované prostredníctvom zavedenia účinnej legislatívnej kontroly a zavedením technológií na spaľovanie "čistých" palív. Výskumy ukázali, že astmatici veľmi citlivo reagujú už na mierne koncentrácie SO2, ktoré môžu výpadky funkcie pľúc.

Znečistenie oxidom siričitým sa považuje za oveľa škodlivejšie, ak je súčasne ovzdušie znečistené vysokými koncentráciami TZL. Kombinácia týchto dvoch škodlivín vytvára tzv. "koktejlový efekt".

PRCHAVÉ ORGANICKÉ LÁTKY (UHĽOVODÍKY)

Prchavé organické látky (VOC) sú látky, ktoré sa ľahko vyparujú pri izbovej teplote. Nazývajú sa organické, pretože obsahujú vo svojej molekulárnej štruktúre uhlík. VOC-ky sú bezfarebné, bez zápachu a bez chuti. Zahŕňajú celý rad individuálnych zlúčenín, ako uhľovodíky ( napr. benzén a toluén), halogénkarbóny a oxygenáty. 

Uhľovodíkové VOC-ky sú zvyčajne rozdelené do 2 skupín: metánové a bezmetánové VOC. Metán je dôležitý komponent VOC-iek, jeho environmentálny dopad je spájaný s jeho príspevkom ku globálnemu otepľovaniu a s tvorbou prízemného a nižšieho atmosferického ozónu. Väčšina metánu sa dostáva do atmosféry cez netesností distribučného systému zemného plyne (plynovody). Bezmetánový uhľovodík, benzén je bezfarebná, číra kvapalina. Je vysoko stabilný, ale vysoko prchavý už pri izbovej teplote. 
Niektoré VOC-ky sú škodlivé pre zdravie, okrem benzénu sú to polycyklické aromatické uhľovodíky (PAH) a 1,3 butadién. Benzén môže spôsobiť náklonnosť ku leukémii pri dlhodobej expozícii. Jestvuje niekoľko stoviek rôznych foriem PAH a zdroje týchto látok môžu byť jak prirodzené, tak aj antropogénne. PAH sú rakovinotvorné znečisťujúce látky. Zdrojmi 1,3 butadiénu sú zariadenia na priemyselné spracovanie syntetickej gumy, automobily spaľujúce benzín a tabakový dym.

OZÓN 

Ozón (O3) je trojatómová forma molekulárneho kyslíka (O2). Je to toxický, nestabilný plyn charakteristického zápachu nachádzajúci sa prirodzene v stratosfére 19 až 30 km nad povrchom Zeme, kde vytvára ozónovú vrstvu. V tejto časti atmosféry ozón filtruje prichádzajúce ultrafialové žiarenie zo Slnka. V prízemnej výške však môže spôsobovať problémy spojené s funkciou pľúc a spôsobuje dráždenie dýchacieho traktu. Je známe, že astmatici sa týmto symptómom ľahšie prispôsobujú. Nenávratné poškodenie dýchacieho traktu a pľúc môže nastať, ak je ozón prítomný v dostatočne vysokej koncentrácií. 
Väčšina prízemného ozónu sa tvorí nepriamo ako sekundárna znečisťujúca látka pôsobením slnečného svetla na prchavé organické zlúčeniny (VOC) za prítomnosti NO2. Priamo, formou emisií sa ozón do ovzdušia nedostáva. Pretože koncentrácia ozónu závisí obzvlášť na slnečnom svetle, zvýšenie koncentrácie vždy nastáva po pretrvávajúcich periódach teplého a studeného počasia. Prítomnosť ozónu redukuje (odburáva) oxid dusný (NO), ktorý je zvyčajne prítomný v mestských oblastiach ako dôsledok znečisťovania ovzdušia automobilovou dopravou. V mimomestských oblastiach je odburávanie ozónu pomalšie.

Z toho vyplýva, že ozón sa vo vyšších koncentráciách zvyčajne objavuje v letných mesiacoch a to v priemyselných oblastiach vo väčšej miere než v obývaných oblastiach. Pozaďové koncentrácie v Európe sú zvyčajne nižšie než 15 ppb, za určitých okolností môžu narásť až na hodnotu 60 ppb. Počas stavov, kedy sa tvorí fotochemický smog, môžu byť koncentrácie ozónu až 100 ppb.

Toxické organické mikropolutanty (Toxic Organic Micropollutants - TOMPs)

TOMPs vznikajú pri nedokonalom spaľovaní palív. Zahŕňajú celý rad chemických látok, niektoré aj keď sú emitované vo veľmi malých množstvách, sú vysoko toxické a karcinogénne. Do tejto kategórie patria:

Polyaromatické uhľovodíky - PAU (Polyaromatic Hydrocarbons - PAHs)

Polychlórované bifenyly - PCBs (PolyChlorinated Biphenyls)

Polychlórované dibenzo-p-dioxíny - PCDD (dioxíny)

Polychlórované dibenzofurány - PCDF (furány)

TOMPs majú široké negatívne účinky, od rakoviny, oslabenia imunity po poruchy nervového systému a poruchy vývoja detí. Tieto znečisťujúce látky nemajú tzv. "prahové dávky", už minimálne množstvá môžu mať škodlivé účinky.

Olovo a ťažké kovy

Olovo v tuhom stave emitované ako tuhé znečisťujúce látky vzniká pri aktivitách spojených so spaľovaním fosílnych palív (vrátane motorových vozidiel), priemyselnou výrobou a spracovaním kovov a spaľovaním odpadov. Najrozšírenejšie priemyselné použitie olova v celosvetovom meradle je pri výrobe akumulátorov a batérií.

Ťažké kovy sú prirodzené prvky prítomné v zemskej kôre v rôznych koncentráciách obsiahnuté vo všetkých ekosystémoch. Ľudské aktivity drasticky zmenili biochemické cykly a rovnováhu niektorých ťažkých kovov. Ťažké kovy sú stabilné a perzistentné (pretrvávajúce) environmentálne znečisťujúce látky, pretože nie je možné ich rozložiť alebo zničiť. Preto majú tendenciu akumulovať sa v pôde, morskej vode, sladkej vode a v sedimentoch. Ťažké kovy sú známe svojimi škodlivými účinkami na životné prostredie a ľudské zdravie.

Hlavnými antropogénnymi zdrojmi ťažkých kovov sú rôzne priemyselné zdroje včítane súčasných a minulých baníckych aktivít, zlievárne a zariadenia na tavenie kovov, ale aj doprava. Relatívne prchavé ťažké kovy a tie, ktoré sú emitované ako chemicky naviazané na tuhé častice, môžu byť prenášané na veľké vzdialenosti.

Zdroj: When developing this site following source was used: Encyclopedia of the Atmospheric Environment aric © 2000: Encyclopedia of Atmospheric Environment: http://www.doc.mmu.ac.uk/aric/eae/english.html