1B.1 HODNOCENÍ STAVU KVALITY OVZDUŠÍ

Kapitola o imisích obsahuje hodnocení kvality ovzduší v Praze na základě výsledků měření koncentrací hlavních znečišťujících látek.

Hodnocení stavu znečištění ovzduší se opírá o imisní limity pro znečišťující látky uvedené v Opatření FVŽP ze dne 1. října 1991 k zákonu č. 309/1991 Sb., o ochraně ovzduší před znečišťujícími látkami. Při ročním hodnocení stavu znečištění ovzduší v této ročence je především sledován vztah zjištěných imisních hodnot k ročnímu imisnímu limitu IH_r a dennímu imisnímu limitu IH_d.

V roce 1996 pokračovala na stanicích AIM změna v měření prašného aerosolu a místo celkového vzorku (SPM) se od konce roku 1995 měří pouze jeho frakce PM10, závažná z hlediska zdravotních vlivů.

Hodnocení imisní situace se opírá o data archivovaná v imisní bázi Informačního systému kvality ovzduší (ISKO) České republiky. Vedle údajů ze staničních sítí ČHMÚ přispívá do imisní báze ISKO již řadu let několik dalších organizací podílejících se rozhodujícím způsobem na sledování znečištění ovzduší v České republice.

Přehled názvů metod měření znečišťujících látek

u - ultrafialová fluorescence

e - chemiluminiscence (měří se NO_x, NO, NO₂)

r - radiometrická metoda

a - ultrafialová absorbance

i - IR spektrofotometrie

c - coulograf - elektrochemický (polarocoulometrický analyzátor)

k - aspiračně-kolorimetrická manuální metoda

t - thorinová aspiračně-spektrofotometrická manuální metoda

g - gravimetrická metoda

p - plynová chromatografie

Přehled stanic s nejvyšší relativní četností krátkodobého překročení IH_k  pro znečišťující látky, Praha 1996

Atmosférická depozice ve velkoměstském prostředí nepatří mezi nejvíce toxické složky. Přesto však “kyselý déšť” a znečištění srážkových vod negativně ovlivňují povrchové a podzemní vody, stavební materiály, komunikace a další složky, a tím také zhoršují kvalitu životního prostředí obyvatelstva.

Atmosférická depozice se skládá ze dvou částí:

• mokrá depozice, přenášená na zemský povrch atmosférickými srážkami

• suchá depozice, tvořená sedimentací velkých částic atmosférického prachu a impakcí plynů znečišťujících ovzduší.

V čistých a především v horských oblastech, kde negativní důsledky atmosférické depozice na přírodní prostředí jsou značné, je hlavní složkou atmosférické depozice její mokrá část. V průmyslových a městských oblastech převládá suchá část s vysokým podílem sedimentace velkých prašných částic.

Na území Prahy je atmosférická depozice systematicky sledována na dvou stanicích. Na stanici Českého hydrometeorologického ústavu Praha - Libuš, která je součástí národní sítě pro sledování kvality srážek, se odebírá mokrá atmosférická depozice pomocí automatického pluviokolektoru, který se automaticky otevírá pro odběr pouze při srážkových epizodách.

Druhá stanice je provozována Výzkumným ústavem vodohospodářským v Praze-Podbabě a je na ní sledována celková depozice. Odběrové zařízení je exponováno během celého odběrového období a ve vzorku je mokrá depozice společně s částí suché depozice tvořené sedimentací prašných částic.

Hlavní složkou srážek jsou sulfáty a nitráty, jejichž obsah determinuje kyselost srážkových vod. V Praze je pH srážek vyšší než v dalších oblastech České republiky, protože alkalická složka prašnosti v pražském ovzduší neutralizuje kyselost srážek. Koncentrace jednotlivých komponent je vyjádřena váženým průměrem podle srážkového úhrnu, který lépe než aritmetický průměr charakterizuje přechod znečišťujících látek obsažených v atmosférické depozici do dalších složek prostředí.

Atmosférická depozice síry a dusíku na území Prahy je vyšší než průměrná depozice na území České republiky. Ze srovnání hodnot mokré a celkové depozice vyplývá, že celková depozice je 2-3krát vyšší než mokrá depozice pro většinu komponent a zvláště pro prvky pocházející z půdy.

Poznámka: * průměr koncentrace vážený podle srážkového úhrnu

Orientační avšak známou charakteristikou znečištění ovzduší v Praze, je hodnota prašného spadu měřená pomocí informativní sedimentační metody, kdy odběrová nádoba je po dobu 1 měsíce exponována prašným spadem a získaný vzorek je gravimetricky vyhodnocen. Metoda je sice zatížena poměrně značnou absolutní chybou, pro hodnocení relativní plošné expozice jednotlivých částí města je však použitelná. Jde o charakteristiku sledovanou již dlouhou řadu let Hygienickou službou v síti cca 50 míst v Praze.

Prašný spad reprezentuje znečištění zemského povrchu sedimentací hrubé frakce prachových částic. Jejich původ je především v povrchové prašnosti způsobené provozem na komunikacích, stavební činností a větrnou erozí neudržovaných a zanedbaných ploch zbavených vegetačního krytu (sekundární prašnost), ale také v technologických emisích ze spalovacích procesů všude tam, kde dochází k úniku tuhých částic a není v provozu účinná odlučovací technika (primární prašnost).

Roční průměrná hodnota prašného spadu se pohybuje od 2 - 5 g.m^-2 do více než 10 g.m^-2 za měsíc. Lokální maxima jsou pravděpodobně ovlivněna stavební a průmyslovou činností, provozem lokálních emisních zdrojů, dopravou a sekundární prašností.

Průměrná hodnota prašného spadu v Praze v roce 1996 činila 6,83 g.m^-2.měsíc^-1. Limitní hodnota 12,5 g.m^-2.měsíc^-1 byla překročena celkem v 11,7 % měřených případů. Z časového průběhu je zřejmé, že se celkově hladina prašného spadu na území Prahy od r. 1985 významně snížila. V lokalitě Tatrovka (Anděl) se projevil vliv stavební činnosti na významném zvýšení hodnot prašného spadu ve srovnání s předchozím obdobím i s většinou ostatních stanic na území města.

Poznámka: * hodnota přípustná podle hyg. směrnice Km = 12,5 g.m^-2.m^-1

Prašný aerosol (též nazýván jako polétavý prach) s vysokým obsahem toxických komponent, např. těžkých kovů a organických látek, patří mezi základní složky znečišťující velkoměstské ovzduší. Vysoký podíl individuálních topenišť a malých kotelen v centru města spalujících tuhá paliva, značná stavební činnost, rozvoj automobilismu na komunikacích, které nejsou pro tuto intenzitu dopravy dimenzovány a málo intenzivní čištění komunikací s vysokým podílem sekundární prašnosti jsou nejdůležitějšími faktory, ovlivňujícími vysokou prašnost zvláště v centru města a v částech s intenzivní stavební a dopravní činností.

Měření koncentrace prašného aerosolu s následnou analýzou těžkých kovů bylo v roce 1996 zajišťováno na 13 lokalitách v Praze Hygienickou stanicí, Státním zdravotním ústavem, PÚDIS a Českým hydrometeorologickým ústavem. Odběr se provádí prachoměrnou soupravou prosáváním vzduchu přes membránový filtr Synpor 4 o střední velikosti pórů 0,85 µm a průměru filtrů 35 mm. Vzhledem k použité metodice není zajištěn odběr částic s omezenou velikostí, i když je reálný předpoklad, že jsou převážně odebírány částice s průměrem menším než 20 µm. Po zvážení filtrů a stanovení hmotnostní koncentrace polétavého prachu se filtry mineralizují za varu kyselinou dusičnou a analyzují v plameni metodou atomové absorpční spektrometrie. Většinou jsou stanovovány základní toxické prvky nejsnáze stanovitelné metodou AAS jako např. Pb, Cd, Zn, Ni a pro některé speciální účely rovněž další prvky.

Imisní limity jsou zákonem stanoveny pouze pro následující těžké kovy v ovzduší jako průměrná roční koncentrace: Pb - 500 ng.m^-3, Cd - 10 ng.m^-3 (zákon 309/1991 Sb. a opatření FMŽP z 1.10.1991). Pro ostatní těžké kovy imisní limity nebyly stanoveny.

Nejvyšší naměřené koncentrace jsou závislé na zdrojích emisí jednotlivých prvků. Olovo má svůj původ v autoprovozu, nikl, popř. kadmium mají svůj největší zdroj ve spalování olejů v kotelnách. Výsledky měření potvrzují nejvyšší koncentrace kadmia, chromu a arzenu v centru města a v průmyslových částech. Koncentrace olova je nejvyšší v centru města v blízkosti frekventovaných komunikací. Některé rozdíly v obsahu kovů mezi lokalitami však mohou být způsobeny i odlišnostmi při odběru vzorku, jeho přípravě i vlastní analýze na různých pracovištích.

Z naměřených výsledků vyplývá, že v Praze nejsou v oblastním měřítku překračovány imisní limity pro těžké kovy. Ani na nejživějších komunikacích a v jejich těsné blízkosti není překračován roční imisní limit pro olovo. Je prokázáno výrazné snížení koncentrací olova v pražském ovzduší (cca na polovinu ve srovnání s koncem osmdesátých let) jako důsledek snížení obsahu olova v benzinu a výrazného zvýšení podílu aut s katalyzátory.

Mobilní měřicí systémy jsou schopny svojí mobilitou doplňovat a v některých případech i verifikovat měření stacionárních stanic, a tím i rozšiřovat informace o imisní situaci, získávané v současné době pomocí stacionární sítě či regionálních modelů. Naměřené hodnoty představují kvalitativně nový pohled na rozložení imisních charakteristik v ploše, který nemůže zahrnout žádný model vycházející z bilančních emisních vstupů ani síť stacionárních stanic.

Proto byl v roce 1994 zakoupen v SZÚ mobilní měřicí systém osazený analyzátory Horiba, řada 350 E, pro měření imisních koncentrací oxidu siřičitého (SO₂), oxidu dusnatého (NO), oxidu dusičitého (NO₂), oxidu uhelnatého (CO), ozonu (O₃), polétavého prachu (frakce TSP), meteorologických parametrů (intenzita slunečního záření, barometrický tlak, relativní vlhkost, teplota, směr a rychlost větru). Sběr a základní vyhodnocení naměřených hodnot byly zajištěny počítačovým softwarem ve formě výstupního protokolu.

Pracovníci SZÚ následně připravili dvouletou studii měření v pražské aglomeraci, jejímž cílem bylo:

• pro potřeby hygienické služby a správních orgánů získat plošné informace o imisní zátěži obyvatel hlavního města

• vytvořit imisní mapy pro jednotlivé sledované látky

• získat komplexní informace o látkách s lokálním charakterem tj. o ozonu, prašném aerosolu a o vztahu mezi jednotlivými složkami sumy oxidů dusíku (poměr NO/NO₂).

Celý projekt předpokládal sledovat kvalitu ovzduší na ploše přesahující 200 km², kde žije nebo pracuje převážná většina z 1,2 miliónu obyvatel hlavního města. Jde o oblast orograficky i topograficky členitou, pro kterou jsou charakteristické časté inverzní stavy včetně ranních radiačních inverzí, oblast, ve které se v průběhu posledních let významně změnila struktura emisních zdrojů.

Použitý postup bodového měření za účelem plošného zmapování území města Prahy vychází z “Technických předpisů pro kontrolu kvality ovzduší” (TA LUFT - Technische Anleitung zu Reinhaltung der Luft) a je ve světě běžně používán - metodika převodu datových souborů získaných na jednotlivých měřicích místech do “plochy” byla v roce 1992 zpracována ve Státním zdravotním ústavu.

Základním použitým principem pro zjištění míst, ve kterých byla měřena kvalita ovzduší, bylo proložení pravoúhlého souřadnicového systému mapou Prahy ve směru orientace S-J a Z-V. V sestrojeném pravoúhlém souřadnicovém systému tak vznikly průsečíky vyznačující měřicí místa. Pro reálnost zvládnutí měření byla jako optimální zvolena vzdálenost průsečíků 2 km; potom hustota měřicích bodů každé jedné dílčí měřicí sítě činí 1 místo na 4 km². Tímto postupem bylo získáno rovnoměrné rozdělení měřicích míst, které má vzhledem k poloze zdrojů náhodný charakter a je dán předpoklad k objektivnímu měření imisních koncentrací sledovaných látek. Takto vzniklá síť byla rozdělena na čtyři dílčí vzájemně se překrývající sítě (tzv. meandrové pásy). Tento systém zaručil hlavní požadavek, kterým je náhodnost měření. Pro průběh celého systému měření je důležitým faktorem náhodnost určení počátečního bodu dílčích sítí (meandrových pásů) a po ukončení jednoho cyklu náhodnost změny počátečního bodu pro další cyklus měření. Náhodností je vyloučena systematická chyba způsobená možností cyklického charakteru výskytu (denní či týdenní cykly) škodlivin na určitém místě a v určitém čase. Použitý režim měření (všední dny mimo soboty a neděle) dále záměrně z hodnocení vyloučil lokální minima a maxima (maxima - sobota dopoledne a neděle odpoledne, minima sobota odpoledne a neděle dopoledne) plynoucí ze standardního týdenního cyklu (právě týden se ukazuje jako časový interval nejméně závislý na změnách klimatických podmínek a nejvíce postihující antropogenní vlivy).

Výše uvedený princip poskytl pilotní studii 120 průsečíků, tedy možných měřicích míst. Z tohoto počtu bylo vybráno 80 reálně použitelných měřicích míst, u kterých nelze předpokládat významné ovlivnění měřených hodnot lokálními podmínkami.

Měření v jednom pracovním týdnu bylo rozvrženo do čtyř dnů tak, že v jednom dni bylo provedeno čtyři až pět půlhodinových měření jedné dílčí sítě. V průběhu týdne byly tedy měřeny všechny čtyři dílčí subsítě.

V každém měřicím bodě bylo provedeno 18 půlhodinových měření, to je tedy celkem 1440 30-ti minutových měření na celém území města Prahy. Počet byl stanoven jako minimálně potřebný pro základní statistické vyhodnocení.

Základní vyhodnocení představovalo převedení jednotlivých bodových měření do čtvercových ploch - po předchozím statistickém rozboru - a následné využití možností zpracování v Geografickém informačním systému. Pomocí nadstavbové aproximativní metody v GIS MapInfo byly údaje interpretovány ve formě izolinií. Výsledky jsou uvedeny na obrázcích.

Použitý statistický model i metodika měření samozřejmě vedou k určité aproximaci skutečného stavu, nemohou nahradit či zastoupit výsledky získávané dlouhodobým měřením na stacionárních stanicích. Je možno i diskutovat o reprezentativnosti výsledků získaných v čtvercové síti o hraně dvou kilometrů. Přesto realizovaná studie potvrdila změny v kvalitě venkovního ovzduší, mezi které lze zařadit až razantní pokles imisních charakteristik oxidu siřičitého. Dále umožnila sledovat imisní hodnoty těch látek, které lze na základě pouhých údajů z měřicích stanic velmi obtížně hodnotit plošně (jedná se vždy o určitou aproximaci) či pomocí používaných emisních modelů (oxid uhelnatý, ozon, NO, NO₂, NO_x) a stanovit jejich poměr v jednotlivých lokalitách. Zároveň byl potvrzen vzrůstající význam znečištění ovzduší automobilovou dopravou.

Jedním z možných způsobů hodnocení celkového stavu ovzduší v hlavním městě Praze je použití Indexu kvality ovzduší (metodika vypracovaná SZÚ pro potřeby projektu Monitorování venkovního ovzduší ve vztahu ke zdravotnímu stavu obyvatelstva), který převádí měřené imisní koncentrace pomocí vztahu k stanoveným imisním limitům na bezrozměrný parametr. Získané číslo kvantifikuje kvalitu ovzduší a následně umožňuje stav ovzduší vyjádřit pomocí šesti tříd, od ovzduší čistého - první třída, do ovzduší zdraví škodlivého - třída šestá. Z výsledků uvedených na posledním obrázku je zřejmé, že ovzduší v Praze lze charakterizovat v rozsahu od vyhovujícího ovzduší (druhá třída) přes mírně znečištěné po znečištěné ovzduší (čtvrtá třída).

Práce na uvedené studii SZÚ na území Prahy pokračují a jsou orientovány mj. na:

• určení vztahu mezi měřenými lokalitami a výsledky získávanými v síti stacionárních stanic provozovaných v Praze hygienickou službou a     ČHMÚ

• vytipování imisně silně zatížených míst jako podkladů pro další fáze měření ve vybraných lokalitách. Zde je již předpokládáno i měření vybraných základních organických látek (VOC).

  Rozdělení bodů mobilních měření SZÚ podle trasy

     Oxid siřičitý - SO₂ - průměrné hodnoty koncentrací vyhodnocené za období 5/94 - 5/96