S každým nádechem

Atmosféra je plynný obal naší planety, který tvoří několik vrstev s různou hustotou plynů. Nejtenčí a nejnižší (přízemní) vrstva se nazývá troposféra. V ní žijí rostliny i živočichové a dochází k povětrnostním jevům. Na pólech dosahuje mocnosti 7 km, na rovníku pak 17 km.

Stejně jako jiné vrstvy atmosféry je i troposféra dynamická. Hustota vzduchu a jeho chemické složení se mění v závislosti na nadmořské výšce. Vzduch neustále proudí kolem planety, přes oceány i rozsáhlá pevninská území. Vítr může zanést malé organismy, včetně bakterií, virů, semen a invazivních druhů, do nových lokalit.

Vzduch je složen z ...

Suchý vzduch je složen přibližně ze 78 % dusíku, 21 % kyslíku a 1 % argonu. Vzduch obsahuje i vodní páru, jež tvoří 0,1 % až 4 % troposféry. Teplý vzduch obsahuje obvykle více vodní páry než vzduch studený.

Vzduch obsahuje ale i velmi malá množství dalších plynů, které se nazývají stopové plyny a k nimž patří například oxid uhličitý a metan. Koncentrace těchto plynů s malým podílem v atmosféře se obvykle měří v miliontinách (ppm). Například koncentrace oxidu uhličitého, jednoho z nejdůležitějších a nejrozšířenějších stopových plynů v atmosféře, byla v roce 2011 odhadnuta přibližně na 391 ppm neboli 0,0391 % (ukazatel koncentrací v atmosféře EEA).

Z přírodních zdrojů i zdrojů podmíněných činností člověka se do atmosféry uvolňují také tisíce dalších plynů a částic (včetně sazí a kovů).

Složení vzduchu v troposféře se neustále mění. Některé látky jsou velmi reaktivní, dochází u nich tedy často k vzájemnému působení s jinými látkami, s nimiž pak vytvářejí látky nové. V takovém případě vznikají „sekundární“ znečišťující látky, jež mají negativní vliv na lidské zdraví i životní prostředí. Katalyzátorem, který spouští či usnadňuje procesy chemické reakce, bývá teplo, a to i teplo ze slunečního záření.

(c) Stephen Mynhardt, ImaginAIR/EEA

Co znamená znečištění ovzduší

Ne všechny látky v ovzduší jsou považovány za látky znečišťující. Znečištěným ovzduším obvykle rozumíme skutečnost, že se některé znečišťující látky v atmosféře vyskytují v takovém množství, které nepříznivě ovlivňuje lidské zdraví, životní prostřední a kulturní dědictví (stavby, památníky či materiály, které je tvoří). V právních předpisech se uvažuje pouze znečištění ze zdrojů podmíněných činností člověka, ale v jiných kontextech je lze vymezit obecněji.

Ne všechny látky, které znečišťují ovzduší, pocházejí z lidské činnosti. Tyto látky se do atmosféry uvolňují i během celé řady přírodních jevů, jako jsou sopečné erupce, lesní požáry či písečné bouře. Částice prachu se v závislosti na povětrnostních podmínkách mohou přenášet na velké vzdálenosti. Jakmile se tyto látky dostanou do atmosféry, bez ohledu na to, zda pocházejí z lidské činnosti nebo z přírodních zdrojů, mohou se účastnit chemických reakcí a podílet se na znečištění ovzduší. Jasné nebe a dobrá viditelnost neznamenají nutně, že je ovzduší čisté.

I když jsme v posledních desetiletích zaznamenali značné úspěchy, znečištěné ovzduší v Evropě i nadále škodí lidskému zdraví a životnímu prostředí. Závažná rizika pro zdraví evropských občanů představuje zejména znečištění způsobené suspendovanými částicemi a ozonem, neboť má vliv na kvalitu života a snižuje střední délku života. Různé znečišťující látky však pocházejí z rozdílných zdrojů a mají různé dopady. Podívejme se podrobně na nejdůležitější látky, které ovzduší znečišťují.

Drobné částice rozptýlené v ovzduší

Látkou znečišťující ovzduší, která nejvíce poškozuje zdraví evropských občanů, jsou suspendované částice. Představme si je jako částečky, které jsou tak lehké, že se ve vzduchu vznášejí. Některé jsou dokonce tak malé (jedna třicetina až jedna pětina průměru lidského vlasu), že podobně jako kyslík pronikají nejen hluboko do plic, ale i do krevního oběhu.

Některé suspendované částice se uvolňují přímo do atmosféry. Jiné vznikají v důsledku chemických reakcí, jichž se účastní plynné prekurzory, konkrétně oxid siřičitý, oxidy dusíku, amoniak a nestálé organické sloučeniny.

Tyto částice mohou být tvořeny různými chemickými složkami a jejich vliv na lidské zdraví a životní prostředí se odvíjí od jejich složení. Jejich součástí mohou být i některé těžké kovy, například arzen, kadmium, rtuť a nikl.

Z nedávné studie Světové zdravotnické organizace (WHO) vyplývá, že znečištění způsobené suspendovanými částicemi (PM2,5, tj. částicemi o průměru nejvýše 2,5 mikrometru) by pro lidské zdraví mohlo představovat ještě větší hrozbu, než se původně předpokládalo. Podle dokumentu „Posouzení důkazů o zdravotních aspektech znečištění ovzduší“, který vydala Světová zdravotnická organizace, může dlouhodobá expozice jemným částicím vyvolat arteriosklerózu, negativně ovlivnit vývoj plodu a způsobit v dětském věku onemocnění dýchacích cest. Ve studii se rovněž uvádí možná souvislost s rozvojem nervového systému, kognitivními funkcemi a cukrovkou a opět se potvrzuje příčinná souvislost mezi jemnými částicemi a úmrtím z kardiovaskulárních a respiračních příčin.

V závislosti na svém chemickém složení mohou suspendované částice ovlivňovat i celosvětové klima, a to tím, že planetu buď oteplují, nebo ochlazují. Například černý uhlík, obvyklá složka sazí, kterou v jemných částicích (o průměru menším než 2,5 mikrometru) nacházíme nejčastěji, vzniká jako produkt nedokonalého spalování paliv, a to jak paliv fosilních, tak i dřeva. V městských oblastech se emise černého uhlíku uvolňují nejčastěji ze silniční dopravy, zejména z naftových motorů. Černý uhlík obsažený v částicích má vliv nejen na lidské zdraví, ale přispívá také ke změně klimatu, neboť pohlcuje teplo ze slunečního záření a ohřívá atmosféru.

(c) Andrzej Bochenski, ImaginAIR/EEA

Ozon: Když se sloučí tři atomy kyslíku

Ozon je zvláštní a vysoce reaktivní forma kyslíku, která se skládá ze tří atomů kyslíku. Ve stratosféře, jedné z výše položených vrstev atmosféry, nás ozon chrání před nebezpečným ultrafialovým zářením dopadajícím ze Slunce na Zemi. Avšak v nejnižší vrstvě atmosféry, v troposféře, je naopak závažnou znečišťující látkou, která má vliv na lidské zdraví i životní prostředí.

Přízemní ozon vzniká v důsledku složitých chemických reakcí plynných prekurzorů, jako jsou oxidy dusíku a nestálé organické sloučeniny neobsahující metan. Na jeho vzniku se však podílí rovněž metan a oxid uhelnatý.

Ozon je silný a agresivní. Jeho vysoké koncentrace způsobují korozi materiálů a poškozují stavby i živé tkáně. U rostlin ozon omezuje schopnost fotosyntézy a brání pohlcování oxidu uhličitého. Zhoršuje jejich reprodukci a růst, v důsledku čehož dochází k nižším výnosům plodin a pomalejšímu růstu lesů. V lidském těle může vyvolat zápal plic a zánět průdušek.

Vystavíme-li se ozonu, brání se naše tělo jeho pronikání do plic — podvědomě snižuje množství kyslíku, které vdechujeme. Vdechujeme-li však méně kyslíku, namáháme tím více své srdce. Pro lidi s kardiovaskulárním nebo respiračním onemocněním, jako je astma, tak mohou být období s vysokými koncentracemi ozonu vysilující či dokonce smrtelná.

Co se ve vzduchu dále vyskytuje?

Ozon a suspendované částice nejsou jedinými znečišťujícími látkami, které nás v Evropě znepokojují. Vozidla, nákladní automobily, elektrárny a jiná průmyslová zařízení využívají nějakou formu paliv, která spalují, aby získala energii.

Při spalování se obvykle mění forma celé řady látek, včetně dusíku, jehož se v atmosféře vyskytuje nejvíce. Při jeho reakci s kyslíkem vznikají oxidy dusíku (včetně oxidu dusičitého NO2), s atomy vodíku pak čpavek (NH3), což je další látka znečišťující ovzduší, která má závažné účinky na lidské zdraví a životní prostředí.

Při spalování se uvolňuje celá řada nejrůznějších znečišťujících látek, od oxidu siřičitého a benzenu po oxid uhelnatý a těžké kovy. Některé působí na lidské zdraví krátkodobě. Jiné, například některé těžké kovy a perzistentní organické znečišťující látky, se v životním prostředí hromadí, dostávají se do potravinového řetězce a v konečném důsledku do našich jídel.

Jiné látky, například benzen, mohou v případě, že jsme jim dlouhodobě vystaveni, poškodit genetický materiál uložený v buňkách či způsobit rakovinu. Benzen se používá jako přísada do benzinu, a v důsledku toho pochází 80 % benzenu, který se v Evropě uvolňuje do atmosféry, ze spalování paliv v automobilech.

Další známou karcinogenní látkou je benzo(a)pyren, který se uvolňuje především ze spalování dřeva nebo uhlí v krbových kamnech v obytných prostorách. Jeho dalším zdrojem jsou výfukové plyny, zejména z vozidel s naftovým motorem. Kromě toho, že způsobuje rakovinu, dráždí také oči, nos, krk a průdušky. Obvykle se vyskytuje v jemných částicích.

Měření dopadů na lidské zdraví

Ačkoli má znečištěné ovzduší vliv na každého jedince, není jeho rozsah pokaždé stejný, ani k němu nedochází vždy stejným způsobem. Více lidí je znečištění vystaveno v městských oblastech, kde je vyšší hustota zalidnění. Některé skupiny obyvatel jsou zranitelnější, například osoby s kardiovaskulárním či respiračním onemocněním, s chronickým či alergickým onemocněním dýchacích cest, starší osoby a děti.

„Znečištěné ovzduší má stejný dopad na obyvatele rozvinutých i rozvojových zemí,“ říká Marie-Eve Héroux z regionálního úřadu pro Evropu Světové zdravotnické organizace. „Dokonce i v Evropě je dosud vysoký podíl obyvatel vystaven úrovním, které překračují doporučené limity.“

Není snadné určit celkový rozsah škod na lidském zdraví a životním prostředí způsobených znečištěným ovzduším. Existuje však celá řada studií o různých odvětvích nebo zdrojích znečištění.

Podle projektu Aphekom, který spolufinancuje Evropská komise, se v důsledku znečištěného ovzduší v Evropě zkracuje střední délka života přibližně o 8,6 měsíců.

K odhadu nákladů na znečištěné ovzduší lze využít některých ekonomických modelů. Ty běžně zohledňují náklady na zdraví (pokles produktivity, dodatečné výdaje na zdravotní péči atd.) i výdaje související s nižšími výnosy plodin a škodami na některých materiálech. Nezahrnují však veškeré výdaje společnosti spojené se znečištěným ovzduším.

Přestože odhady nezahrnují všechny náklady, naznačují rozsah škod. Téměř 10 000 průmyslových zařízení v celé Evropě předává informace o množství nejrůznějších znečišťujících látek, které uvolňují do atmosféry, do Evropského registru úniků a přenosů znečišťujících látek (E-PRTR). Na základě těchto veřejně přístupných údajů EEA odhadla, že výdaje za znečištění ovzduší, způsobené 10 000 největšími zařízeními v Evropě, v roce 2009 činily 102 až 169 miliard EUR. Důležité je zjištění, že za polovinu celkových nákladů na škody nese odpovědnost pouze 191 zařízení.

Další dostupné studie uvádějí případné přínosy zlepšení kvality ovzduší. Z prognóz studie Aphekom například vyplývá, že snížení průměrných ročních hodnot jemných prachových částic na úrovně doporučované Světovou zdravotnickou organizací by mělo konkrétní přínos z hlediska střední délky života. Předpokládá se, že v případě splnění tohoto cíle by se střední délka života osob žijících v Bukurešti prodloužila o 22 měsíců, v Budapešti o 19 měsíců, v Malaze o 2 měsíce a v Dublinu o necelé dva týdny.

Účinky dusíku na životní prostředí

Znečištění ovzduší má vliv nejen na lidské zdraví. Různé znečišťující látky mají různý dopad na celou řadu ekosystémů. Přebytky dusíku však představují zvláštní rizika.

Dusík je jednou z klíčových živin vyskytujících se v životním prostředí, kterou rostliny potřebují ke svému zdravému růstu a přežití. Rozpouští se ve vodě, kterou rostliny vstřebávají svým kořenovým systémem. Protože rostliny spotřebovávají obrovské množství dusíku a čerpají jej i z půdy, používají zemědělci a zahrádkáři ke zvýšení produkce obvykle hnojiva, aby půdě dodali živiny, včetně dusíku.

Dusík v ovzduší má podobný účinek. Ukládá-li se ve vodě či v půdě, může být jeho dodatečné množství ku prospěchu některých druhů žijících v ekosystémech, kde jsou omezené zdroje živin, například v takzvaných „citlivých ekosystémech“ s výskytem ojedinělé fauny a flóry. Přebytky dusíku v těchto ekosystémech mohou zcela narušit rovnováhu druhů a způsobit ztrátu biologické rozmanitosti v dané oblasti. Ve sladkovodních a pobřežních systémech mohou rovněž přispět k šíření vodního květu.

Reakce ekosystému spočívající v nadměrném ukládání dusíku se nazývá eutrofizace. Za poslední dvě desetiletí se rozsah oblastí s citlivými ekosystémy zasaženými eutrofizací v EU zmenšil pouze nepatrně. V současnosti se předpokládá, že eutrofizací je ohrožena téměř polovina celého území s citlivými ekosystémy.

Dusíkaté sloučeniny se rovněž podílejí na okyselování sladkých vod či lesních půd, a mají tedy vliv na druhy závislé na těchto ekosystémech. Podobně jako v případě eutrofizace se vytvářejí nové životní podmínky, které mohou být ku prospěchu některých druhů a ke škodě jiných.

Evropské unii se podařilo výrazně omezit počet oblastí s citlivými ekosystémy, které jsou zasaženy okyselováním, a to především díky značnému omezení emisí oxidu siřičitého. S problémem okyselování se potýká pouze několik problematických oblastí v EU, zejména v Nizozemsku a Německu.

(c) Leona Matoušková, ImaginAIR/EEA

"Chráněná krajinná oblast Jizerské hory se nachází na severu České republiky v oblasti, která si z důvodu silného znečištění ovzduší v minulosti vysloužila nechvalné přízvisko „černý trojúhelník."
Leona Matoušková, Česká republika

Znečištění nezná hranice

Ačkoli jsou dopady znečištění ovzduší na lidské zdraví nebo životní prostředí v některých oblastech a zemích závažnější než v jiných, jedná se o celosvětový problém.

Globální cirkulace atmosféry způsobuje, že se látky znečišťující ovzduší pohybují kolem celého světa. Látky a jejich prekurzory vyskytující se v Evropě se do ovzduší uvolňují zčásti v Asii a Severní Americe. Obdobně se tyto látky uvolňované do ovzduší v Evropě částečně přenášejí do jiných regionů a na jiné kontinenty.

K témuž dochází i v menším měřítku. Na kvalitu ovzduší v městských oblastech má obvykle vliv kvalita ovzduší okolních venkovských oblastí a naopak.

„Dýcháme neustále a jsme vystaveni znečištěnému ovzduší — jak doma, tak na ulici,“ říká Erik Lebret z nizozemského Národního ústavu pro zdraví a životní prostředí (RIVM). „Kamkoli jdeme, dýcháme vzduch, který je znečištěn nejrůznějšími látkami, jejichž koncentrace dosahují takových hodnot, že můžeme někdy očekávat nepříznivé účinky na zdraví. Neexistuje bohužel žádné místo, kde bychom mohli dýchat pouze čistý vzduch.“

Více informací

• Technická zpráva EEA č. 15/2011: ‘Revealing the costs of air pollution from industrial facilities in Europe’
• Světová zdravotnická organizace — Znečištění ovzduší a dopady na lidské zdraví a studie Aphekom