Jste zde

Kvalita vzduchu v uzavřených místnostech - 5. Co jsou PM částice?

I když to přímo nejsou chemicky definované látky, přesto jsou tzv. polétavé prachové částice PM v mnoha případech součástí měření kvality vzduchu, a to nejen venkovního, ale i tohoto vnitřního v místnostech. Proč je tak důležité sledovat jejich koncentraci?

V prvním díle seriálu o kvalitě vzduchu v uzavřených místnostech (Kvalita vzduchu v uzavřených místnostech - 1. Co sledovat a měřit ?) jsme si představili základních několik látek, které se dle světové zdravotnické organizace WHO z pohledu kvality vzduchu nejvíce podílejí na jeho znečištění a tedy i na zdraví lidí, které ho dýchají, a které je tedy vhodné měřit a sledovat.

Nicméně je tu ještě i několik dalších "znečišťovatelů", kteří jsou neméně nebezpeční a i když jsou častěji spojovány s venkovním prostředím, mohou se také vyskytovat i v místnostech. A ty si postupně představíme v dalších dílech i se způsoby jejich měření. Aktuálně jsou na řadě PM částice.

Co jsou PM částice?

PM je zkratka z anglického "Particulate Matter", tedy v překladu "tuhé částice". Nicméně běžněji se setkáte s pojmenováním "polétavý prach". Jde o malé částečky pevných látek, nezávisle na jejich chemickém složení, které znečišťují venkovní i vnitřní ovzduší tím, že se vdechují do těla se vdechujícím vzduchem. Odborně řečeno to jsou mikročástice o velikosti několika mikrometrů (µm) snadno volně unášené vzduchem.

Určité množství prachových částic v atmosféře je přirozené, problém nastává v okamžiku, kdy se jejich množství neúměrně zvyšuje. Navíc čím menší průměr částice má, tím déle zůstává v ovzduší a také se snadněji přenáší na větší vzdálenosti. A i když polétavý prach vzniká i přirozenou cestou (při vulkanické činnosti, požárech, erozi, nebo z mořské vody), v Evropě je to primárně produkt lidské činnosti. A to nejen jako odpad spalovacích procesů, tavení rud, těžby, průmyslového jemného opracování materiálů, otěru kotoučových brzd při brzdění, apod., ale také i z půdy zbavené vegetačního krytu, což je na území Evropy ve většině případů opět důsledek činnosti člověka.

Zdrojem prachových částic je jakákoliv těžba, spalování, obdělávání půdy, obrábění a zpracování kovů, stavebnictví apod.

Kategorie PM částic

Pro potřeby měření se celosvětově ustanovily tří hlavní kategorie PM částic podle jejich velikosti:

  • PM10 - hrubé částice prachu o aerodynamickém průměru  menším nebo rovném 10 mikrometrů (někdy se udává 2,5 až 10 mikrometrů) ,
  • PM2.5 - jemné částice prachu o aerodynamickém průměru menším nebo rovném 2,5 mikrometrů (někdy se udává 1,0 až 2,5 mikrometrů),
  • PM1 - velmi jemné částice prachu o aerodynamickém průměru menším nebo rovném 1 mikrometr (někdy se udává 0,3 až 1,0 mikrometrů).

Toto rozdělení bylo zvoleno s ohledem vlivu působení na lidský organismus (zdraví) a všeobecně jsou nejvíce měřené a známé první dvě. Zatímco částice velikosti do 10 µm jsou zachyceny v horních cestách dýchacích, ty menší již pronikají i do dolních dýchacích cest. Tedy částice PM10 jsou méně škodlivé, než částice PM2.5 , kterým naše dýchací ústrojí nestaví do cesty žádné zábrany. Vůbec nejnebezpečnější jsou pak částice výrazně menší než 2,5 µm (někdy označované jako PM1,tedy menší než 1 µm), protože se mohou snadno dostávat až do plicních sklípků. V případě nanočástic (menší než 0,5 µm = PM0.5) pak již můžeme hovořit o pronikání až do krevního řečiště a ovlivňují tak přímo jednotlivé orgány.  V případě částic PM10 při krátkodobé expozici dochází k podráždění dýchacích cest a častějším infekcím, při dlouhodobé pak k rozvoji vážných onemocnění dýchacích cest.

Příklad porovnání velikosti částic PM10 a PM2.5  se vlasem (obr. vlevo) a ukázka hloubky pronikání PM10 , PM2.5 a PM1 částic do organizmu.  

Částice PM10 jsou tvořeny komplexní směsí mnoha různých druhů látek včetně sazí (uhlíku), částic síranů, kovů a anorganických solí jako je i mořská sůl. PM10 se prakticky mohou uvolňovat z jakýchkoliv třecích ploch. Významný zdrojem je i tzv. sekundární prašnost, zvíření již usazeného prachu (těžba, doprava, stavebnictví). Částice o velikosti 5 až 10 µm se v ovzduší mohou pohybovat i několik dní, částice prachu o velikosti menší než 5 µm mohou být přenášeny ve vzduchu i roky.

Další negativní vlastností polétavého prachu je fakt, že na jeho částice se vážou těkavé organické látky (VOC), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) a těžké kovy, které pak v organismu působí dále toxicky. Polétavý prach tak nepůsobí jen na plíce, ale může zprostředkovaně pomocí přenášených VOC látek působit i na jiné orgány. Primárně může způsobovat / zhoršovat kardiovaskulární onemocnění a choroby dýchacích cest. Nicméně v důsledku navázaných těkavých látek může způsobovat i rakovinu.

Grafy ukazují, jakým způsobem se přenášejí poletavé prachové částice: částice o velikosti 2,5 až 10 µm se přenášejí hlavně jako prach (dust), částice o velikosti 0,5 až 2,5 µm převážně ve formě zkondenzovaných kapiček (droplets).

Proč měřit koncentraci PM částic v místnostech?

Všeobecně běžnější je koncentraci prachových částic v ovzduší měřit venku. Primárně se používá měření v okolí silnic s intenzivní dopravou, ve venkovních prostorách měst a pak uvnitř nebo v okolí průmyslových areálů, povrchový lomů a dolů, cementáren a podobných oblastech, zda nedochází k nadměrnému znečišťování prostředí. Samostatnou kapitolou s velmi pečlivým trvalým měřením jsou pak spalovny a uhelné elektrárny.

Nicméně i v "uzavřených" místnostech má měření prachových PM částic své opodstatnění, ne-li je dokonce důležitější než venku. Jde o to, že i běžná místnost domácnosti či kanceláře není zcela uzavřená (až na supermoderní budovy větrané jen klimatizací přes jemné prachové filtry, které je umí ze vzduchu odstranit) a zvláště obyvatelé s byty a domy okolo hlavních silničních tahů nebo v blízkosti průmyslových areálů jsou nebezpečí nadměrného prachu vystaveni prakticky neustále prostřednictvím větrání. Navíc se k tomu mohou připojit i zdroje generující PM částice přímo provozem v místnostech. V domácnostech například takovým "kvalitním" zdrojem PM10 mohou být krby, kamna, svíčky, laky na vlasy, nebo i hořící plynový vařič. Ve výrobních uzavřených prostorách, jako jsou např. montážní a obráběcí haly, pak velmi vydatnými zdroji PM částic mohou být prakticky jakékoliv obrušovací, jemné řezací nebo svařovací práce.   

Limity koncentrací PM částic v ČR a ve světě

Základní v ČR povolené imisní limity na PM prachové částice (tj. hodnoty nejvýše přípustné úrovně znečištění ovzduší vyjádřená v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu při normální teplotě a tlaku) definuje zákon o ochraně ovzduší č. 201/2012 Sb.:

  • PM10 : 50 µg.m-3/24 hod. (smí být překročen max. 35-krát za rok) a 40 µg.m-3/rok (průměr).
  • PM2.5 : 25 μm.m-3/24 hod. a 12 µg.m-3/rok (průměr).

Vyhláška č. 6/2003 Sb. stanovující hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb pak definuje následující "Limitní koncentrace chemických ukazatelů ve vnitřním prostředí staveb":

  • frakce prachu PM10 (prachové částice s převládající velikostí částic o průměru 10 μm, které projdou speciálním selektivním filtrem s 50% účinností): 150 μg·m-3
  • frakce prachu PM2,5 (prachové částice s převládající velikostí částic o průměru 2,5 μm, které projdou speciálním selektivním filtrem s 50% účinností) : 80 μg·m-3

Z pohledu snadné identifikace kvality ovzduší se pak z celosvětového pohledu snaží zavádět tzv. Indexy kvality vzduchu AQI (z anglického Air Quality Indicator), které však bohužel každá země světa definuje různě a to jak rozsahem limitů jednotlivých kategorií, tak jejích barevným označením.

Asi obecně nejznámější je AQI index EPA agentury Spojených států amerických (U.S. Environmental Protection Agency), která vydala standard pro přijatelnou koncentraci částic PM10 a PM2.5 jako „National Ambient Air Quality Standard (NAAQS) for Particulate Matter“:

V EU se nejdříve po vzoru amerického AQI od roku 2006 využíval tzv. CAQI index (Common Information to European Air), přičemž však v roce 2017 byl EU zaveden nový index EAQI, který je svým hodnocením již více podobný právě americkému indexu AQI.

Nakonec bych zde zmínil 4 limity / kategorie pro PM10 a PM2.5 světové zdravotnické organizace WHO, která je však definuje jako vliv denní a roční koncentrace k pravděpodobnosti poškození zdraví / onemocnění:

 

Závěr 5.dílu

S postupem času se vlivu prachových částic na zdraví člověka přisuzuje stále větší důležitost, což je mimo jiné i patrné v oněch stále se zvyšujících požadavcích na čistotu automobilové dopravy ve městech a afér okolo naftových motorů, které při špatném spalování právě mnoho PM10 a PM2.5 částic vytvářejí.

Problém je zvláště to, že mikroprachové částice se mohou snadno přenášet vzduchem i na mnoho desítek i stovek kilometrů a tělo se proti nim neumí moc bránit. Navíc mohou škodit dvakrát, kdy jednat poškozují dýchací cesty, ale protože mohou na sobě "nalepené" přenášet i další cizí látky, mohou nepřímo škodit i dalším částem těla.

V příštím 6. díle se podíváme na to, jak se koncentrace PM částic měří a jaké jsou na trhu pro to k dispozici senzory a zařízení. 

Odkazy:

Hodnocení článku: