Prehľad súčasného stavu problematiky
Pojem smog označuje veľmi rôznorodú zmes škodlivých látok v ovzduší, ktorá sa tvorí nad veľkomestami alebo priemyselnými centrami za určitých podmienok, akými sú vhodný reliéf krajiny (kotlina), hmla, bezvetrie, vysoká relatívna vlhkosť a teplotná inverzia. Spomenuté podmienky znemožňujú rozptyl škodlivín. Najvýraznejšie sa na vzniku smogu podieľajú priemyselne exhaláty, výfukové plyny motorových vozidiel a produkty ich vzájomných reakcii. V mestách a priemyselných oblastiach znečistenia teda vzniká kombináciou spaľovacích procesov a klimatických faktorov jav nazývaný smog (z anglických slov „smoke“ = dym a „fog“ = hmla). [1]
Vo všeobecnosti rozoznávame tieto formy smogu:
a) zimný (londýnsky), známy tiež ako redukčný
b) letný (losangelský), označovaný tiež ako fotooxidačný
c) zmiešaný (priemyselný) smog.
Zimný (londýnsky) smog je pomenovaný podľa situácii, ktoré sa objavovali v Londýne už od 18. a 19. storočia. Táto forma smogu vzniká v hmlistých dňoch alebo pri teplotných inverziách (keď sa studená vrstva vzduchu drží pri zemi a teplejšia vrstva je nad ňou) pri spaľovaní pevných palív s vysokým obsahom popolčeka a síry, za spoluúčasti sadzí, dymu a nedokonale zoxidovaných organických látok. Je zložený z jemných čiastočiek popolčeka a sadzí (tzv. prašný aerosól) s obsahom SO2 a CO. Podľa prítomnosti oboch uvedených plynných škodlivín s redukčnými vlastnosťami sa zimný smog označuje aj ako redukčný smog. Smog tohto typu zapríčinil v Londýne v rokoch 1952 a 1962 smrť niekoľkých tisícov ľudí a poškodenie zdravia ďalším tisícom. Pravé tieto a ďalšie ekologické katastrofy viedli k realizácii opatrení proti znečisťovaniu ovzdušia. Vďaka účinným zásahom sa londýnske ovzdušie výrazné zlepšilo. [1]
„Smog ma preukázateľný vplyv na zhoršenie zdravotného stavu obyvateľov, najmä na vyšší výskyt bronchitídy, astmy a ďalších dýchacích ťažkosti, ako aj na zvýšení úmrtnosti. „Londýnsky“ smog sa bude v zimných obdobiach vyskytovať nielen vo väčších mestách, ale aj v malých dedinách dovtedy, pokým sa bude na kúrenie používať tuhe palivo.“ [1]
Za intenzívneho slnečného svitu pôsobí UV žiarenie na splodiny zo spaľovacích motorov, predovšetkým na NOx, CO a uhľovodíky, pričom vzniká letný (losangeleský) smog. Vytvára sa ozón, ktorý sa zúčastňuje zložitých fotooxidačných reakcii, ktorých produktom sú aldehydy, kyselina dusičná, peroxidy a mnoho iných látok. Takto vznikne zmes, ktorá dráždi očne rohovky a spojivky, sliznice dýchacích ciest a zhoršuje pľúcne funkcie. Pri rastlinách znižuje ich produkciu a poškodzuje aj umelecké pamiatky. Po prvýkrát bol letný smog zaznamenaný a študovaný v Los Angeles, preto sa označuje aj týmto mestom. Síce sa vyskytuje predovšetkým v letnom období, ale môže vznikať aj počas teplých jesenných a jarných dni. Keďže ma vysoký obsah peroxidov a ozónu so silnými oxidačnými účinkami a keďže ma slnečné žiarenie významnú účasť pri reakciách v ovzduší, označuje sa aj ako fotooxidačný smog. Podmienkou vzniku fotochemického smogu je teda prítomnosť NOx (NO + NO2 z emisii výfukových plynov), rôznych uhľovodíkov a intenzívneho slnečného žiarenia. Prchavé organické latky (z angl. „Volatile Organic Compounds = VOC“) vytvárajú v reťazových reakciách najmä O3, aldehydy, NO2, PM10, PM2,5 (tuhe aerosólové častice s priemerom 10 alebo 2,5 μm), ako aj sekundárne produkty (vysoko toxický peroxyacetylnitrat PAN, zlúčeninu štruktúrneho vzorca CH3C(O)OONO2, kyselinu dusičnú, formaldehyd HCH=O, kyselinu mravčiu HCOOH), takže výslednú sumárnu reakciu fotochemického
smogu možno napišať (1) :
Fotochemicky smog klesá po západe slnka, ale jeho toxické produkty (hlavne O3 a PAN), ktoré sú v špinavej disperznej mase vznášajúcej sa nad mestom, sú transportované vetrom do vzdialených pôvodne čistých oblasti, kde následné dochádza k znečisteniu životného prostredia a poškodzovaniu rastlín tzv. rastlinným morom. Popri fytotoxicite boli pre PAN dokázané aj mutagénne účinky. Charakteristické škodlivé symptómy fotochemického smogu sú známe viac ako 50 rokov, ale samotná toxická zlúčenina PAN bola identifikovaná oveľa neskôr. Nedávno sa zistilo, že PAN slúži aj ako redistribútor reaktívnych NOx do vzdialených oblasti. V nižšej troposfére je vzdialenosť transportu PAN limitovaná jeho tepelnou stabilitou, vo vyššej troposfére približne okolo 7 km je preväzujúcou reakciou rozkladu PAN fotolýza, ktorej produkty vznikajú v závislosti od vlnovej dĺžky žiarenia (2 – 4):
Nasleduje fotolýza nitrátového radikálu NO3‘ (5) a rozklad CH3C(O)O‘
radikálu (6):
Zistilo sa, že pomer NO/NO2 je ovplyvňovaný fotolýzou PAN len do malej miery. Kľúčovou reakciou PAN v smogových oblastiach však zostava jeho homolytické rovnovážne štiepenie na reaktívne radikály (7):
Taktiež je známe, že PAN urýchľuje vznik fotochemického smogu najmä vďaka svojmu radikálovému rozkladu, ktorý je uvedený v rovnici (7). [1]
Okrem uvedených dvoch základných foriem smogu často vznikajú aj rôzne zmiešane typy, tzv. priemyselný smog, ktorý sa vyskytuje v priemyselných centrách s veľkým množstvom priemyselných a dopravných exhalátov. V posledných rokoch sa produkcia oxidov síry znížila, avšak neustále využívanie uhlia s obsahom síry v lokálnych kúreniach v menších mestách a dedinách spolu s príspevkom tepelných elektrárni môžu i v budúcnosti spôsobovať výskyt zimného smogu na území našej republiky. [1]
Známe možnosti riešenia problému
K zlepšeniu súčasného stavu môžu prispieť modernejšie spaľovacie technológie, ako aj šetrenie energii a hľadanie alternatívnych zdrojov kúrenia a produkcie elektriny. Vysoký nárast automobilovej dopravy najmä od začiatku 90. rokov 20. Storočia spôsobuje v mestách častejší výskyt letného smogu spolu s nárastom koncentrácie škodlivín. Účinnou ochranou proti jeho vzniku je obmedzenie množstva automobilov využívaných v osobnej a nákladnej doprave a uprednostnenie či už hromadnej dopravy v mestách (električky, trolejbusy), či mimo mesta na väčšiu vzdialenosť (železnice). [1]
Navrhovaný spôsob riešenia problému
Na Slovensku narastá domáce smogové znečistenie, najmä pre individuálne využitie biomasy v zastaraných kotloch, ktoré nemajú ani meranie a ani dostatočné filtre. Tento problém sa však nachádza aj vo vyspelých štátoch, ako je napr. Nemecko. Preto je potrebné rýchlo nájsť a zaviesť- aj za cenu podpory zo strany štátu - moderné, úsporné a ekologicky nezávadné energetické zdroje, ktorým zjavne biomasa pre domáce použitie bez dôslednej kontroly kvality spaľovacích zariadení a samotného paliva nie je. [2]
Čo sa týka smogu vo veľkých mestách by som navrhoval opatrenia, ktoré sa už síce realizujú, ale v niektorých prípadoch (Peking) zrejme nie v dostatočnej miere ako napríklad zvyšovanie podielu verejnej dopravy , regulácia dopravy, budovanie sietí cyklotrás, prísne emisné kontroly, využitie nových technológii, ktoré obmedzujú vznik emisií ako aj inštaláciu filtrovacích zariadení, ktoré sú vo veľkej miere nápomocné v boji proti znečisteniu ovzdušia.
Ďalším možným riešením je zavádzanie elektromobilov a hybridov, ktoré by mohli situáciu s kvalitou ovzdušia v mestách zlepšiť, ale až z dlhodobého hľadiska. Aj pri masovej dostupnosti kvalitných a lacných elektromobilov potrvá obnova vozového parku desaťročia.
Zhodnotenie prínosu prípadnej realizácie riešenia
Prínos navrhnutých opatrení môžeme pozorovať už dnes, pretože mnohé z nich sú uvedené v praxi. Ako príklad by som uviedol Londýn kde k zlepšeniu situácie pomohla rozsiahla sieť cyklotrás a mýto pre automobily pri vjazde do centra. Ďalšie opatrenia ako napríklad výmena vozového parku za elektromobily prípadne hybridné vozidlá by situáciu určite zlepšila. Tu však treba myslieť aj na to, že enrgiu, ktorú by tieto vozidlá, konkrétne elektromobily spotrebovali je potrebné tiež niekde vyrobiť. Čo by mohlo mať za následok, že by sa problém znečistenia ovzdušia premiestnil z miesta spotreby do miesta výroby elektriny. Preto treba hľadať nové riešenia aj v oblasti výroby.
Situácia v Londýne v roku 2011
Záver
Záverom práce môžem konštatovať, že ciele stanovené v úvode práce som splnil. Práca popisuje problematiku smogu a taktiež prináša návrhy ako danú problematiku riešiť. V celosvetovom merítku môžeme sledovať trend, že vo vyspelých krajinách sa kvalita ovzdušia po aplikovaní spomínaných opatrení výrazne zlepšila a teda existuje cesta ako s týmto problémom bojovať. Problém však vzniká pri rýchlo rozvíjajúcich sa krajinách kde je zaznamenaný prudký rast obyvateľstva a s tým spojený dopyt po energii.
Tu je namieste zamyslenie sa nad správnosťou koncepcie rátajúcej s odstavením jadrových elektrární, ktorú po havárii v japonskej elektrárni Fukušima prijalo napríklad aj Nemecko. Bezpečnostná problematika jadrových elektrární je síce komplikovanou záležitosťou a s dlhodobým uložením, resp. spracovaním vyhoreného paliva je takisto spojený celý rad problémov, to však neznamená, že uhoľné elektrárne sú v poriadku. Štatistiky sú pritom neúprosné. Výroba energie v jadrových elektrárňach má na svedomí podstatne menej obetí, než konvenčné elektrárne spaľujúce uhlie, mazut, plyn, či biomasu. Tie mali podľa odhadov OECD na svedomí len v roku 2000 celosvetovo až 300 000 úmrtí. Ešte viac dopadov na životné prostredie majú spaľovacie motory automobilov. Jemné častice pochádzajúce z výfukov prenikajú do dýchacích ciest, kde môžu spôsobiť zdravotné problémy v srdcovo-pľúcnom systéme. Podľa odhadov štúdie Aphekom je možné pripísať 15 až 30% prípadov astmy u detí bývajúcich pozdĺž frekventovaných ciest vplyvom exhalátov z automobilovej dopravy. [3]
Neúnosná situácia v Pekingu
Použitá literatúra
[1] MOLNÁROVÁ, M. – ŠMELKOVÁ, M. – KRAMÁROVÁ, Z. Antropogénne vplyvy na atmosféru, hydrosféru a pedosféru.
Bratislava: Vydavateľstvo UK, 2011. 237 s. ISBN 978-80-223-3112-8
[2] Enviroportál [online]. Banská Bystrica, 28.11 2011 [cit 2014. 6.4 ]. Dostupné na internete:
< https://www.enviroportal.sk/clanok/environministerstvo-pripravuje-opatrenia-proti-smogu >.
[3] Techbox [online]. 25.7 2013 [cit 2014. 6.4 ]. Dostupné na internete:
< https://www.techbox.sk/auto/c8719/bez-smogu-dva-roky-zivota-navyse.html >.