spolupracující organizace

  

 

 

Charakteristika a popis chování v atmosféře

CHARAKTERISTIKA A POPIS CHOVÁNÍ V ATMOSFÉŘE

Zdrojem prachových částic je především spalování fosilních paliv. Prachové částice se dostávají do ovzduší rovněž při mnoha dalších činnostech (zemní práce, nedokonalá výroba např. stavebních hmot) i činností větru (zachycené částice půdy).
Pravděpodobně nejnebezpečnější škodlivinou ve vnějším ovzduší jsou aerosolové částice. Pozornost se zaměřuje zejména na částice nejmenší o průměru pod 10 mikronů, které se chovají podobně jako molekuly vzduchu a proto při dýchání snadno vnikají až do plic. (Větší částice jsou zachycovány v horních cestách dýchacích). Ovzduší českých měst a obcí je silně znečištěno právě těmito škodlivinami.
 

 

 

Z hlediska původu jde o částice organické i anorganické. Účinek prachových částic na organismus je závislý na složení, tvaru a velikosti částic, které ho tvoří. Větší částice (nad 100 µm) sedimentují velmi rychle a do dýchacích cest se prakticky nedostanou. Částice jejichž velikost je mezi 100 a 10 µm jsou většinou zachyceny v horních cestách dýchacích, částice menší než 10 µm pronikají do dolních partií dýchacích cest a bývají proto také nazývány thorakálními částicemi. Částečně jsou odstraňovány aktivitou ciliárního epitelu, částečně fagocytovány a ukládány v intersticiu a lymfatické tkáni. Prach tak zatěžuje samočistící mechanismy plic. Částice menší než 2,5 µm se dostávají až do plicních alveolů
a jsou někdy nazývány respirabilními částicemi. Částice submikronické jsou z velké části opět strhávány vydechovaným vzduchem a dostávají se ven z organismu.
 

Účinek prachu je závislý na složení částic, na rozpustnosti v tělních tekutinách a na biologické aktivitě. Význam mají prachové částice také jako nosič plynných znečištěnin, které jsou takto lépe transportovány do dolních partií dýchacích cest. Podle svého složení a adsorbovaných látek může mít prach účinky dráždivé, toxické fibrogenní i alergizující.
Polétavý a sedimentace schopný prach je totiž vzhledem ke svým fyzikálním vlastnostem (velký povrch často opatřen elektrickým nábojem atd.) v celé řadě případů ideálním nosičem (sorbentem) pro celou řadu speciálních polutantů s vysokým potenciálem rizikovosti. Nejenom, že prach samotný může býti složen z rizikové látky (prvek, sloučenina), ale právě schopnost vysoké míry koncentrovatelnosti dalších polutantů vyskytujících se v ovzduší
v aerosolech jako důsledek převážně antropogenní činnosti ne jeho povrchu, z něj tvoří často ideální nosič (vehikulum) toxicky významných škodlivin.
Prašný aerosol je ukazatelem znečištění ovzduší pevnými částicemi, které působí jako aktivní nosič pro nejrůznější částice včetně virů, těžkých kovů, pylů a podobně. Jeho jemná frakce nepřesahující 10µm se vdechováním aplikuje přímo do plicních alveol, označuje se jako frakce PM 10.

 

 

Polétavý prach (prašnost) je prakticky vždy významným polutantem zatěžujícím ovzduší.
A to zejména jako vehikulum toxikologicky významných rizikových prvků a dalších prioritních organických škodlivin. Jeho rizikovost pro lidskou populaci je definována limitními koncentracemi, jenž v kumulaci s dalšími škodlivinami vytvářejí celkové riziko sledovaného místa. Podrobnější zjištění podílů jednotlivých frakcí polétavého prachu zejména co do koncentrace některých rizikových prvků je potom dalším stupněm komplexního popisu monitorovaného místa.
Z hlediska hygienického rozlišujeme prachové částice na :
 vdechovatelnou frakci
 extrathorakální frakci
 thorakální frakci
 tracheobronchiální frakci
 respirabilní frakci
 aerosolové částice (všechny částice)
Jednotlivým frakcím odpovídají konvence pro odběr vzorků pro jednotlivé aerodynamické průměry částic.
Měření jednotlivých frakcí probíhá v souladu s těmito konvencemi a jim odpovídajícím odběrovým aparaturám PM 10, PM 2,5 a výhledově PM 1. V našem zadání jsme použili na všech stanovištích sondu PM 10 měřící frakci prašného aerosolu do 10m odpovídající celkové vdechovatelné frakci.
Efektivní poloměr částic aerosolu je základní diskriminující veličinou pro kvalitu (typ) adsorbované škodliviny. Pokud sama částice není tvořena danou organickou nebo anorganickou sloučeninou, je zřejmé, že povrch a jeho velikost je mírou jeho schopnosti přenášet toxicky významné polutanty jako jejich vehikulum.
 

 

Samotná velikost částice pevného/plynného aerosolu je potom mírou její rizikovosti vzhledem k možnosti jejího průniku do jednotlivých částí dýchacího epitelu. Výše uvedené dělení frakcí dle jejich efektivního poloměru je odvozeno právě z jejich cílového působení.
Rizikovost polétavého prachu tedy pojímáme z obou jeho projevů.
1.1.1 Kinetika působení a metabolismus
Část vdechnutého aerosolu je deponována při styku se sliznicí dýchacích cest a zbytek je vydechován. V inhalační toxikologii se pojem ,,depozice” vztahuje na zachycení částic
z vdechnutého vzduchu. Pojem ,,clearance” se vztahuje k následnému odstranění deponovaného materiálu z respiračního traktu. Depozice vdechnutých částic v respiračním traktu závisí hlavně na způsobu dýchání a na velikosti částic (tj. na jejich aerodynamickém průměru). Při normálním dýchání nosem jsou větší částice (nad 10 µm) deponovány hlavně
v horních cestách dýchacích (nad epiglottis) a hlavní podíl částic o velikosti 5-10 µm je deponován v blízkosti malých dolních dýchacích cest (respiračních bronchiolech). Při dýchání ústy je charakter depozice značně změněn, mimohrudníková depozice je menší
a tracheobronchiální i plicní depozice je vyšší. Poměr dýchání ústy k dýchání nosem se zvyšuje při tělesné námaze a při mluvení.
Při dýchání ústy se jemné částice (aerodynamickým ekvivalentním průměrem menším než 2,5) deponují převážně v plicích; částice o velikosti 3 až 5 µm se významně deponují jak
v plicích, tak v tracheobronchiální oblasti; větší částice (cca 7-15 µm) se deponují převážně
v průdušnici a průduškách na úkor depozice v plicích.
1.1.2 Účinky na zdraví
Krátkodobé účinky na zdraví vztažené ke 24hodinovým průměrným hodnotám koncentrací suspendovaných částic
Kolísání průměrné 24hodinové koncentrace oxidu siřičitého a celkových suspendovaných částic bylo spojeno s růstem mortality, morbidity a se snížením plicních funkcí. Regresní analýza proměnných veličin popisujících denní znečištění ve vztahu k úmrtnosti ve městech vedla k významným regresním koeficientům, i když byly brány v úvahu teplota a další vlivy. Tyto vztahy nemohou jasně určit prahový účinek.
V některých studiích souvisely pozorované odchylky plicních funkcí s krátkodobým kolísáním koncentrací suspendovaných částic. Tyto účinky se projevily při koncentracích celkových suspendovaných částic v rozsahu 150-200 µg.m-3 (v přítomnosti oxidu siřičitého), ačkoliv koncentrace celkových suspendovaných částic často přesahovaly 260 µg.m-3.
V přítomnosti oxidu siřičitého byla minimá1ní koncentrace celkových suspendovaných částic, při níž dochází k účinkům, stanovena na 180 µg.m-3. Zjištěni vztahu mezi koncentracemi celkových suspendovaných částic a thorakálnich částic, které by vyvolaly snížení plicních funkcí, umožňuje odvodit koncentraci torakálních částic nad 11 µg.m-3.
Ačkoliv jsou tyto změny významné z hlediska ochrany zdraví, fyziologický význam těchto zřejmě vratných účinků na okamžitý či dlouhodobý zdravotní stav jednotlivců není znám.

Dlouhodobé účinky na zdraví vztažené k průměrné roční koncentraci suspendovaných částic
Mortalita. Při porovnávání údajů z různých měst několika zemí bylo zjištěno kolísání mortality
v důsledku všech možných příčin a zvláště v důsledku kardiorespiračních chorob. Vícenásobná regrese vypracovaná s použitím různých ukazatelů znečištění (vyjádřených jako dlouhodobé průměrné hodnoty) spolu se sociálně-ekonomickými faktory, naznačují souvislost se znečištěním. Tato souvislost může vysvětlit malý podíl (okolo 4 %) kolísání úmrtnosti mezi jednotlivými městy. Nelze spolehlivě stanovit nejnižší koncentrace, při kterých lze pozorovat účinky na zdraví.
Morbidita. Výsledky novějších epidemiologických studií zkoumajících rozdíly ve výskytu respiračních symptomů (u dětí i dospělých) a v četnosti výskytu chorob respiračního systému (u dětí) u populací s různou úrovní znečištění souhlasí se závěry, k nimž dříve dospěla Světová zdravotnická organizace a které ukazují, že k prokazatelnému zvýšení morbidity dochází tam, kde průměrné roční koncentrace černého kouře a oxidu siřičitého přesahují
100 µg.m-3. Ve studiích z nedávné doby byly výsledky analyzovány vícenásobnými regresními modely , které v maximální možné míře berou v úvahu některé spolupůsobící proměnné.
Zatímco znečištění ovzduší může přispívat ke zvýšení výskytu nemocí, je obtížné s jistotou určit koncentraci, dobu průměrování nebo dokonce specifickou znečišťující látku, která by byla jednoznačně spojena s prahovou úrovní účinku. Například v USA byly rozdíly
v nemocnosti komunit spojovány s průměrnými ročními koncentracemi celkových suspendovaných částic v rozsahu 30 až 100 µg.m-3 (pro částice s průměrem menším než
10 µm v rozsahu 20 až 55 µg.m-3). Ve dvou komunitách s nejvyšší nemocností byly průměrné roční koncentrace (pro částice menší než 10 µm v rozsahu 35 a 55 µg.m-3).
Snížení plicních funkcí. Několik výše citovaných studiích obsahovalo i fyziologická respirační měření.Studie, které byly provedeny v týchž komunitách v období několika let, prokázaly korelaci mezi velikostí změn plicních funkcí a úrovní znečištění ovzduší. Jedna série těchto studií vypracovaná v USA uvádí účinky spojené se znečištěním částicemi (měřenými jako celkové suspendované částice) při střední roční koncentraci 180 µg.m-3, i když dokumentace úrovní znečištění v této sérii jako celku není úplná a popsané účinky mohly být vyvolány spolupůsobením dalších polutantů. Z řady rozsáhlejších studií provedených v Nizozemsku vyplynulo, že pozorované snížení plicních funkcí obyvatel v městských oblastech v porovnání s oblastmi venkovskými může ukazovat na dlouhodobé účinky znečištění.
Smyslové účinky
Expozice obyvatel ve městech látkám znečišťujícím ovzduší včetně suspendovaných částic může působit nepříjemné pocity, které mohou ovlivněné osoby posuzovat pouze subjektivně. Potíže vyvolané znečištěním městského ovzduší jsou obecným jevem. Protože reakce
na obtěžování má velkou sociálně-kulturní složku, číselné údaje o výskytu ve vztahu
k úrovním znečištění ovzduší se mohou v jednotlivých místech lišit a měly by být stanoveny pro každou lokalitu.
1.1.3 Vyhodnocení rizik pro lidské zdraví
Vyhodnocení měřených složek znečištění ovzduší ve vztahu ke zdraví veřejnosti je však obtížné z řady důvodů. Řada problémů stále ještě zůstává z velké části nerozřešena. Například není jasné, zda dlouhodobé účinky mohou být připsány průměrným ročním hodnotám, nebo zda jsou důsledkem opakování zvýšených koncentrací. Vzhledem k současnému stavu poznatků se zdá být přiměřený ochranný (bezpečnostní) faktor 2 ve vztahu k údajům o mortalitě a morbiditě a faktor 1,5 pro údaje o snížení plicních funkcí, neboť to představuje méně vážný účinek.
Vzhledem ke značné nejistotě při formulování směrných hodnot pro suspendované částice je zapotřebí provést další epidemiologické studie, zejména v těch oblastech, kde se vyskytují vysoké koncentrace, a použít dobře definované metody měření částic a epidemiologické zhodnocení včetně kontroly možných spolupůsobících faktorů, např. kouření.