Tento týden zveřejněná zpráva o kvalitě ovzduší v Evropě sice konstatovala, že se celková situace mírně zlepšuje, u některých druhů látek ale zůstává jejich množství v ovzduší vysoké a dlouhodobé koncentrace přesahují doporučené zdravotní limity. Jednou z nich je přízemní ozon (O3) – látka, jejíž negativní dopad veřejnost podceňuje.
V České republice sice ozon není úplně zásadním problémem, přesto na několika stanicích bývá každoročně imisní limit překračován. Hodnota hranice pro denní maximum klouzavého osmihodinového průměru ozonu je 120 mikrogramů na metr krychlový vzduchu.
Zákony připouštějí maximálně 25 překročení hodnoty imisního limitu ozonu za rok, přičemž se uvažuje tříletý průměr. Při vyšším počtu je imisní limit považován za překročený. Na základě vyhodnocení znečištění ovzduší v minulém roce byl za tříleté období 2020 až 2022 tento limit překročen na třech stanicích z celkových sedmdesáti.
Konkrétně šlo o lokality (Krkonoše-Rýchory, Rudolice v Horách a Sněžník). Může to znít překvapivě, jde totiž o místa vzdálená od významných sídel nebo lidských aktivit, takže by se dalo čekat, že právě tady bude kvalita vzduchu špičková.
Proč je ozon problém
Vdechování ozonu vyvolává pokles kapacity plic v závislosti na jeho koncentraci a na hloubce dýchání. Podle Světové zdravotnické organizace vdechování ozonu vede ke vzniku zánětlivých onemocnění plic, narušení vývoje plic a snížení jejich funkce. Zvyšuje také počet hospitalizací, způsobuje vyšší spotřebu léčiv i vyšší úmrtnost.
Protože jsou koncentrace ozonu nejvyšší během teplých dní, kombinují se tyto potíže s těmi, které přinášejí vlny veder – a navzájem se zesilují.
Za ozon člověk (přímo) nemůže
Příčiny zvýšených koncentrací ozonu nejsou jen bezprostředním důsledkem činnosti člověka, ale poměrně úzce souvisejí i s meteorologickými podmínkami. Přesněji řečeno: za vznikem a zánikem přízemního ozonu stojí celá řada faktorů, protože jde o značně komplikovaný proces atmosférické chemie.
Zásadní je, že přízemní ozon není přímým produktem lidské činnosti, tedy do atmosféry se neuvolňuje přímo, ale z takzvaných prekurzorů.
- Slovo prekurzor označuje v chemii sloučeninu, která se účastní chemické reakce, kdy vzniká jiná sloučenina. V biochemii se tento termín používá k označení chemické sloučeniny, která předchází jinou sloučeninu na metabolické dráze.
Uplatňují se především látky vznikající při spalovacích procesech, ze kterých během řady následujících a velmi komplikovaných fotochemických procesů vzniká právě přízemní ozon. Prekurzory ozonu jsou oxidy dusíku a takzvané nemetanické těkavé organické látky (VOC). Obecně sem patří alkoholy, aldehydy, alkany, aromáty, ketony a halogenované deriváty těchto látek. Do ovzduší se dostávají především z dopravy, při manipulaci s ropou a jejími produkty, při používání rozpouštědel a barev. Nicméně zdrojem VOC jsou i přírodní procesy, zejména takzvané biogenní emise z vegetace včetně spalování dřeva.
Důležitou součástí zmíněného složitého komplexu chemických reakcí je rozklad oxidu dusičitého působením ultrafialového slunečního záření. Při něm vzniká oxid dusnatý a atomární kyslík. A teprve reakcí atomárního a molekulárního kyslíku pak vzniká přízemní ozon. Současně dochází k reakci oxidu dusnatého a ozonu.
Problém je, že do této druhé reakce vstupují právě radikály z těkavých organických látek, čímž dochází k hromadění ozonu ve spodních vrstvách atmosféry.
Aby to nebylo tak jednoduché, záleží při vzniku ozonu nejen na množství výše uvedených prekurzorů, ale i na jejich vzájemném poměru. To vysvětluje zvýšené koncentrace ozonu ve venkovských oblastech, kde je dostatek VOC (mimo jiné v důsledku přírodních procesů), zatímco koncentrace oxidů dusíku, jejichž zdrojem je u nás zejména doprava spalující fosilní paliva, je tam nízká. Ve městech, případně v oblastech s vysokou intenzitou dopravy, je oxidů dusíku naopak relativně více než VOC, proto tam k hromadění ozonu nedochází.
Počasí hraje klíčovou roli
A jak je to s vlivem meteorologických podmínek na vznik přízemního ozonu? Zásadní roli hraje především rostoucí ultrafialové záření a teplota vzduchu; při splnění těchto podmínek se koncentrace ozonu zvyšují. To je i důvodem, proč se smogové situace letního typu spojené s ozonem vyskytují právě v období slunečného a teplého počasí.
Tato situace typicky nastává při déletrvajícím vlivu tlakové výše s minimální oblačností. Tyto faktory bývají často doprovázeny nízkou relativní vlhkostí, která je rovněž pro zvýšení koncentrací ozonu žádoucí. Naopak zvýšená vlhkost vzduchu snižuje množství ozonu. Proto například ve srážkově nadprůměrných obdobích koncentrace tohoto plynu klesá.
Klima nahrává ozonu
S ohledem na rostoucí teplotu vlivem změny klimatu a častější výskyt horkých vln doprovázených slunečným počasím roste na severní polokouli četnost podmínek vhodných pro zvyšování koncentrací ozonu. Do nižších hladin atmosféry se může dostat i při průniku ze stratosféry, ke kterému někdy dochází zejména v oblasti hlubokých tlakových níží s bouřlivým vývojem.
Lokálně se ozon tvoří i při bouřkách. Určitou roli může hrát i dálkový přesun v rámci globální cirkulace na naší planetě, kdy se zejména z jihovýchodní Asie může ozon dostávat až do Evropy. Přízemní ozon se pak z atmosféry odstraňuje prostřednictvím změny skupenství z plynného na pevné na zemském povrchu, interakcí s rostlinami anebo reakcí s oxidem dusnatým.
