Měření kvality ovzduší během brněnské přehlídky ohňostrojů Ignis Brunensis 2018 – 2. díl11 min čtení

ČHMÚ Brno ve spolupráci s Magistrátem města Brna již čtvrtým rokem měřil kvalitu ovzduší v rámci brněnské přehlídky ohňostrojů Ignis Brunensis. V letošním roce bylo provedeno měření v nové lokalitě v areálu Jachtklubu. Vozem, vybaveným automatickými analyzátory, byly sledovány koncentrace znečišťujících látek s platným imisním limitem (PM₁₀, NO₂, NO, NO_x, SO₂ a CO) a meteorologické podmínky v 10minutovém intervalu, vzorkovači pak byly odebrány vzorky ke stanovení koncentrace částic PM_2,5 včetně analýzy kovů a částicovou analýzu skenovacím elektronovým mikroskopem. V této sérii článků vám představíme, jak takové měření probíhá, co mu předchází a samozřejmě i jaké jsou výsledky z letošní analýzy.

1. Úvod – popis měření, lokality a meteorologických podmínek
2. Kvalita ovzduší – PM₁₀, PM_2,5, NO₂, NO, NO_x, SO₂ a CO
3. Kvalita ovzduší – kovy
4. Kvalita ovzduší – částicová analýza SEM/EDX

Minule jsme se zaměřili na popis toho, co takové měřící kampani předchází a jak jsme se na měření připravovali. V tomto díle se už podíváme na samotné výsledky měření, konkrétně jak dopadly analýzy koncentrací suspendovaných částic a plynných znečišťujících látek.

Koncentrace plynných znečišťujících látek (NO₂, NO, NO_x, SO₂ a CO) byly spolu se suspendovanými částicemi PM₁₀ měřeny analyzátory v 10minutových intervalech po celou dobu konání přehlídky. Bylo tedy možné hodnotit dynamiku těchto koncentrací před, během a po odpálení ohňostroje. Vzhledem k faktu, že každý z ohňostrojů navštěvují statisíce návštěvníků, předpokládali jsme, že zvýšené koncentrace budou zaznamenány již před samotným ohňostrojem – především oxidy dusíku z přijíždějících a v kolonách stojících aut a suspendované částice jak z dopravy, tak z pohybu velkého počtu lidí (resuspenze), stánků s občerstvením (emise ze spalování dřevěného uhlí v grilech) apod.

Koncentrace oxidu dusičitého (NO₂) jsou v největší míře ovlivňovány silniční dopravou a v závislosti na použitém okysličovadle můžou být i produktem pyrotechnických efektů. Na grafu průběhu koncentrací NO₂ během období měření jsou dle předpokladu vidět nárůsty koncentrací NO₂ vždy krátce před zahájením ohňostroje, s výjimkou posledního ohňostroje, kdy byla výrazně vyšší rychlost větru a foukalo pouze ze SZ, tedy z hlavních odstavných ploch pro automobily, směrem od vzorkovačů. Imisní limit pro hodinovou koncentraci NO₂ má hodnotu 200 µg/m³. Vůbec nejvyšší naměřená koncentrace NO₂ během celé délky měření byla 47,5 µg/m³, tedy více než čtyřnásobně méně, než kolik činí imisní limit, navíc se jednalo jen o velmi krátkodobé zvýšení (jeden desetiminutový interval). Koncentrační růžice NO₂ jsou v souladu s předpokladem, že nejvyšší koncentrace NO₂ pochází ze silniční dopravy (na růžicích jsou patrné nejvyšší koncentrace JV od měřícího vozu, tedy v místě příjezdové cesty k areálu přehrady a odstavného parkoviště). Obecně tedy lze říci, že dochází k pouze nevýznamnému a velmi krátkodobému zvýšení koncentrací NO₂, které nepředstavují zdravotní riziko, nepřekračují imisní limity a jsou nižší, než hodnoty běžně měřené na některých brněnských dopravních stanicích.

Oxidy dusíku (NO_x) mají stanoven limit pro ochranu ekosystémů pro roční průměr. Ten má hodnotu 30 µg/m³. Během celé doby měření kromě jednoho dne, nepřesáhly koncentrace NO_x v denním průměru 10 µg/m³. Pouze 8. června (v den mimo odpalování ohňostrojů) byla průměrná denní koncentrace NO_x 16,7 µg/m³, tedy přibližně polovina imisního limitu pro roční průměr. Lze tedy říci, že konání akce Ignis Brunensis nevedlo k překročení ani zvýšení koncentrací NO_x.

Imisní limit pro ochranu zdraví pro průměrnou roční koncentraci SO₂ má hodnotu 125 µg/m³, 24h imisní limit pro ochranu zdraví pak 350 µg/m³. Denní průměrné koncentrace SO₂ se v době konání přehlídky pohybovaly mezi 4,08 a 5,09 µg/m³ (absolutní maximum 9,1 µg/m³). Nejvyšší denní průměr tedy představuje jen téměř jednu sedmdesátinu 24h imisního limitu. Ač je síra jednou z hlavních součástí střelného prachu používaného téměř ve všech pyrotechnických efektech, na koncentracích SO₂ v ovzduší se toto nijak neprojevilo a nedošlo k překročení ani k významnému zvýšení koncentrací SO₂ v ovzduší.

Posledním sledovaným plynem byl oxid uhelnatý (CO). Zákonem o ochraně ovzduší stanovený imisní limit pro maximální 8h klouzavou průměrnou koncentraci CO pro ochranu zdraví má hodnotu 10 mg/m³. Průměrná denní koncentrace CO se během měření pohybovala od 0,18 do 0,32 mg/m³, tedy hluboko pod hranicí imisního limitu. Absolutně nejvyšší koncentrace CO byla naměřena v den konání třetího ohňostroje a to krátce před jeho začátkem. Hodnota absolutně nejvyšší naměřené koncentrace (0,756 mg/m³) však není ani desetina imisního limitu. Lze tedy říci, že v důsledku ohňostrojové přehlídky nedošlo k překračování ani významnému zvýšení koncentrací CO v ovzduší.

Suspendované částice

Hrubší frakce byla měřena kontinuálně radiometricky měřícím vozem v 10minutovém intervalu po celou dobu konání přehlídky. Potenciálním zdrojem zvýšených koncentrací PM₁₀ v době konání ohňostrojů můžou být jak samotné pyrotechnické efekty, tak víření prachu z důvodu pohybu velkého množství osob a další s akcí spojené činnosti (grilování apod.). Vzorkovače a měřící vůz byly během měření umístěny tak, aby nedocházelo k hyperlokálnímu ovlivnění z okolních zdrojů, které by mohly výrazně zkreslit měření (prostor přibližně v okruhu 20 m kolem měřících zařízení nebyl přístupný veřejnosti). Z grafu časového průběhu koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ je vidět, že v době odpalování všech čtyř ohňostrojů došlo ke zvýšení koncentrací PM₁₀ v ovzduší. Nejvyšší nárůst byl zaznamenán během druhého ohňostroje 6. června. Zároveň je však na grafu vidět, že se jednalo jen o velmi krátkodobý nárůst. Imisní limit pro 24h průměrnou koncentraci suspendovaných částic PM₁₀ je roven 50 µg/m³. Nejvyšší naměřený denní průměr byl 23,6 µg/m³, tedy necelá polovina imisního limitu. Koncentrační růžice ukazují na dva hlavní zdroje PM₁₀ – jeden směrem na SZ, druhý na JV. Na SZ se nacházel na hladině ponton, odkud byly odpalovány ohňostroje, a na JV vedla hlavní přístupová cesta k tribuně, byly zde pouťové atrakce, stánky s občerstvením, parkoviště, a proto se zde pohybovalo větší množství lidí. Z obrázků níže je vidět v době ohňostrojů další ohnisko vyšších koncentrací na SZ od vzorkovače, tedy v místě odpalu, které není vidět v růžici mimo dobu ohňostrojů (standardně je zde pouze hladina přehrady). Ohňostrojová přehlídka tedy má vliv na koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ v blízkém okolí, tyto však nebyly tak vysoké, aby došlo k překročení imisního limitu a absolutně nejvyšší naměřená koncentrace během celé délky měření (55,3 µg/m³) je hodnotou, která sice je nad 24h imisním limitem, avšak byla pozorována jen velmi krátkodobě během jednoho z 10minutových intervalů, zatímco imisní limit se vztahuje k dennímu průměru. Pro srovnání můžeme uvést, že v roce 2017 bylo na dopravní stanici Brno-Zvonařka pozorováno 127 dní, kdy byly maximální denní koncentrace vyšší než 55,3 µg/m³, na předměstské pozaďové stanici Brno-Tuřany v areálu letiště to bylo 94 dní. Zároveň, jak je vidět z tabulky (Tabulka 16), byly koncentrace v lokalitě Brno-přístaviště během konání přehlídky celkově nižší, než na většině jiných brněnských stanic.

Koncentrační růžice PM10 z období ohňostrojů (růžice agregovaná ze dní konání ohňostrojů od 22:00 do 02:00 – tedy 4 h od začátku odpalování ohňostroje) [µg/m3]

Koncentrační růžice PM10 z období mimo ohňostrojů (růžice agregovaná z celého období přehlídky kromě 4 h periody od 22 do 2 h ráno ve dny konání ohňostrojů) [µg/m3]

Jemnější frakce PM_2,5 byla odebírána ve třech 4h intervalech a to vždy 4 h před začátkem ohňostroje (18:00 – 22:00), 4 h zahrnující samotný ohňostroj (22:00 – 02:00) a dále 4 h po ohňostroji (02:00 – 06:00). Celkově byly provedeny tři takovéto třífázové odběry ve dnech konání prvního, druhého a třetího ohňostroje (2., 6., a 9. 6. 2018). Z těchto vzorků byla gravimetricky stanovena koncentrace PM_2,5 částic a zároveň provedena analýza koncentrací kovů (viz níže). Zákon o ochraně ovzduší stanovuje imisní limit pro PM_2,5 pouze pro průměrnou roční koncentraci. Ten má hodnotu 25 µg/m³. Během všech tří měřených ohňostrojů byla v prostředním 4h intervalu, zahrnujícím samotný ohňostroj, koncentrace PM_2,5 vyšší než v předchozím a následujícím 4h intervalu. Absolutně nejvyšší koncentrace naměřená v jednom ze 4h intervalů má hodnotu 10,9 µg/m³ (6. 6. 2018, 22:00-02:00), tedy méně než polovinu aktuálního imisního limitu, který je navíc stanoven pro roční průměr. Ve 4h intervaly mimo ohňostroj se koncentrace suspendovaných částic PM_2,5 pohybovaly kolem 5 µg/m³. Během 4h intervalů zahrnujících ohňostroj od 7,0 do 10,9 µg/m³. Lze tedy říci, že koncentrace PM_2,5 těsně po odpálení ohňostroje mírně narůstaly, stále to však byly hodnoty hluboko pod imisními limitem pro ochranu zdraví pro roční průměrnou koncentraci suspendovaných částic PM_2,5 v ovzduší.

Závěrem výše uvedeného je, že v důsledku pořádání akce Ignis Brunensis a s tím souvisejícím odpalováním ohňostrojů, nedochází k překračování žádných imisních limitů. U některých látek (suspendované částice a NOx) jsou pozorovány nárůsty koncentrací, související jak s odpalováním ohňostroje, tak s pohybem velkého počtu osob (resuspenze, cigaretový kouř), stánky s občerstvením (emise ze spalování dřevěného uhlí v grilech) a intenzivnějším dopravním zatížením v lokalitě. Jedná se však pouze o velmi krátkodobý vzrůst koncentrací, který navíc nedosahuje hodnot představujících riziko pro zdraví či ekosystémy. V porovnání s hodnotami suspendovaných částic měřenými běžně v zimním období, či s koncentracemi oxidů dusíku měřených na dopravních stanicích se nejedná o nijak výjimečné hodnoty.

V příštím díle se podíváme, jak to během odpalování ohňostrojů vypadalo s koncentracemi kovů v ovzduší.

Jáchym Brzezina

vedoucí oddělení kvality ovzduší

Rád si hraji s daty, tvořím webové aplikace a hledám cesty, jak věci někam posunout. Na ČHMÚ pracuji na pozici vedoucího oddělení kvality ovzduší, vytvořil jsem a spravuji tento blog, jsem administrátorem Facebook, Instagram a Twitter účtu ČHMÚ, jsem členem skupiny mobilní aplikace ČHMÚ a mám na starost anglickou větev našeho Facebook účtu. Podílím se na projektech napříč různými odděleními ČHMÚ a jsem project manager kontroly dat Evropské databáze emisí na čemž spolupracuji s Evropskou agenturou pro životní prostředí v Kodani.

Na ČHMÚ pracuji od roku 2014, práce mě moc baví a to nejen díky náplni, ale i skvělým kolegyním a kolegům.

Jsem také autorem nejpoužívanější šablony stránek pro uživatele meteostanic, používané ve více než 65 zemích ve více než 30 jazycích.