Silvestr 2021/2022 – vliv na kvalitu ovzduší byl velmi variabilní | Blog o meteorologii, hydrologii a kvalitě ovzduší

Zhoršení kvality ovzduší v Brně a Praze na Silvestra 2021/2022 v souvislosti s odpalováním pyrotechniky bylo nejvýraznější v posledních letech.

Odpalování pyrotechniky má kromě svého atraktivního audiovizuálního efektu také nežádoucí dopady, a to jak na zvířata, tak například na znečišťování ovzduší. Ohňostroje nejsou ničím jiným než spalovacím procesem a po odpalu se tak do ovzduší dostává celý koktejl znečišťujících látek.

V rámci tohoto hodnocení byl sledován vliv odpalování pyrotechniky na kvalitu ovzduší na přelomu roku 2021 a 2022 a bylo provedeno také srovnání s předchozími roky. Pozornost je věnována dvěma největším českým městům – Praze a Brnu, krátce je pak vyhodnocena i situace v celé České republice.

V souvislosti s odpalováním pyrotechniky se sledují především koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ a PM_2,5 v ovzduší. U ostatních látek s platným imisním limitem, které se na stanicích monitorují, není výraznější nárůst očekáván, neboť to nejsou látky, které by byly primárně odpaly do ovzduší emitovány. Naopak jiné látky, jejichž koncentrace odpalování pyrotechniky do ovzduší vylučuje, nemají v zákoně imisní limit stanoven a na stanicích se rutinně neměří (například draslík, síra, baryum, stroncium).

Částice PM₁₀ představují částice o průměru do 10 µm, v případě částic PM_2,5 o průměru do 2,5 µm. Obecně platí, že čím je částice menší, tím je potenciálně zdraví škodlivější, neboť se může dostávat hlouběji do dýchacího systému či až přímo do krevního řečiště. Spalovací procesy primárně generují menší částice. Ve frakci PM₁₀ jsou zahrnuty všechny menší i větší částice. Tato frakce se monitoruje na vyšším počtu stanic než frakce PM_2,5.

Nejvíce bývají koncentrace znečišťujících látek v důsledku odpalů pyrotechniky zvýšené mezi 1 a 2 h ranní, popř. o hodinu dříve či později. Toto záleží zejména na vzdálenosti stanice od „epicenter odpalů“ a aktuální rychlosti a směru větru. Určitou dobu trvá, než se vlečka ze znečištění dostane do oblasti umístění stanice imisního monitoringu.

Epicentry odpalů bývají prostranství, kde se shromažďuje největší počet osob odpalujících pyrotechnické předměty. Těmito prostranstvími bývají zejména náměstí, veřejné parky či například sídliště. V těchto lokalitách mohou být krátkodobě koncentrace částic extrémně vysoké, obzvláště, pokud se jedná o špatně provětrávané místo (v husté zástavbě).

Další zdroje teoretických informací:

Shrnutí

v Brně bylo zvýšení koncentrací částic PM₁₀ a PM_2,5 v důsledku odpalování pyrotechniky v rámci novoročních oslav velmi výrazné na řadě stanic a celkově nejvýraznější z posledních až 10 srovnávaných přelomů let.
v Praze byly naopak koncentrace částic PM₁₀ i jejich zvýšení kolem půlnoci na nejnižších hodnotách minimálně za posledních 10 let
hodnota imisního limitu pro průměrnou 24h koncentraci částic PM₁₀ byla 1. ledna překročena na stanicích Brno-Dětská nemocnice, Olomouc-Hejčín, Zlín a Zlín-ZŠ Kvítková.
nejvyšší průměrná koncentrace částic PM₁₀ v prvních šesti hodinách roku 2022 byla pozorována na stanici Brno-Dětská nemocnice, dále na stanicích Brno-Masná, Zlín, Olomouc-Hejčín, Brno-Úvoz, Brno-Arboretum a České Budějovice.
nejvyšší maximální koncentrace částic PM₁₀ v prvních šesti hodinách roku 2022 byla pozorována rovněž na stanici Brno-Dětská nemocnice, dále na stanicích Tábor, Brno-Úvoz, Zlín, Brno-Arboretum, České Budějovice, Zlín-ZŠ Kvítková, Olomouc-Hejčín, Brno-Masná a Brno-Výstaviště.

Meteorologické podmínky

Předně je třeba říci, že na kvalitu ovzduší mají kromě samotných emisí znečišťujících látek vliv také další faktory, tím nejzásadnějším jsou pak meteorologické podmínky.

Výrazný je vliv teploty vzduchu. Největším problémem znečišťování ovzduší v České republice je v současnosti lokální vytápění domácností. Velmi nízké teploty, které vedou k vysoké intenzitě vytápění, znamenají vyšší emise znečišťujících látek, a tedy i horší kvalitu ovzduší. Stejně tak vytvoření přízemní teplotní inverze působí jako poklička, která vede ke kumulaci znečišťujících látek u povrchu a horší kvalitě ovzduší než za situace bez teplotní inverze za totožného množství emisí.

Dalším významným faktorem je rychlost a směr větru. Rychlost větru udává intenzitu rozptylu látek, obecně můžeme říci, že vyšší rychlost větru přispívá k lepší kvalitě ovzduší. Směr větru pak udává směr šíření látek od zdroje a ovlivňuje tak kvalitu ovzduší v konkrétních lokalitách.

V případě hodnocení kvality ovzduší a vlivu odpalování pyrotechniky je nutné vzít v potaz právě meteorologické podmínky a při sledování vlivu odpalování se nedívat pouze na absolutní dosažené hodnoty koncentrací, ale spíše na nárůst. Například při teplotní inverzi, nízké rychlosti větru a velmi nízké teplotě bude kvalita ovzduší výrazně horší. Výchozí hodnoty koncentrací znečišťujících látek ještě před samotnými odpaly tak budou vyšší, a i když následný nárůst daný odpalem ohňostrojů nemusí být výrazný, v absolutních číslech budou hodnoty koncentrací vysoké. Stejně tak za dobrých rozptylových podmínek nemusí být v absolutních hodnotách koncentrace velmi vysoké i když je relativní nárůst daný odpalem výrazný.

V tomto hodnocení tedy byly hodnoceny jak absolutní hodnoty koncentrací, tak relativní nárůst koncentrací po půlnoci.

Silvestr 2021/2022 byl výjimečný zejména velmi vysokými teplotami vzduchu, kdy na řadě stanic padly teplotní rekordy pro přelom roku. Na Nový rok bylo dokonce překonáno i téměř 250leté maximum na stanici Praha-Klementinum. Zatímco dlouhodobě se průměrné teploty v tuto roční dobu pohybují kolem bodu mrazu, na přelomu let 2021 a 2022 to bylo místy i přes 10 °C. V maximech pak teploty dosahovaly hodnot až kolem 15 °C, což je pro daný den v roce velmi výjimečné. Z výše uvedeného tedy plyne, že teplota vzduchu působila na kvalitu ovzduší příznivě, protože byla potřeba vytápění výrazně nižší než při tuhých mrazech.

Brno

Meteorologické podmínky

Teplota vzduchu na Silvestra 2021 byla v ranních hodinách kolem 4 °C, následně vystoupala v odpoledních hodinách až na více než 12 °C a následně opět klesala. Na přelomu roku byla teplota vzduchu kolem 4 °C a od půlnoci opět rostla. V 6 h ráno na Nový rok byla teplota vzduchu kolem 8 °C.

Rychlost větru v průběhu 31. 12. 2021 byla do poledne do 2 m/s. Mezi 12 a 18 hodinou se zvýšila až na 5 m/s, následně opět klesla až na 1 m/s. V nočních hodinách mezi 31. 12. 18:00 a 1. 1. 6:00 se rychlost větru pohybovala mezi 1 až 2 m/s.

Koncentrace částic PM₁₀ v ovzduší

Následující graf ukazuje průměrné koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ ve 48hodinovém období od 31. 12. 0:00 do 1. 1. 23:59 v období od přelomu let 2015/2016 do 2021/2022. Hodnota odpovídá průměru vypočtenému z vybraných brněnských stanic s dostupnými daty. Podmínkou výběru stanic bylo, aby měla stanice dostupná data pro přelom let 2021/2022. Rok 2021/2022 je zvýrazněn tučnější červenou čárou.

*Průměrné hodinové koncentrace částic PM₁₀ na přelomu let 2015/2016 až 2021/2022, vypočítané jako průměr z brněnských automatických stanic s dostupnými hodnotami.*

Z grafu je patrné, že ze srovnávaných 7 Silvestrů byly koncentrace nejvyšší na přelomu let 2016 a 2017. Po novoroční půlnoci se průměrné koncentrace částic PM₁₀ vyšplhaly až na 160 µg∙m^–3. Druhé nejvyšší byly průměrné koncentrace na přelomu let 2021 a 2022, kdy byl průměr více než 120 µg∙m^–3.

Aby bylo možné lépe hodnotit relativní nárůst či pokles koncentrací a vyrovnal se rozdíl daný výchozími hodnotami, byl vypočítán rozdíl od průměru. Hodnota u každé hodiny v grafu reprezentuje rozdíl dané hodnoty od 24h průměru pro 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku.

*Rozdíl průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ od průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku jako průměr brněnských stanic.*

V grafu rozdílu hodnot je patrné, že nejvyšší nárůst po půlnoci byl v Brně pozorován právě na Silvestra 2021/2022. Zajímavé je také všimnout si Silvestra 2020/2021, kdy byl nárůst menší a rovněž na rozdíl od jiných let pozorován dříve – to bylo dáno primárně zákazem vycházení po 21 h, který tou dobou platil jako součást opatření proti šíření pandemie koronaviru. Po půlnoci 2022 byly hodnoty v průměru o více než 80 µg∙m^–3 vyšší ve srovnání s průměrem za 24h období 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59.

Dlouhodobě nejhorší bývá v Brně situace na stanici Brno-Dětská nemocnice. Jedná se o městskou pozaďovou stanici v areálu dětské nemocnice. Tato stanice se nachází blízko centra města a zároveň je mírně vyvýšená. Tato její pozice je pravděpodobnou příčinou faktu, že zde bývá vliv odpalování velmi výrazný, protože se sem při konkrétním směru větru dostává kouřová vlečka z pyrotechniky odpalované v centru a také blízkém okolí stanice.

Níže uvedené grafy představují absolutní a rozdílové hodnoty koncentrací PM₁₀ v jednotlivé přelomy let v období 2014/2015 až 2021/2022 (pro období 2015/2016 nejsou dostupná data).

Průměrné hodinové koncentrace částic PM₁₀ na přelomu let 2013/2014 až 2021/2022 na stanici Brno-Dětská nemocnice.

Rozdíl průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ od průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku na stanici Brno-Dětská nemocnice.

Opět je patrné, že přelom let 2021/2022 bylo zvýšení koncentrací nejvýraznější, přestože v absolutních hodnotách byly koncentrace PM₁₀ mírně vyšší na přelomu let 2016/2017. Z grafu absolutních hodnot je však vidět, že 31. 12. 2016 byly hodnoty vysoké již před samotným zahájením odpalů. Naopak v roce 2021 byly koncentrace 31. 12. relativně nízké.

Nejvyšší naměřená hodnota v roce 2022, odpovídající 272 µg∙m^–3 je vůbec nejvyšší naměřenou hodnotu ve sledovaném 48h období roku 2022 ze všech 204 automatických stanic v České republice s dostupnými daty.

Další stanicí poblíž centra města je městská dopravní stanice Brno-Výstaviště. Níže uvedené grafy opět ukazují absolutní a rozdílové koncentrace PM₁₀ za posledních 10 přelomů let.

Průměrné hodinové koncentrace částic PM₁₀ na přelomu let 2012/2013 až 2021/2022 na stanici Brno-Výstaviště.

Rozdíl průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ od průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku na stanici Brno-Výstaviště.

Také na této stanici poblíž centra byl nárůst v roce 2021/2022 jednoznačně nejvýraznější a koncentrace se zvýšily o více než 80 µg∙m^–3.

Dalším příkladem je předměstská pozaďová stanice Brno-Tuřany. Tato stanice se nachází přímo v areálu brněnského letiště a je až na předměstí Brna. Zvýšení koncentrací v důsledku novoročních oslav se zde projevuje později právě kvůli větší vzdálenosti od centra města, kde jsou odpaly nejintenzivnější.

Průměrné hodinové koncentrace částic PM₁₀ na přelomu let 2012/2013 až 2021/2022 na stanici Brno-Tuřany.

Rozdíl průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ od průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku na stanici Brno-Tuřany.

Nejvýraznější nárůst byl pozorován na Silvestra 2018/2019. Rozdíl koncentrace na přelomu let 2021/2022 však patří k jednomu ze tří nejvyšších ze srovnávaných 10 Silvestrů a v období těsně po půlnoci byl rozdíl ze všech nejvyšší.

V centru města je také dopravní stanice Brno-Úvoz (hot spot). Graf absolutních a rozdílových koncentrací PM₁₀ je uveden níže.

Průměrné hodinové koncentrace částic PM₁₀ na přelomu let 2015/2016 až 2021/2022 na stanici Brno-Úvoz.

Rozdíl průměrné hodinové koncentrace PM₁₀ od průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku na stanici Brno-Úvoz.

Koncentrace částic PM_2,5 v ovzduší

Jak již bylo zmíněno, odpalování pyrotechniky produkuje zejména malé částice, proto by měl být nárůst lépe viditelný na koncentracích částic PM_2,5. Koncentrace částic PM_2,5 se však nemonitorují na všech stanicích monitorujících PM₁₀.

První graf níže ukazuje absolutní hodnoty průměrných hodinových koncentrací částic PM_2,5 v ovzduší jako průměr pro brněnské stanice. Graf je velmi podobný grafu pro částice PM₁₀. Ukazuje vysoké hodnoty koncentrací zejména na přelomu let 2016/2017 a 2021/2022. Rozdíl vůči 24h průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 ukazuje graf následující, který lépe ukazuje na relativní nárůst vzhledem k novoročním oslavám. Na tomto grafu je opět dominantní rok 2021/2022, kdy byl nárůst jednoznačně nejvyšší a dosahoval v průměru téměř 80 µg∙m^–3.

Průměrné hodinové koncentrace částic PM_2,5 na přelomu let 2015/2016 až 2021/2022, vypočítané jako průměr z brněnských automatických stanic s dostupnými hodnotami.

Rozdíl průměrné hodinové koncentrace PM_2,5 od průměru 31. 12. 12:00 až 1. 1. 11:59 v daném přelomu roku jako průměr brněnských stanic.

Dobře to ilustruje i graf rozdílu hodinových koncentrací v prvních šesti hodinách nového roku vůči poslední hodině roku předchozího.

*Rozdíl mezi průměrnou hodinovou koncentrací částic PM_2,5 v prvních šesti hodinách nového roku a poslední hodinou roku předchozího jako průměr brněnských stanic.*

Na tomto grafu je patrné, že koncentrace se zvyšovaly mírně pomaleji než na Silvestra 2017/2018 a 2017/2018, následně však byl rozdíl výrazně vyšší než v kterýkoliv jiný rok. Rychlost zvyšování koncentrací souvisí zejména s aktuální rychlostí větru, která se meziročně liší.

Situaci v Brně ukazují také interpolované mapy hodinových průměrných koncentrací PM₁₀. Následující mapy ukazují období od 31. 12. 2021 21:00 do 1. 1. 2022 3:00.


31. 12. 2021 21:00 – 22:00	31. 12. 2021 22:00 – 23:00	31. 12. 2021 23:00 – 1. 1. 2022 0:00

1. 1. 2022 0:00 – 1:00	1. 1. 2022 1:00 – 2:00	1. 1. 2022 2:00 – 3:00