Pevné častice (emisie)

Pevné častice (iné názvy: tuhé častice, sypká hmota, nepresne: (pevné) prachové častice; po anglicky particulates, alebo particulate matter – PM) sú drobné pevné alebo kvapalné častice rozptýlené vo vzduchu. Dosahujú priemerné veľkosti od menej ako 10 nanometrov až nad 100 mikrometrov. Môžu byť tvorené len pár molekulami, alebo byť väčším zhlukom látky, ktorý je ešte vzduch schopný unášať.

Prachový mrak - hranica Indie a Bangladéša

Zdroje emisií

Významným zdrojom prachových častíc sú autá s dieselovým motorom

Erupcia sopky Saint Helens 18. mája 1980 vychrlila za deň 520 miliónov ton popolčeka

Zdrojom emisií pevných častíc môže byť samotná príroda, ale aj činnosť človeka. Medzi prírodné zdroje patria:

• vietor víriaci prach,
• vulkány,
• lesné požiare.

Ľudskou činnosťou vytvorené zdroje sú napríklad:

• energetické zdroje spaľujúce palivá, hlavne uhľovodíkové,
• spaľovacie motory dopravných prostriedkov.

Emisie spaľovacích motorov

Pevné častice emitované spaľovacími motormi je možné rozdeliť na dve skupiny :

1. nerozpustné častice – sadze,
2. rozpustné organické frakcie (SOF = Solvent Organic Fraction), v rámci ktorých majú osobitné postavenie
   • polycyklické aromatické uhľovodíky (PAH)

10 až 20 % emisií pevných častíc spaľovacieho motora má pôvod v mazacom oleji motora.

Mechanizmy vzniku rozpustných častíc

Polycyklické aromatické uhľovodíky sa môžu dostávať do spalín nasledovnými mechanizmami:

• ako nespálená zložka paliva,
• pyrosyntézou z jednoduchých čistých palív (metán, benzén),
• pyrolýzou jednoduchších uhľovodíkov,
• uvoľňovaním z mazacieho oleja,
• uvoľňovaním z úsad vo výfukovom potrubí.

Posledné dva mechanizmy pôsobia nasledovne. Polycyklické aromatické uhľovodíky sa zo spaľovacieho priestoru dostávajú do mazacieho oleja, v ktorom sa zvyšuje ich koncentrácia s dobou používania. Po dostatočnom znečistení mazacieho oleja sa tento stáva ich zdrojom, t. j. olejová náplň pôsobí ako zásobník pre ich produkciu. Podobne pôsobí aj výfukové potrubie na ktorého vnútorný povrch sa pri jeho nižších teplotách ukladajú polycyklické aromatické uhľovodíky vo forme úsad a pri zvýšených teplotách (vysoké otáčky a vysoké zaťaženie) opäť uvoľňujú.

Zaťaženie a otáčky sú významným faktorom pri rozdelení podielov celkových emisií polycyklických aromatických uhľovodíkov na jednotlivé zdroje. Pri nízkom zaľažení a nízkych otáčkach sú hlavným zdrojom nespálené polycyklické aromatické uhľovodíky z paliva, so zvyšovaním zaťaženia a otáčok sa stávajú podstatnými ostatné mechanizmy vzniku emisií.

Mechanizmy vzniku sadzí

Sadze sa tvoria v podmienkach miestneho nedostatku kyslíka. V týchto oblastiach spotrebuje väčšinu kyslíka reaktívnejší vodík, následkom čoho zostávajú voľné molekuly uhlíka. Na ne sa naväzujú aj prítomné nespálené uhľovodíky a takéto zhluky sa spájajú do väčších častíc.

Vplyv na živý organizmus

Niektoré z polycyklických aromatických uhľovodíkov sú karcinogénne. V podmienkach, aké sa vyskytujú pri spaľovaní v spaľovacích motoroch, môžu obsahovať aj atómy síry a dusíka ktoré ešte zväčšujú ich karcinogénny účinok.

Zdravotné vplyvy expozície pevným časticiam

Pri krátkodobej expozícii

• vyšší počet zápalových ochorení pľúc
• nepriaznivé účinky na kardiovaskulárny systém
• rast spotreby liekov
• zvýšenie počtu hospitalizácií
• vyššia úmrtnosť

Pri dlhodobej expozícii

• zníženie pľúcnych funkcií detí i dospelých
• vyšší počet ochorení dolných ciest dýchacích
• zvýšenie výskytu chronickej obštrukčnej choroby pľúc
• zníženie predpokladanej dĺžky dožitia

Externé odkazy

• Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide(PDF), Report on a WHO Working Group Bonn, Germany 13–15 January 2003 (po anglicky)

Literatúra

• Trnka J., Urban J.: Spaľovacie motory. Alfa Bratislava, 1992.