Ochrana ovzduší Mgr. Marie DOLEŽELOVÁ Geografický ústav PřF MÚ Brno , duben 2009 Struktura přednášky n Definice základních pojmů n Historie znečišťování a ochrany ovzduší n Hlavní znečišťující látky -imisní limity -stav znečištění v ČR § Klimatická změna § Ekonomické nástroje k ochraně ovzduší 1. Definice základních pojmů qAtmosféra – plynný obal Země. Jedna z dílčích geosfér krajinné sféry tvořená ovzduším. q Ovzduší qEmise a imise -Emise – množství znečišťující látky vypuštěné do ovzduší (jednotka: hmotnost / čas) -Imise – emise, která se dostala do styku s životním prostředím. Tedy např. znečišťující látka uložená na zemském povrchu po procesu zředění v ovzduší. -Imise - Množství znečišťující látky naměřené v životním prostředí. Většinou se zjišťují přízemní imise. (jednotka: hmotnost / objem) qPočasí – okamžitý stav atmosféry na daném místě qKlima – dlouhodobý režim počasí v určité oblasti 2. Historie znečišťování ovzduší -první zmínky o antropogenním znečištění ovzduší (tedy znečištění způsobeném člověkem) – velmi staré -4.stol. př. n.l. – Řecko – filozof Theokrastos: „Fosilní látky nazývané uhlí dlouho hoří, zapáchají a způsobují nehody“. -starověký Řím – Horácius – „Některé oltáře v Římě jsou zčernalé od dýmu z uhlí“. Znečištění atmosféry člověkem tedy začíná zhruba s počátkem spalování fosilních paliv (hlavně uhlí). -13.století – Anglie – Eduard I.- dekret zakazující spalování uhlí v Londýně (vadil mu zápach a smog). Lidé začali topit dřevem a v okolí Londýna začaly mizet lesy. →Bylo stále obtížnější dekret dodržet. Jeden občan dokonce dostal trest smrti za spalování uhlí. Prudký nárůst ve znečišťování atmosféry člověkem nastal v době průmysl. revoluce – tedy cca od 2. poloviny 18. století. Vzhledem k velké spotřebě energie při výrobě došlo k masovému nárůstu spalování uhlí. Hlavní faktory znečištění atmosféry v době ranného kapitalizmu: Ø Primitivní topeniště (bodové zdroje) Ø Těžba nerostných surovin Ø Průmyslová výroba (parní stroje) Ø Doprava Ø Rozvoj měst (urbanizace) !!! Hlavním činitelem růstu znečištění atmosféry člověkem je tedy růst spotřeby energie !!! !!! Růst spotřeby energie je motivován zejména růstem životní úrovně člověka !!! Změna charakteru znečištění ovzduší Během času přechod od : bodové znečištění (lokální topeniště, domácnosti) → plošné zdroje (koncentrace v rámci průmyslových oblastí) → objemové zdroje znečištění (vysoké komíny) !!! Charakter znečištění se změnil z lokálního přes regionální až na globální znečištění atmosféry (v současnosti) !!! Zlomové body v historii znečišťování ovzduší člověkem -rozvoj měst Vliv rostoucího stupně urbanizace na kvalitu ovzduší se ve větší míře projevuje zhruba od poloviny 20. století. Dvacáté století bývá též označováno jako „století smogových katastrof“ , kdy při těchto událostech zahynulo až několik tisíc lidí (např. 1903 – Glasgow, 1930 – údolí Maasy, Belgie, 1946 – Jokohama, 1948, 52, 56, 57 a 62 – Londýn – vždy kolem 5000 obětí!) POJEM SMOG – spojem hl. s Londýnem od konce 19. století do 50. let 20. století -zde šlo o tzv. „klasický (sulfátový) smog -typický pro města se spalováním fosilních paliv s obsahem síry (okolí Londýna = klasická průmyslová oblast) a špatnými rozptylovými podmínkami (časté inverze) -dříve také častý výskyt v ČR – oblast Podkrušnohoří (Mostecko…) – spalování nekvalitního hnědého uhlí s velkým obsahem síry→alermující stav znečištění, špatný zdravotní stav obyvatelstva -od počátku 90. let značné zlepšení Co je to KLASICKÝ SMOG? -z angl. smoke + fog (kouř + mlha) -při spalování fosilních paliv s obsahem síry se do atmosféry uvolňuje oxid siřičitý (SO[2]), který dále reaguje na kapalnou kyselinu sírovou (H[2]SO[4]) -působení katalyzátorů (NH[3] – amoniak) vzniká sůl zvaná síran amonný ((NH[4])[2] SO[4]) -tato sůl je základní složkou sulfátového smogu Soli kyseliny sírové na sebe snadno vážou vodu, proto při jejich přítomnosti v ovzduší dochází k častější kondenzaci vodní páry než obvykle. Oblasti znečištěné oxidem siřičitým se proto vyznačují mnohem častějším výskytem mlhy (legendární – londýnská mlha). FOTOCHEMICKÝ SMOG -nový fenomén znečištění atmosféry ve druhé polovině 20. století -obdobně jako u klasického sulfátového smogu jde o tzv. „sekundární znečištění“ (tedy takové, která není dáno přímo vypouštěnými látkami, ale vzniká až jejich fyzikálně-chemickými reakcemi v atmosféře) -zdrojovými látkami jsou: uhlovodíky a oxidy dusíku (NOx) + působení slunečního záření → směs troposférického ozonu (O[3]), NO[2], peroxyacetilnitrátů, aromatických uhlovodiků (aldehydů a ketonů) -vzniká v oblastech s hustou automobilovu dopravou (typicky americké aglomerace), ve dnech se slunečným počasím a špatnými rozptylovými podmínkami -poprvé pozorován v L.A. (nazýván také „losangeleský smog“) -typické projevy: zápach, zákal atmosféry -škodlivé účinky: dráždění očí a dýchacích cest, toxicita pro rostliny OZONOVÁ DÍRA -resp. úbytek stratosférického ozonu -další závažný problém související se znečišťováním atmosféry -90% ozonu se nachází ve stratosféře ve výšce cca 15-25 km nad zemským povrchem (tzv. ozonosféra) -na rozdíl od troposférického ozonu, který je pro člověka škodlivý (vznik fotochemického smogu), má stratosférický ozon pozitivní účinek pro organizmy -vrstva stratosférického ozonu = ochrana před průnikem škodlivé složky UV – záření (UV-B spektrum) Historie ozonové díry: V roce 1985 meteorologové z British Antarctic Survey podali informaci o podstatném snížení koncentrace stratosférického O[3 ]na stanici Halley Bay (75,5° j.š.) v jižním jarním období v letech 1977-84 cca o 40%! Tato informace byla brzy potvrzena i daty z dalších stanic na Antarktidě či okolních okrajích pevnin (Austrálie, Jižní Amerika). OZONOVÁ DÍRA II Definice: Ozonová díra = podstatné snížení koncentrace stratosférického ozonu pozorované v jižních polárních oblastech v období jara jižní polokoule (tj. cca srpen – listopad. Ozonová díra se vyskytuje jen nad polárními oblastmi. Ozonová díra v pravém slova smyslu vzniká v podstatě jen nad Antarktidou (+ přilehlými okraji pevnin). V severních polárních oblastech tento problém nikdy nedosáhl takové závažnosti a hovoříme zde spíše o úbytku stratosférického ozonu. Mechanizmus vzniku: Kombinace působení určitých chemických látek + specifických meteorologických podmínek nad jižními polárními oblastmi OZONOVÁ DÍRA II Hl. látky poškozující ozonovou vrstvu: -NO[x] (zejména emise N[2]O ze supersonických letadel) -tzv. freony (zcela či částečně halogenované uhlovodíky). Freony byly ve velké oblibě od 60. let, kdy se začaly užívat jako náplň do mrazniček, hnací plyn do sprejů či k výrobě umělých hmot. Výhodou freonů je chemická „netečnost“ a relativní zdravotní neškodnost. V 60. letech se však nevědělo, že díky své vysoké životnosti mohou pronikat až do stratosféry, kde za působení slunečního záření přispívají ke štěpení ozonu. K tomu jsou však potřeba specifické podmínky, které existují právě nad jižními polárními oblastmi. Během zimního období zde z meteorologických příčin nefunguje výměna vzduchu s nižšími zeměpisnými šířkami, tudíž dochází k hromadění emisí freonů a dalších látek . Ke štěpení ozonu dochází, je-li atmosféra dostatečně studená (existují tzv. polární stratosférická oblaka, na jejichž povrchu probíhají chemické reakce) a zároveň již začíná působit sluneční záření, které katalyzuje reakce. Proto k vytváření ozonové díry dochází právě v jarním období jižní polokoule! OZONOVÁ DÍRA II Důsledky ozonové díry: q Kožní nemoci (solární dermatitida, fotodermatóza, aktinické stárnutí kůž, včetně rakoviny kůže! q Poškození očí q Snížení imunity organizmu Opatření ke zlepšení situace: -70. léta – zákaz použití freonů ve sprejích -1987 – Montrealský protokol, podepsalo 2š států, zakotvil podstatné snížení produkce freonů a zákaz využívání některých látek tohoto typu -redukce emisí freonů do roku 1990 na úroveň roku 1986, a dále na 1/4 produkce roku 1986 v roce 1999. 3. Hlavní znečišťující látky Různá dělení atmosférických znečištěnin: Ø přirozené x antropogenní (jejich zdrojem je působení člověka) Ø (přirozené zdroje – např. sopečná činnost, lesní požáry, větrné smrště, oceánské vlny, rozklad mrtvé biomasy, trávicí procesy živočichů…..) Ø x antropogenní zdroje (spalovací procesy, výroba, doprava ….) Ø primární x sekundární (primární – přímo vypuštěné do ovzduší, sekundární – vznikají z původních látek fyzikálně-chemickými procesy v ovzduší – viz smog) Ø podle skupenství -pevné (tzv. aerosoly) -kapalné (tzv. aerosoly) -plynné Proč se vůbec zabývat znečištěním ovzduší? Co říkají studie EU? -znečištění ovzduší způsobuje každoročně smrt 310 000 obyvatel členh států (z toho až 65 000 – Německo) -nejhorší situace: SZ Německo, Benelux, S Itálie, některé oblasti V-Evropy Zpráva o stavu ŽP ČR za rok 2007 : -skleníkové plyny – po strmém poklesu v 90. letech (Kjótský protokol) v poslední době mírný nárůst – hl. z mobilních zdrojů (kolem 15% celk. emisí), měrné emise patří mezi nejvyšší v Evropě -hlavním znečišťovatelem doprava – neustálý růst objemu osobní automobilové dopravy, silniční doprava se podílí zejména na emisích NO2, těkavých organických látek a prašného aerosolu (PM[10] a PM[2,5]) -přepravní výkony osobní dopravy rostou – a to hl. u individuální automobilové dopravy a letecké dopravy. Problémem je velké stáří vozového parku, které komplikuje snižování emisí z dopravy. -problémy se znečištěním prašným aerosolem – zdrojem zejména vytápění domácností, vážné zdravotní dopady. Souvisí se stabilizovanou skladbou energetické základny s s vysokým zastoupením tuhých paliv. Využívání tuhých paliv pro vytápění domácností klesá jen velmi pomalu. -přízemní ozon – na většině území překračovány imisní limity (→ riziko pro zdraví člověka i pro vegetaci) Hlavní znečišťující látky monitorované v ČR Jsou pro ně stanoveny tzv. imisní limity: q Imisní limity pro ochranu lidského zdraví: ØOxid siřičitý (SO[2]) ØOxid dusičitý (NO[2]) ØOxid uhelnatý (CO) [Ø]Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5] ØBenzen qCílové imisní limity pro ochranu lidského zdraví: ØPřízemní ozon ØTěžké kovy -olovo, kadmium, arsen, nikl ØBenzo a pyren ØDalší látky -rtuť, amoniak q Imisní limity pro ochranu ekosystémů a vegetace: ØOxid siřičitý (SO[2]) ØOxidy dusíku (NOx) ØTroposférický ozon (O[3]) Oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší vzhledem k imisním limitům pro ochranu zdraví člověka ( v roce 2007) Oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší vzhledem k imisním limitům pro ochranu ekosystémů a vegetace na území NP a CHKO ( v roce 2007) Celkové emise základních druhů látek znečišťujících ovzduší v ČR v období 1990-2007 OXID SIŘIČITÝ – SO[2] Zdroje: Ø přirozené: -sopečné plyny -podzemní minerální vody ve vulkanických oblastech (jako kyselina siřičitá) Ø antropogenní: -spalovací procesy (spalováním fosilních paliv obsahujících síru, tavením nerostných surovin s obsahem síry -při průmyslových procesech -při vytápění domácností Jeden z hl. zdrojů znečištění ovzduší evropských měst! -Změna charakteru znečištění z lokálního (výtop domácností a drobné průmyslové podniky) na velké průmyslové zdroje (naúpř. Elektrárny) s dálkovým rozptylem ve velkých výškách. OXID SIŘIČITÝ – SO[2] Působení na organizmy: Ø Člověk: -dýchací soustava (stahování průdušek →tvorba hlenů na stěnách dých. cest →záněty dýchacího traktu a odlupování buněk (s růstem koncentrace). Zhoršení situace s poklesem teploty vzduchu. -chronická bronchitida -rozpad a přeměna SO[2] na SO[3] → synergentní účinek (vzájemné zesílení škodlivého působení)! Ø Rostliny: -narušení fotosyntézy (přístup přes buněčné průduchy, asimilační jed – rozklad barviv –chlorofyl) -narušení vodního režimu -vliv na dýchání rostlin -vznik nekróz (hnědnutí okrajů listu, odumírání listu od kraje ke středu) OXID SIŘIČITÝ – SO[2] OXID SIŘIČITÝ –SO[2] -imisní limity Imisní limit pro ochranu zdraví člověka: Hodinová koncentrace: 350 μg∙ m^-3 , max. 24 x za rok Průměrná 24 hodinová koncentrace: 125 μg∙ m^-3 , max. 3 x za rok Nejvíce postiženou oblastí v ČR je Ústecký kraj. Imisní limit pro 24hodinovou koncentraci byl v roce 2007 překročen pouze v lokalitě Litvínov (ZÚ). Překročení hodnoty 125 µg.m^-3 (v tolerovaném počtu) bylo zaznamenáno i v jiných lokalitách Ústeckého kraje. V případě hodinového imisního limitu se na všech lokalitách počet překročení vešel do stanovených mezí (24 x ročně). Největší počet překročení byl dosažen v Teplicích (celkem 18 krát). Stanice s nejvyššími 24hodinovými koncentracemi S0[2] v roce 2007 OXIDY DUSÍKU -NOx -směs hl. NO a NO[2 ](+ i další oxidy dusíku, které jsou ale mnohem méně časté) Zdroje: Øpřirozený zdroj NO: půdní substrát (rozklad organických látek), oceán Øantropogenní zdroj: spalování kapalných paliv V atmosféře rychlá reakce na NO[2]: Øpřirozený zdroj NO: půda Øantropogenní zdroje: převažujícím zdrojem je motorová doprava!!!! (až 55ˇ% antropogenních NOx, při spalování ušlechtilých paliv v motorech se dosahuje vysoká teplota hoření → oxidace vzdušného N[2] na tzv. vysokoteplotní NOx) -další zdroje: chemické procesy (např. výroba kyseliny dusičné, výroba umělých hmot) OXIDY DUSÍKU -NOx Struktura antropogenních zdrojů oxidů dusíku OXIDY DUSÍKU -NOx Ekologický vliv: -kyselé deště (stejně jako SO[2]) -okyselení vody i půdy → negativní vliv na potravní řetězce -rozrušování povrchu staveb, soch….. -přízemní ozon (přispívává k jeho tvorbě společně s těkavými org. látkami) → vznik fotochemického smogu (účinky viz dříve) -tzv. skleníkový plyn (GHG – greenhouse gas) → společně s ostatními GHG přispívá ke skleníkovému efektu a globálnímu oteplování Země Působení na organizmy: ØRostliny: -podobně jako SO[2] – tj. vznik nekróz, rozklad rostlinného barviva - karotenu OXIDY DUSÍKU -NOx Působení na organizmy: ØČlověk: -dýchací soustava (silně dráždivý vliv) -vysoké koncentrace mohou způsobit vážné zdravotní potíže i smrt !!! -dochází k vázání na krevní barvivo a zhoršení přenosu kyslíku z plic do tkání -nádorová onemocnění OXID DUSIČITÝ (NO[2]) OXIDY DUSÍKU –NOx -imisní limity Imisní limit pro ochranu zdraví člověka (stanoven pro NO[2]): -hodinová koncentrace 200µg ·m^-3, max. 18 x za rok Imisní limit pro ochranu ekosystémů a vegetace (stanoven pro NO[x]): - koncentrace 30µg · m^-3 za kalendářní rok ( bez limitu v počtu dosažení) Nejvyšší koncentrace NO[2] Stanice s nejvyššími hodinovými koncentracemi NO[2] v roce 2007 OXID UHELNATÝ (CO) Zdroje: Obecně vzniká při nedokonalém spalování uhlíku a organických látek. ØAntropogenní zdroje: -zejména exhalace z výbušných motorů (benzínových či naftových)→max. koncentrace – města a frekventované komunikace -stacionární zdroje (např. energetický a metalurgický průmysl) -lokální topeniště (méně závažný zdroj) OXID UHELNATÝ (CO) Působení na organizmy: Vzhledem k vysoké jedovatosti se řadí mezi nejvýznamnější znečišťující látky !!! ¨ZUčinek na centrální nervovou soustavu a kardiovaskulární systém. Způsobuje zásadní změnu krevního barviva hemoglobinu důležitého pro transport kyslíku vaskulárním systémem. CO vytlačuje molekuly O[2] z hemoglobinu a sám se na něj váže ( a to 12x rychleji než O[2]) → místo oxyhemoglobinu vzniká karboxyhemoglobin. Chemická vazba je těsnější než u O[2], proto je vytěsnění obtížné. Otravy Co jsou proto velmi nebezpečné. Dochází k poškození mozkové tkáně (ke tkáňovému dušení). Při nižší koncentraci – bolest hlavy. Vysoké koncentrace – smrt !!! Při 1% obsahu CO v atmosféře – až 90% hemoglobinu je transformováno na karboxyhemoglobin. Transformace ze 70% vede k úmrtí !!!! OXIDY UHELNATÝ–CO -imisní limit Maximální 8-hodinové klouzavé průměrné koncentrace CO na vybraných stanicích v období 1996-2007 Stanice s nejvyššími hodnotami max. 8-hodinových průměrných koncentrací CO v roce 2007 PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) -označováno také jako tuhé znečišťující látky (TZL) -Znečištění těmito látkami představuje v ČR v současnosti jeden z hlavních problémů zajištění kvality ovzduší !!! -Znečištění vykazuje vzestupný trend !!! Zdroje: Primární – emitovány přímo do atmosféry, přírodní či antropogenní původ Sekundární – vznikají oxidací a následnými reakcemi plynných sloučenin v atmosféře, většinou antropogenní původ. ØPřírodní: -sopečná činnost, požáry, půdní procesy, oceán ØAntropogenní: -v Evropě převládají -doprava, elektrárny, spalovací zdroje (průmyslové i domácí), báňská činnost, stavebnictví…………. PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) Působení na organizmy Vzhledem k různorodosti emisních zdrojů mohou mít tuhé částice různé chemické složení, velikost a tvar. Dopad na zdraví je dán chemickým složením, koncentrací, velikostí a tvarem. Projevuje se silně negativní vliv na dýchací soustavu, a to již při velmi nízkých koncentracích (spodní hranice bezpečné koncentrace neexistuje)!!! -způsobují: -zánětlivá onemocnění plicní tkáně, snížení funkce plic, chronické bronchitidy, snížení imunity (vliv dlouhodobé expozice) -kardiovaskulární choroby, akutní trombotické komplikace (vliv krátkodobé vysoké koncentrace) -dlouhodobá expozice vede ke snížení délky život a předčasným úmrtím !!! PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) Nejnebezpečnější pro zdraví jsou zejména ty nejmenší částice (tedy frakce PM[10] a PM[2,5]). Tyto částice mohou pronikat až do spodní části dýchací soustavy, kde se ukládají (vzhledem k malé velikosti neexistuje žádný mechanizmus jejich odstranění z organizmu) !!! Vliv na rostliny: -není tak závažný jako v případě toxických plynů či kapalin -dochází k sedimentaci prachu na listech, což má přímé a nepřímé účinky: Přímé účinky: brání v přístupu fotosynteticky aktivního záření, prachové částice obsahují leptavé látky Nepřímé účinky: zakalení atmosféry → vliv na radiační bilanci (množství dopadajícího slunečního záření), změna chemických vlastností substrátu (kyselost, obsah toxických látek…….) PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) Imisní limity pro ochranu zdraví: -24 hodinová koncentrace : 50 μg∙ m^-3 (max. 35 x za rok) -kalendářní rok: 45 μg∙ m^-3 Vývoj znečištění: Mezi lety 2001 a 2003 silný vzestupný trendu v letech 2004 a 2005 – zakolísání. V roce 2006 obnovení vzestupného trendu. V roce 2007 došlo k celkovému zlepšení situace zapříčiněnému do velké míry lepšími rozptylovými podmínkami. Nejvíce postiženou oblastí zůstává dlouhodobě Ostravsko-Karvinsko! PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) Z celkového počtu 155 lokalit v roce 2007 imisní limit pro 24 hodinové koncentrace PM[10] překročen na 54 stanicích. Roční imisní limit překročen na 16 stanicích. Stanice s překročeným imisním limitem: Ostravsko-Karvinsko: -Ostrava-Bartovice, Ostrava-Českobratrská,Ostrava-Přívoz, Ostrava-Fifejdy, Ostrava-Přívoz ZÚ, Ostrava-Mariánské Hory, Ostrava-Zábřeh, Karviná, Bohumín, Český Těšín, Havířov, Karviná, Karviná ZÚ, Orlová,Věřňovice. Praha: Legerova, Karlín, Smíchov Zlínský kraj: Zlín-Svit, Uherské Hradiště Vysočina: Jihlava-Znojemská SČ kraj: Kladno-Švermov, Stehelčeves,Beroun JM kraj: Brno-střed, Brno-Masná Ústecký kraj: Ústí n.L.-Všebořická, Most, Lom a Ústí n. L.-město PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) PRAŠNÝ AEROSOL (Suspendované částice frakce PM[10] a PM[2,5]) 4. Klimatická změna Počasí x klima n Počasí = okamžitý stav atmosféry v daném místě charakterizovaný hodnotami jednotlivých meteorologických prvků n Klima = dlouhodobý režim počasí určitého místa podmíněný energetickou bilancí, atmosférickou cirkulací a charakterem aktivního povrchu. (Alisov, Drozdov, Rubensteinová, 1952) n Klima = souhrn a postupné střídání všech stavů atmosféry (podmínek počasí) možných v daném místě, které jsou dány působením klimatotvorných procesů vyvolaných a udržovaných prostřednictvím klimatotvorných faktorů. (Sklyarov, 1975) n Klimatotvorné faktory dle Sklyarova: -astronomické (přívod sluneční energie) -geografické (zeměpisná šířka, charakter povrchu- oceán x souš, vegetační kryt) -cirkulační (všeobecná cirkulace atmosféry, lokální cirkulační systémy -antropogenní (působení člověka) Změna klimatu x kolísání klimatu n Kolísání klimatu = kolísání kolem střední hodnoty s nejasným dlouhodobým trendem -výsledek vnitřní variability klimatického systému -časový horizont 10^0-10^2 let (roky, dekády, století) n Změna klimatu – (zpravidla) musí existovat trend -časový horizont 10^3 let (tisíciletí) -souvisí se změnou klimatotvorných faktorů n -v angličtině jednotný název pro klimatické výkyvy různého měřítka – „climatic change“ Klimatotvorné faktory (Změna klimatu = změna klimatotvorných faktorů) n 1.) Solární faktor n 2.)Vulkanická činnost n 3.) Interakce atmosféra x oceán n 4.) Skleníkový efekt n 5.) Aerosoly Skleníkový efekt -energetická bilance = krátkovlnné záření dopadající na Zemi – dlouhovlnné záření vyzařované Zemí -dle současných hodnot energetické bilance – Země by měla průměrnou teplotu -18°C. Současná průměrná teplota Země + 15°C → rozdíl + 33°C. Tento rozdíl dán skleníkovým efektem = absorpce dlouhovlnného vyzařování ze zemského povrchu v atmosféře tzv. skleníkovými plyny. Skleníkové plyny n přirozený původ: vodní pára, oxid uhličitý (CO[2]) a metan (CH[4]) n antropogenní původ: oxid uhličitý, metan, oxid dusný (N[2]O) -částečně a zcela fluorované uhlovodíky - tvrdé (CFC) a měkké freony (HCFC), halony (jejich emise kontrolovány Montrealským protokolem, Kjótským protokolem a Rámcovou úmluvou o změně klimatu) § Příspěvek jednotlivých plynů ke skleníkovému efektu (celkem 33°C): § 20,6°C – vodní pára § 7,2°C - CO[2] (zdroj = spalování fosilních paliv, výroba cementu, odlesňování –tropické deštné lesy – chybí „spotřebitelé“ CO[2]) § 2,4°C – troposferický ozon § 1,4°C – N[2]O (zdroj = spalování fosilních paliv a biomasy, doprava, dusíkatá minerální hnojiva) § 0,8°C – CH[4 ](zdroj = zemědělství (pěstování rýže,chov skotu, spalování biomasy), těžba a přeprava uhlí a zem. Plynu) § 0,6°C – ostatní plyny Skleníkové plyny-přehled Skleníkové plyny n Vývoj koncentrace v ovzduší Vysvětlení klimatických změn Nejčastější hypotéza těchto klimatických změn - Milankovičova astronomická hypotéza (30. léta 20. století): Klimatické změny jsou dány výkyvem parametrů oběžné dráhy Země kolem Slunce (mění se: sklon zemské osy, úhlová vzdálenost mezi přísluním a jarním bodem a výstřednost (excentricita) oběžné dráhy). Klimatické paradigma posledního tisíciletí (Hubert Lamb, 60. léta 20. století) Posledních 1000 let lze rozdělit na tato období: n klimatické optimum (středověké teplé období) 950-1200 n období postupného zhoršování klimatu (1200-1550) n tzv. „malá doba ledová“ (1550-1850) n globální oteplování (od 1850 trvá) Hypotézu podporuje i rekonstrukce teplot severní polokoule (1000-2000 n.l.) (Mann et al. 1999 – využita přístrojová data i proxy data)– známý „průběh hokejky“. (viz obr.) Globální oteplování n nárůst průměrné teploty zemské atmosféry a oceánů pozorovaný v posledních dekádách n v roce 2001 byl prezentován ve „Zprávě třetího zasedání IPCC“ vědecký názor na změny klimatu: průměrná globální teplota od konce 19. století vzrostla o 0,6 ± 0,2 °C -je pravděpodobné, že „většinu oteplování pozorovaného během posledních 50 let lze připsat lidským aktivitám“. Lidstvo přispívá k oteplování zvětšováním množství CO[2] a jiných skleníkových plynů, uvolňovaných při spalování fosilních paliv, mýcením lesů a dalšími aktivitami. Dle studií IPCC (Intergovermental Pannel on Climatic Change) by globální teplota v roce 2100 mohla být o 1,4 až 5,8 °C vyšší než v roce 1990. Nejistota výsledků je dána neznalostí přesného objem budoucích emisí CO[2] v kombinaci s nepřesností klimatických modelů. Pro globální oteplování dále svědčí: n -poslední dekáda 20. století – nejteplejší od roku 1861 n -9 z 10 nejteplejších let od roku 1861 se vyskytlo po roce 1990 n -vůbec nejteplejší rok - 1998, na 2. místě se umístil rok 2001 Vývoj teploty vzduchu od počátku industriálního věku Důkazy globálního oteplování Vývoj teploty vzduchu a obsahu CO[2] podle ledovcových jader n výzkum ledovcových jader – na mnoha místech v Antarktidě a v Arktidě n nejhlubší vrt (3623 m) – proveden 1998 ve spolupráci Ruska, USA a Francie na ruské základně Vostok (východní Antarktida) Klimatické informace uchované v ledovcovém jádře z Vostoku n Za uplynulých 400 000 let - čtyři periody podnebí Země. Průměrná teplota atmosféry se měnila v rozmezí od -9 °C do 3 °C a obsah CO[2] od 180 ppm do 300 ppm (objemových miliontin). Časový průběh změn koncentrace CO[2] věrně kopíruje průběh změn teploty. n Zjištěno, že současná koncentrace CO[2 ]nejvyšší, jaké bylo v posledních 400 000 letech dosaženo !!! PODLE ODBORNÍKŮ SE JEDNÁ O NEJVÝZNAMNÉJŠÍ DŮ KAZ EXISTENCE KLIMATICKÉ ZMĚNY !!! Důkazy globálního oteplování -ústup horských ledovců n V rakouských Alpách je celkem 925 ledovců. Nejznámější je Pasterze pod horou Grossglockner (3.798 m). Ledovec Pasterze je od 19.století na ústupu. Došlo k zkrácení (ústupu) o 2,5 km. Od 80. let poklesla výšky sněhové pokrývky na ledovci z 5-7 m na 3 m. Sníh dříve vydržel až do konce července, nyní mizí již v polovině května! Ústup horských ledovců Důkazy globálního oteplování n Vývoj teplot na Antarktickém poloostrově -oblast velmi citlivá na klimatickou změnu -oteplování za posledních 50 let je zde 5x rychlejší než globální průměr - od roku 1945 – oteplení o 2,5°C Projekce budoucího klimatu na Zemi nModelování změn klimatu (teploty, srážek a dalších meteorologických prvků) pomocí klimatických modelů nKlimatické modely- potřebují nastavení vstupních parametrů nVstupní parametry = koncentrace skleníkových plynů v ovzduší nSimulace různých úrovní koncentrace skleníkových plynů – emisní scénáře IPCC (Intergovernmental Pannel for Climate Change) - sdružuje odborníky na klima z jednotlivých zemí světa. -vytvořilo 4 skupiny emisních scénářů popisující různé úrovně socioekonomického vývoje světa. Emisní scénáře IPCC Projekce budoucího klimatu v ČR Změna průměrné teploty vzduchu Všechny experimenty ve všech měsících roku - zvýšení průměrné teploty vzduchu. S výjimkou dubna přesahuje růst teplot 1°C. Projekce budoucího klimatu v ČR Změna atmosférických srážek Růst srážek v zimě a na jaře, v létě spíše pokles srážek. Mnohem větší odlišnost jednotlivých experimentů . V zimních a jarních měsících zvýšení srážkových úhrnů o 5 - 20 %, pro červen až září - pokles srážkových úhrnů (v srpnu až o více než 30%) a jejich opětovné zvýšení v druhé části podzimu (v listopadu až o 20 %). Značná nejistota velikosti změny dle volby emisního scénáře. Očekávané dopady změny klimatu v ČR Hydrologie a vodní hospodářství -pokles průměrných průtoků v rozpětí 15 až 40 % -pokles minimálních průtoků a u minimálních odtoků podzemních vod -redukce či zánik zásoby vody ze sněhu -zvýšení územního výparu -posun zvýšených průtoků z jara do konce zimy a významná redukce jejich množství -v období od jara do podzimu – pokles odtoku (zvýšený výpar) -snížená schopnost vodních nádrží zabezpečovat a vyrovnávat odběry )díky sníženému průtoku a zvýšenému výparu) -nebezpečí eutrofizace vodních toků -zvýšená variabilita rozložení srážek a extremita počasí → riziko povodní a záplav, a období sucha Očekávané dopady změny klimatu v ČR Zemědělství -prodloužení bezmrazového období o 20 – 30 dnů -posunutí počátku a konce vegetačního období (začátek III- konec X → delší vegetační období) - posun nástupu fenofází (období zrání či sklizně by mohlo být uspíšeno nejméně o 10 – 14 dnů) -zvýšení rychlosti fotosyntézy s nárůstem koncentrací CO[2] a zvýšení využitelnosti vody v půdě. (Vyšší tvorba biomasy však bude znamenat její zvýšenou potřebu, která může i přes zmíněnou lepší využitelnost vést v určitých oblastech k vyčerpání vodních zásob ještě před koncem vegetačního období). -pěstování teplomilných kultur (kukuřice na zrno, rané odrůdy vinné révy) !!!nebezpečí teplotního stresu (Při předpokládaném nárůstu výparu a bez výraznějšího zvýšení atmosférických srážek – ohrožení suchem v oblasti střední a jižní Moravy, středních a severozápadních Čech, dolního a středního Polabí a Povltaví→ negativní vliv na výši výnosů v našich nejproduktivnějších zemědělských oblastech) !!!! - zlepšení podmínek pro zemědělství ve výše položených oblastech -zvýšení četnosti extrémních srážek → eroze -nárůst ohrožení vodní erozí (růst výměry ohrožených ploch min. o 10%) Očekávané dopady změny klimatu v ČR Lesnictví -škodliví biotičtí činitelé -větší růstová aktivita porostů lesních dřevin (díky zvýšené koncentraci CO[2]) -zhoršení vodní bilance -dopad na sekundární smrkové porosty v nižších a středních polohách (ohrožení rozpadem - 29 % existujících smrkových porostů, rizikové pěstování – dalších 53 % smrkových porostů, celkově 45 % rozlohy lesů ČR. Tyto porosty budou náchylnější k destrukci kořenového systému václavkou a červenou hnilobou kořenovníku vrstevnatého) -zvýšení rizika výskytu podkorního i listožravého hmyzu (lýkožrout smrkový) - vlivem zhoršeného stavu porostů a zlepšených podmínek pro rozvoj hmyzu -extrémy počasí jako limitující faktor stavu porostů (přehřátí pletiv, přesušení) Očekávané dopady změny klimatu v ČR Zdraví obyvatelstva -stres z horka (případně i v souvislosti se zhoršenou kvalitou ovzduší) -snížení zimní úmrtnosti související s podchlazením a omezení výskytu klíšťové encefalitidy -změny v rozšíření lymské boreliózy přenášené klíšťaty 5. Ekonomické nástroje ochrany ovzduší Ekonomické nástroje ochrany ovzduší-poplatky -v ČR poplatky za znečišťování ovzduší vymezeny zákonem 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší -mají v podstatě charakter daně a plní převážně fiskální funkci -z. 86/2002 Sb. stanoví mj. kategorie zdrojů, seznam zpoplatněných látek i výši sazeb Zdroje znečištění se dělí na: Østacionární -zvláště velké, velké, střední a malé ØMobilní Správa poplatků (vyměření, výběr, příjemce): Zvláště velký a velký stac. zdroj – KÚ, celní úřad, SFŽP Střední stac. zdroj – ORP, celní úřad, SFŽP Malý stac. zdroj – obec, obec, obec Ekonomické nástroje ochrany ovzduší-poplatky Seznam zpoplatněných látek (dle z. 86/2002 Sb.): n tuhé znečišťující látky n oxid siřičitý n oxidy dusíku n těkavé organické látky n těžké kovy n oxid uhelnatý n amoniak n polycyklické aromatické uhlovodíky n metan n látky I. a II. třídy (I. třída – azbest, benzen, beryliumII. třída – fluor, chlor, brom a jejich anorganické a organické sloučeniny, sulfan, sirouhlík) Ekonomické nástroje ochrany ovzduší-poplatky Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -daně -plošný charakter, ekonomický makro-nástroj -do roku 2007 v ČR nebyla žádná daň ekologického charakteru -od 2008 počátek tzv. EKOLOGICKÉ DAŇOVÉ REFORMY(EDR) obdobně jako v dalších státech EU -EDR má být provedena v období 2008-2017 a má zahrnovat 3 etapy -Hlavním principem je tzv. daňová neutralita- tedy ne zvýšení celkových daňových výnosů, ale spíše přerozdělení mezi jednotlivými daněmi. -posun od převahy přímých daní (u nás hl. zdanění pracovního úsilí –cca 70-80% příjmů SR), k daním nepřímým → snížení významu daní, které brzdí efektivnost ekonomiky ve prospěch daní, které naopak směřují k jejímu posílení. Část daňového zatížení se přesune z toho, co má být podporováno (např. pracovní místa) na to, co chceme omezit (znečištění). Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -daně Hlavním tématem EDR v ČR je zdanění energie. V současné době jsou na základě z. 261/2007 Sb. o stabilizaci veřejných rozpočtů s účinností od 1.1. 2008 zdaněny tyto položky: Ø zemní plyn a některé další plyny Ø pevná paliva Ø elektřina Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -daně Předmět zdanění, daňový základ a sazba daně u zemního plynu, pevných paliv a elektřiny (podle z. 261/2007 Sb.): Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -daně Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -obchodovatelná emisní povolení -nástroj fungující v mezinárodním měřítku, v souladu s legislativou EU -umožňuje znečišťovatelům minimalizaci nákladů -z. 695/2004 Sb. o podmínkách obchodování s povolenkami na emise skleníkových plynů (v návaznosti směrnici EP a rady 2003/87/ES) -zákon se vztahuje na vymezená zařízení vypouštějící emise skleníkových plynů -tato zařízení mohou fungovat jen na základě povolení (vydává MŽP ČR) Každé zařízení může emitovat jen množství skleníkových plynů odpovídající množství dle přidělených povolenek nebo povolenek získaných obchodováním. Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -obchodovatelná emisní povolení Emisní povolenka = majetková hodnota odpovídající právu provozovatele zařízení vypustit do ovzduší ekvivalent jedné tuny CO[2] v daném kalendářním roce (ekvivalent jedné tuny CO[2] = jedna metrická tuna oxidu uhličitého nebo množství jiného skleníkového plynu se stejným účinkem globálního ohřevu na klimatický systém Země). Obchodování s povolenkami probíhá v určitých obdobích a na speciálních burzách. První období bylo tříleté (2005-2007), současné období je pětileté (2008-2012) a následující bude rovněž pětileté. Celkové množství povolenek přidělené jednotlivým státům EU vychází z tzv. národních alokačních plánů (NAP). Návrh NAP vytváří MŽP ČR, předkládá ho ke schválení vládě a ta dále Evropské Komisi. Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -obchodovatelná emisní povolení Zařízení, kterým se nepodaří snížit emise na úroveň danou jimi přidělenými povolenkami si mohou nakoupit dodatečná povolení na burze. Tím je naplněn význam povolenek, kdy se sám znečišťovatel může rozhodnout a minimalizovat tak svoje náklady (buď zavede technologie ke snížení emisí nebo nakoupí dodatečné povolenky). NAP 2005-2007 přidělil ČR 97,1 mil. povolenek na rok. Do obchodování bylo zahrnuto 60% celkových emisí skleníkových plynů v ČR. Všechny povolenky byly přiděleny zdarma na základě historického principu (emise v letech 1999-2001) a projekcí růstu a redukčního potenciálu do roku 2007. NAP 2008-2012 – provázen značnou diskuzí. Nakonec ČR dostala o cca 15% povolenek méně než žádala – tj. 86,8 mil. povolenek na rok. Ekonomické nástroje ochrany ovzduší -obchodovatelná emisní povolení Použité zdroje -Prošek, P.: Ochrana a čistota atmosféry, semestrální přednáška, PřF MU, 2006. -Brázdil, R.: Změny a kolísání klimatu, semestrální přednáška, PřF MU, 2005. -ČHMÚ: Znečištění ovzduší na území ČR v roce 2007 (http://www.chmi.cz/uoco/isko/groc/gr07cz/obsah.html). -Doleželová, M.: Analýza ekonomických nástrojů ochrany ovzduší, bakalářská práce, ESF MU, 2008. Děkuji za pozornost!