O výfukových plynech a jejich škodlivosti na lidské zdraví i globální klima se mluví čím dál víc, ale ruku na srdce – jak moc se vyznáme v tomto tématu? Nás poučil docent Michal Vojtíšek, odborník na emise z motorů z ČVUT. Jeho přednášku proloženou dotazy z publika vám nabízíme v následujícím textu.
Jde o přepis vystoupení na diskusním panelu „O dopadu mamataxi na zdraví našich dětí“, kterou jsme v rámci projektu Čistou stopou Prahou uspořádali 26. června 2019 na ZŠ Na Beránku, program Montessori, Pertoldova 51, Praha 4 (viz příloha pod textem). Redakčně kráceno, upraveno a pro větší přehlednost opatřeno mezititulky.
DOCENT VOJTÍŠEK – ÚVOD
Dnes se dotknu i klimatických změn, protože jsem šestnáct let působil ve Spojených státech, kde jsem pracoval na Ústavu atmosferických věd na newyorské univerzitě. Kromě toho jsem provozoval autobusovou dopravu na bionaftu… Vlastnil jsem několik nákladních automobilů, ale nikdy jsem neměl osobní auto, neměl jsem pro to důvod.
V současné době se zabývám celým procesem spalování ve spalovacích motorech. To znamená od toho, kde vezmeme palivo – z jaké suroviny, jak to palivo připravíme, vlastní proces spalování, jaké to produkuje výfukové emise, jak je případně můžeme snížit, jaký dopad mají jednotlivé látky výfukových emisí na ovzduší. A tam jsou dvě možnosti. Zaprvé stabilní látky, které nepoškodí naše zdraví, ale přispívají ke klimatickým změnám, a zadruhé látky, které se v atmosféře rozloží relativně rychle – v řádu několika hodin až dní – ale než se rozloží, tak mohou napáchat značné škody, a hlavně na lidském zdraví.
Kolegy jsem občas nazýván ekoterorista a já jim zase říkám, že to jsou to benzínové hlavy, protože mají rádi ve svých autech silný motor: ani v autobusu bych takový výkon nepotřeboval.
DOCENT VOJTÍŠEK ZAHAJUJE SVOU POWERPOINTOVOU PREZENTACI
Toto je je laboratoř ČVUT… Auto je na válcích, jede na jednom místě, kola se točí, motor je zatěžován… Toto je zrovna auto na zemní plyn, měřili jsme částice... Někdo říká, že spalováním zemního plynu žádné částice nevznikají – tak tedy ty částice, které údajně nevznikají, jsou tady nachytané na terčíku… A kromě toho děláme měření za provozu. Měřením za provozu se zabývám již 20 let a obdobnými přístroji, jako jsou ty, které jsem navrhl, byly odhaleny všechny kauzy poslední doby. Nejen Dieselgate, ale například několik dalších kauz v posledních dvou dekádách ve Spojených státech s těžkými i lehkými vozidly…
Problém zahradní techniky
Ale nejde jenom o automobily. Velice podstatným rizikem je zahradní technika s motory, které mají vysoce „liberální“ limity a například na pevné částice vůbec žádný limit… Takový levný křovinořez, který koupíte za pár tisíc korun, dokáže vyprodukovat za minutu provozu stejně rizikových částic jako několik autobusů, takže je potom otázka, jestli nahrazovat naftový autobus elektrobusem, ale zároveň někoho nechat, aby sekal křovinořezem…
Dotaz muže z publika
Pro křovinořezy je specifické, že je tam dvoutaktní motor, takže z toho jde olejová mlha. A jak teda od toho odlišíte rizikové částice s navázanými karcinogenními látkami? Nesměšujete náhodou aerosoly s jinými látkami?
Vojtíšek – odpověď
Zaprvé olej, když je rozprášený v malých kapičkách, tak rozhodně není zdraví prospěšný ani neutrální. Když se podíváte na návod k použití jakéhokoli oleje, tak se dočtete, že obsahuje velice škodlivé látky: kovy, karcinogenní uhlovodíky… A zadruhé to není tak, že ten olej se jenom rozpráší, potom by totiž barva toho kouře byla do běla. To modré, modrošedé, co v kouři z dvoutaktního motoru vidíte, jsou produkty neúplného spalování oleje. Takže na jedné straně máte olejovou mlhu, na druhou stranu se ten olej spálí kompletně na CO2. A pak máte celou škálu meziproduktů – organické látky, elementární uhlík, oxid uhelnatý, formaldehyd a tak dál. Takže: není to „jenom“ olejová mlha… Velký podíl na celkových částicích dvoutaktního motoru má nespálené palivo. Tedy produkty nedokonalého spalování paliva, protože u většiny dvoutaktních motorů je více paliva než vzduchu, takže nemůže dojít ke kompletnímu spálení paliva, vždycky něco zbyde.
Dotaz stejného muže z publika
Ale jak pak můžete porovnávat dvoutaktní motor s dieselem, který je v autobuse. Mně se zdá, že se to bez nějaké hlubší separace a podrobnějšího měření nedá takhle šmahem říct, že je tam víc částic… Vy počítáte jenom částice, jestli tomu dobře rozumím.
Vojtíšek – odpověď
Já zvažuju celkovou hmotu částic, ale ten převis je takový, že kdybych si vybral třeba elementární uhlík, tak to, co jsem řekl, bude platit taky. Já vám pak ukážu, jak málo produkují současné autobusy.
Vojtíšek – pokračuje v ppt prezentaci
Také se zabýváme měřením emisí drážních vozidel… Mimochodem naši studenti mají rádi rychlé a silné stroje, tak jim říkám, svezte se tímto: to má 2000 koňských sil, vlak jezdí po Praze až stokilometrovou rychlostí… Nejrychlejší a nejsilnější stroje jsou kolejová vozidla a jezdí na elektřinu. Navíc, mluvíme-li o elektrickém pohonu, je to doprava, kterou si může dovolit každý, nejsou tam žádné baterie, do kterých jde kobalt a lithium (a otázka ještě je, kdo ho těží a za jakých podmínek), elektřina je vyrobena v České republice, koleje jsou většinou vyrobené v České republice, některé soupravy taky, lokomotiva z plzeňské Škodovky… A tady jsou italské vlaky, zde známé Pendolino. Mimochodem, někdo se mě ptal, jak rychle jsem jel v Itálii, tak to bylo 300 km/h, samozřejmě ne na silnici, ale železnici… Tady uvnitř pražského okruhu Pendolino nabírá rychlost 146 km/h, je to to nejrychlejší svezení do centra Prahy, jaké můžete mít.
Emise – největší zabiják z faktorů životního prostředí
Proč se vlastně emisemi zabýváme? Protože jsou na prvním místě žebříčku příčin předčasného úmrtí ze všech faktorů, které se týkají životního prostředí – a vyplývá to ze světových, evropských i národních statistik. A čtvrtá až šestá nejčastější příčina předčasného úmrtí vůbec je vdechování znečištěného venkovního ovzduší. Záleží na tom, kdo ty statistiky vydal a pro jakou oblast platí, proto to čtvrté až šesté místo, ale platí to pro ČR, Evropu i svět. Podle Evropské agentury pro životní prostředí částice ve venkovním ovzduší zapříčiňují téměř půl milionu předčasných úmrtí ročně společně s oxidy dusíku a ozonem… Oproti tomu statistiky dopravních nehod jsou asi jedna dvacetina, nějakých 26 000 v Evropě.
Je pravda, že počty obětí dopravních nehod i v počtu předčasných úmrtí v důsledku dýchání částic jdou postupně dolů. Ale pořád se nesnižují dostatečně rychle.
Kolik nás stojí znečištěný vzduch?
Studie Světové banky odhaduje škody v Evropě v důsledku znečištění venkovního ovzduší na 5 % hrubého národního produktu. Takže z každé tisícikoruny, kterou vyděláme, vezmeme padesát korun a vyhodíme je. A můžeme si říct, tak to je daň za to, že nemáme čisté ovzduší.
SLOŽENÍ VÝFUKOVÝCH PLYNŮ
Co je ve výfukových plynech?
Většina paliv jsou uhlovodíková od metanu, propanbutanu, jednodušší paliva jsou etanol, metanol, pak je to benzín, letecký petrolej, nafta a něco, co vypadá jako asfalt, taková ta černá hmota, a na to jezdí lodní motory – mazut.
SLOŽENÍ VÝFUKOVÝCH PLYNŮ – ZDRAVOTNĚ RIZIKOVÉ LÁTKY
UHLÍK za ideálních podmínek zoxiduje na oxid uhličitý CO2 a vodík oxiduje na vodu, čili H2O. Ale zřídka je ten proces ideální, takže místo CO2 někdy vznikne CO, tedy oxid uhelnatý. Ten se za pár dní rozloží v ovzduší, ale pokud ho, než se rozloží, vdechnete, tak se vám naváže na červené krvinky, které roznášejí kyslík po těle, a zůstává tam, protože má mnohem větší takzvanou afinitu než kyslík. Takže se kyslík nedostává k důležitým orgánům a může dojít k postupnému otupování smyslů, ztrátě schopnosti logicky myslet až po upadnutí do kómatu a smrti… Pokud se palivo nejen nespálí, ale dojde k takzvané pyrolýze (to je něco jako vyrábění dřevěného uhlí), tak vznikne elementární uhlík – ten tvoří malé částečky sazí… Saze pod mikroskopem vypadají podobně jako sněhové vločky nebo jako takové chuchvalce sněhových vloček, mají velký aktivní povrch, samy o sobě dráždí sliznice v plících. Ale stejně jako když si vezmete živočišné uhlí, aby na sebe navázalo škodlivé organické látky, tak na ty uhlíkaté části jsou ve vzduchu navázány různé škodlivé látky – většinou se na ně ještě v motoru navážou vysoce karcinogenní látky s rakovinotvorným účinkem. Spalováním metanu čili zemního plynu, bioplynu nebo nějakých alkoholových paliv vznikají také formaldehyd, acetaldehyd …
Většina výfukových plynů obsahuje DUSÍK, který jen tak projde motorem. Část dusíku vytvoří oxid dusnatý čili NO, který se vytváří za vysokých teplot. Vlastně je jedno, co spalujeme, NO vzniká, když máme dostatečně vysoké teploty a když následně dojde k poměrně rychlému ochlazení. Ve větším množství je pro člověka jedovatý. V atmosféře oxiduje na oxid dusičitý NO2, to je takový nahnědlý, červenohnědý plyn… Co se týče negativních dopadů oxidů dusíku, jedenáctisetstránková studie Americké agentury pro životní prostředí velice zvýšila jejich rizikovost oproti všem předchozím odhadům… Kromě toho oxid dusičitý reaguje s tzv.polyaromatickými uhlovodíky a nitroderiváty polyaromatických uhlovodíků a vzniká například silně karcinogenní trinitrobenzantron, který se nachází ve výfukových plynech, stejně jako 1-nitropyren… Trinitrobenzantron a 1-8- nitropyren (ten je velice podobný uvedenému 1-nitropyrenu) jsou mimochodem dvě látky s nejvyšší mutagenitou, které lidstvo vůbec zná.
Z oxidu dusičitého může dále takzvanou hydrolýzou, když ho smícháte s vodou nebo i vzdušnou vlhkostí, vzniknout kyselina dusitá, případně kyselina dusičná. U některých novějších motorů můžete cítit takový velice štiplavý zápach, a to je právě NO2, který se vám na slizici mění v kyselinou dusičnou a další látky. Většina oxidů dusíku se v atmosféře nerozloží, z atmosféry se dostávají buďto ve formě kyselého deště, anebo ve formě nějaké soli, většinou dusičnanu amonného. Ten je mimochodem průmyslové hnojivo, ale než se dostane na pole, tak jsou to částice v ovzduší, které zase mohou působit škody na lidském zdraví. Dále jde například o amoniak, štiplavý toxický plyn, který při vdechnutí poškozuje sliznici.
To je zhruba to zásadní. Pro upřesnění:
Síru jsme z paliva odstranili, takže oxidy síry, kyselina sírová – alespoň u motorových paliv v České republice – nejsou problémem. Olovo jsme do benzínu přestali přidávat. A emise CO jsme rapidně snížili, takže zdravotně rizikové koncentrace jsou jen pár desítek sekund po startu benzínového motoru, anebo pokud pracujete se zahradní technikou.
SLOŽENÍ VÝFUKOVÝCH PLYNŮ – PEVNÉ ČÁSTICE
Spalovací motory jsou nejčistší spalovací zařízení, která máme… (Docent Vojtíšek s odkazem na ppt prezentaci:) Tady je autobusový motor vybavený filtrem částic… A toto je výfuk lokomotivy na zemní plyn a stejně vypadá i výfuk lokomotivy na naftu vybavený filtrem částic…
Pokud vyjádřím částice u typického EURO VI (= aktuální emisní limit v EU, pozn. red.) autobusu na kilometr jízdy, tak tam je limit něco kolem jednoho miligramu částic na kilometr, ale v praxi jsou ty emise často ještě daleko nižší. Takže to odpovídá vykouření jedné cigarety. Když se filtry pevných částic poprvé montovaly na městské sutobusy v New Yorku, tak výzkumníci za nimi jezdili a zjišťovali, co za ním zůstává. A když autobus odjel ze zastávky, tak za ním zůstal obláček částic a dlouho trvalo, než se vysvětlilo, že je od toho, jak cestující, kteří čekali na autobus, na té zastávce kouřili cigaretu. Takže pokud jde o částice, vykouřit jednu cigaretu je totéž jako ujet jeden nebo několik kilometrů s moderním EURO VI autobusem.
Emisní limity jsou pro těžká vozidla dané na kilowathodinu výkonu nebo na ujetý kilometr. Ta kilowathodina výkonu, to je něco jako spotřeba elektrické energie, kterou doma měříte v kilowathodinách. A pokud to přepočtu na metr krychlový spalin, tak pro stacionární zdroje jsou limity částic desetinásobky, a pro lokální topeniště dokonce stonásobky oproti limitu EURO VI pro těžká užitková vozidla – nákladní automobily a autobusy.
I když jsou tedy spalovací motory nejčistší spalovací zařízení, přesto jsou ze zdravotního hlediska největším rizikem většiny měst typu Praha, Brno, Pardubice atd. (Nemluvím o venkově, kde jezdí mnohem méně aut a největším nebezpečím jsou tam lokální topeniště, a ještě když tam někdo topí odpadky… Když spálí kilogram odpadků, je to stejné množství částic, jako kdyby nový autobus projel Evropou tam a zpátky.)
O vlivu koncentrace pevných částic
Částice jsou obzvlášť škodlivé z několika důvodů. Jeden z nich je, že výfukové plyny jsou uvolňovány uprostřed ulic. Elektrárny mají komín a v jeho blízkosti nikdo není, takže než se emise dostanou dolů, jsou rozptýlené a „zředěné“. Zatímco výfukové plyny? Ty jsou produkovány jen metry nebo desítky metrů od mnoha lidí, kteří se v ulicích zdržují, a nebezpečné jsou samozřejmě i pro samotné posádky vozidel, které po těch silnicích jedou.
O vlivu velikosti pevných částic
Druhá věc je velikost pevných částic. Nevím, jestli si někdo z vás dokáže představit jednotku nanometr – stovky nanometrů jsou vlnová délka viditelného světla, necelý nanometr měří nějaké molekuly… (Docent Vojtíšek ukazuje v místnosti:) Kdybych zvětšil lidský vlas, který má vyšší desítky mikrometrů čili vyšší desítky tisíc nanometrů, aby byl od podlahy ke stropu, tak zrnka písku budou taky od podlahy ke stropu, ale částice z motoru budou něco od velikosti makového zrnka po velikost hrášku, fazole, pecky od třešní… Tedy velice malé. Tak malé, že nejsou vidět okem, protože jsou menší než vlnová délka viditelného světla.
O pronikání částic do těla
To má významné dopady. Větší částice se mi totiž zachytí v nose a nezpůsobí větší potíže. Když například brousím dřevo, tak je potom vysmrkám. Pokud jsem ale na ulici, nevysmrkám nic – proč? Protože částice z výfuků mohou být tak malé, že putují až do plicních sklípků, až tam se teprve usadí… (Docent Vojtíšek s odkazem na ppt prezentaci:) Toto je křivka pravděpodobnosti záchytu částice v plicních sklípcích – nejvyšší pravděpodobnost, kolem poloviny, je zhruba někde nad deseti nanometrech čili setině mikrometru… Tady je typické rozložení velikosti částic naftového motoru – velký peak, tedy něco kolem deseti nanometrů, jsou takzvané primární částice. A pak tam je shluk částic, které jsou nějaké desítky, případně stovky nanometrů. Když totiž motor produkuje částic velice mnoho, tak se začnou shlukovat… Ten shluk dojde velikostně někam sem a tam je začneme vidět, takže motory, které produkují viditelný černý kouř, tak těch částic je tam tolik, že se shluknou ve velké celky – asi jako kdybyste neměli sněhové vločky, ale laviny, co padají ze střech – a to už vidíte okem.
O měření na Spořilově
Tady je velikostní distribuce částic, které jsme naměřili ve 40 lokalitách na Spořilově … Je to uvedeno poměrově. Počet každé velikostní kategorie jsem vydělil celkovým počtem. Nejvíc částic je kolem deseti nanometrů, k tomu nějaké ještě větší, a přesně to odpovídá velikostní distribuci ve spalovacích motorech… Prošli jsme celý Spořilov několikrát, z lokálních topenišť jsme na ulicích nenašli prakticky nic… Tady jsou ukázky z měření – toto je zrovna březen, kdy se ve vilové čtvrti topilo, a nejvíc částic je zrovna tady kolem dálnice… A toto je taková místní anomálie, souvisí to s tím, že ve výfukových plynech motorů nákladních vozidel se nastřádají poměrně škodlivé látky při pomalém pojíždění v koloně, a jakmile dá řidič plný plyn, aby se kamion rozjel, když vyjíždí tady ten kopec, tak tady ty látky vylétají a kromě toho, že jich je víc, tak mají rakovinotvorný potenciál o nějaké desetinásobky oproti běžným částicím…
Zdravotní dopady
Vdechnutí částic samozřejmě mechanicky dráždí plíce, ale také zvyšují riziko vzniku astmatu a rakoviny plic, která je jen obtížně vyléčitelná – kolega lékař mi říkal, že asi 90 % pacientů se bohužel nedožije nápravy… Několik desítek let výzkumu různých obtížně prokazatelných studií nakonec vyústilo v to, že Světová zdravotnická organizace prohlásila výfukové plyny naftových motorů za karcinogen tzv. prvního stupně… A tím, že částice pronikají buněčnou membránou do krevního oběhu – což je zvláštní vlastnost nanočástic, velké částice se tam nedostanou, ty si tam tělo nepustí – tak se mimo jiné zvyšuje riziko Alzheimerovy choroby, zvyšuje se riziko infarktu myokardu a kromě toho dochází k poškození genetické informace jak u mužů, tak u žen. U mužů dochází ke snížení kvality a množství spermií . U žen může být během těhotenství částicemi zasažen přímo plod – protože malé částice mohou pronikat i přes membránu v placentě, takže se dostanou i do krve ještě nenarozeného dítěte… A když byla zasažena ještě nenarozená žena tím, že částice vdechla její matka, tak teprve až ona má později děti, tak až ty mohou mít ob generaci genetické postižení kvůli rakovinotvorným látkám v částicích… Současným předmětem výzkumu je navíc poškození mozku, protože jemné částice dokážou pronikat i kolem čichového nervu z nosu přímo do mozku…
SLOŽENÍ VÝFUKOVÝCH PLYNŮ – STABILNÍ/SKLENÍKOVÉ PLYNY
Pak existují skleníkové plyny způsobující skleníkový efekt – není to jenom „výfukový“ oxid uhličitý CO2, ale i metan a také další oxid dusíku N2O… Ten se nepočítá do celkových oxidů dusíku NOX, protože je vysoce stabilní skleníkový plyn. Samotný oxid dusný N2O (tzv. „rajský plyn“ – pozn. red.) je zdraví neškodný, naopak vyvolává euforické účinky, takže se například používá, abyste necítili bolest, když vám trhají zub…
Princip skleníkového efektu
Slunce vyzařuje nějaký výkon – záření. Něco se odrazí zpátky do vesmíru, něco se pohltí v atmosféře, něco dopadne na zem. Platí zákon zachování energie, to znamená Země v rovnovážném stavu musí vyzářit do vesmíru stejně tolik energie, jako dostala od Slunce. Co se týče záření, tak pro něj platí Planckův zákon záření černého tělesa. Nejlépe ho lze vyjádřit tak, že když něco ohřejete na velmi vysokou teplotu – a je jedno co – tak to postupně začne měnit spektrum vlnových délek… Teď všechno kolem nás vyzařuje v infračervené oblasti, tzv. tepelné záření… Jakmile to začnu zahřívat, když například vezmu kovový předmět a dám ho do plamene plynového sporáku, tak začnu vidět, že je to temně rudé, rudé, oranžové, žluté… Země přijímá viditelné světlo ze Slunce a vyzařuje tepelné záření. A skleníkové plyny jako oxid uhličitý, metan, oxid dusný a mnohé další pohlcují v infračerveném světle. Co se vlastně stane? Viditelné světlo prochází, ale část tepelného záření je pohlcována, což znamená, že nejde ven do vesmíru. Takže se Země začne zahřívat. Tím že se zahřeje, vzroste intenzita tepla, které vyzařuje, a nastolí se rovnováha. Když máme v atmosféře skleníkové plyny, Země se musí více ohřát, aby dokázala vyzařovat víc tepla do vesmíru, aby vyzářila opět tolik, kolik dostala od sluníčka. To je princip skleníkového efektu, to je princip zvyšování průměrné teploty způsobené přítomností skleníkových plynů v atmosféře.
Souvislosti
Rozvoj naší civilizace v posledních deseti dvaceti tisících letech je jakoby zázrakem umístěn do doby, kdy klima je relativně stabilní. Je možné, že to spolu souvisí. Je možné, že intenzivní zemědělství, které umožnilo dělbu práce, bylo podmíněno stabilním klimatem… Je to možné. Pokud si to klima změníme, je otázka, kam se dostaneme. Je otázka, jaké nepěkné věci se budou dít.
V historii tady byly ledovce, bylo tady i moře. Je pouze otázka, jestli chceme zachovat ponebí, jaké na Zemi máme, anebo jestli chceme nějaké jiné – a velice obtížně se dá předpovědět jaké. Když si vezmeme systémy jako tajfuny, hurikány, které mají desítky až stovky kilometrů v průměru a vyznačují se velmi silnými ničivými větry, tak je otázka, kde berou svoji energii. A výzkumy ukázaly, že svoji energii berou z poměrně malých rozdílů v teplotě povrchových vod oceánů… Takže sice někdo může mávnout rukou a říct: „Dobře, tak bude o jeden stupeň víc, nebude dvacet, ale bude dvacet jedna“, jenomže pro tyto systémy to může znamenat hodně. A to, že máme více energie ve větrných masách, znamená, že dynamika roste, že roste výskyt i četnost extrémních jevů. Pojišťovny, které mají velice dobré statistiky o tom, jak jim narůstají škody právě v souvislosti s klimatickými změnami, to potvrzují… Ono to není ani tak o tom, že se průměrná teplota zvedne z dvaceti na jednadvacet… Průměr dvacet totiž může znamenat, že máme jednou patnáct stupňů a podruhé dvacet pět, jenomže právě tak i to, když mám jednou nulu a potom čtyřicet… A právě o ty výkyvy a vznik extrémních jevů jde daleko víc než o samotné zvýšení průměru.
Oxid uhličitý
Přibližně kolem 5 % vzduchu, který vydechujeme, je CO2. Znamená to, že to jsou také emise skleníkových plynů, a když jsem vyjel sem od Vltavy na kole, tak jsem vyprodukoval nějaké CO2 – možná více, než kdybych jel tramvají napájenou z jaderné elektrárny, což není spojeno s emisemi CO2. Ale je tu zásadní rozdíl – je třeba rozlišit mezi koloběhem uhlíku v přírodě a uhlíkem navíc… Dám příklad tady ze školy: Zde jsou šatní skříňky. A ty fungují na základě principu, že děti nějaké oblečení přinesou a nějaké zase odnesou. Takže tady existuje nějaký koloběh. A teď si představte, že ne všechno oblečení, co děti přinesou, si zase odnesou. Třeba za měsíc dvacetkrát přinesou mikinu, ale jenom osmnáctkrát ji odnesou. Tak se to v těch skříňkách začne hromadit a začne to být problém. A přibližně devadesát sedm procent CO2, které někdo vypustí do atmosféry, je součástí přírodního koloběhu. Rostlina absorbuje CO2, já tu rostlinu sním, cukry škroby, které se vytvořily z CO2 z atmosféry, můj metabolismus zpracuje na vodu a CO2 a to CO2 vrátím do atmosféry. Pokud ale vydoluji ze země ropu nebo zemní plyn nebo uhlí, tak to CO2 nemá žádný „protiúčet“. Pouze přibývá do atmosféry a tam se hromadí.
Muž z publika
Námitka – většina se ho rozpustí v oceánu. Tu koncentraci nezvýší v atmosféře.
Vojtíšek – odpověď
Zhruba tak třetina víceemisí CO2 se rozpustí v oceánu. Co se ale stane, když se v oceánu rozpustí CO2? Je to slabá kyselina. Protože CO2 se ve vodě rozpustí, vzniká kyselina uhličitá… Dochází k okyselování oceánů. A potom se ta kyselina uhličitá přeměňuje na uhličitany, například vápenec, který se usazuje na mořském dně. Ale nějakou dobu to trvá…
Takže ano, zhruba třetina CO2, co jsme vypustili do ovzduší, se rozpustila v oceánech, ale další dvě třetiny zůstávají… Je proto třeba informace brát trochu přesněji , s rozhledem a v širších souvislostech.
Žena z publika
Platí ten koloběh i pro metan? Říká se přece, že jedním z největších producentů skleníkových plynů jsou krávy, které prdí a produkují metan… Jestli v tomto případě nefunguje něco podobného, že ten metan odněkud vzaly a je to přirozený koloběh?
Vojtíšek – odpověď
To je dobrá otázka… Ten uhlík v tom metanu je biologického původu, to znamená CO2 má jeden uhlík, metan má taky jeden uhlík, ten vodík je z vody, tam problém není, takže dalo by se říci, že množství metanu, které krávy vyprodukují, odpovídá množství, počtu molekul CO2, které do sebe nashromáždily rostliny, které krávy snědly. Kdyby měl metan stejné dopady jako CO2, tak není žádný problém. Problém je v tom, že podle odhadu Mezinárodního panelu pro klimatickou změnu IPPC potenciál metanu – a jsou různé odhady podle toho, jak dlouho se to měří, protože metan je vysoce stabilní – zůstává v ovzduší daleko déle než CO2…
Muž z publika
Námitka – nemáte pravdu. CO2 zůstane v atmosféře navždy, pokud se nerozpustí v oceánu, ale metan se řekněme do roka zoxiduje.
Vojtíšek – odpověď
Rozhodně to není do roka… To je mnohem delší doba.
Takže krávy seberou z atmosféry CO2, ale ten metan, který vypouštějí, je daleko horší, jako skleníkový plyn je nejméně 20krát účinnější než CO2. Vzniká ovšem například i při rozmrzání permafrostu nebo když tlejí rostliny – jde o bahenní plyn.
O FILTRECH PEVNÝCH ČÁSTIC
Ještě bych se vrátil k filtrům pevných částic. Ty v nových vznětových čili naftových motorech dosahují toho, že ve výfukovém potrubí je dokonce méně částic než v okolním ovzduší… Mám výsledky, kdy jsme s dvanáctitunovým vozem dělali zkušební jízdy a zastavili jsme se u Říčan na oběd, vypnuli jsme motor, ale přístroje běžely dál. A protože motor neprodukoval žádné výfukové plyny, tak si nasávaly okolní vzduch – a ty koncentrace v okolním vzduchu byly zhruba desetinásobky oproti tomu, co bylo ve výfukovém porubí běžícího motoru… Na rozdíl od svých kolegů ale netvrdím, že takové motory čistí vzduch… Obecně se totiž zhruba jedno procento těchto filtrů samovolně poškodí, praskne – a to jedno procento způsobí takový nárůst emisí, že už obecně o těchto filtrech neplatí, že čistí vzduch.
Bohužel čeští lidé tomu ještě pomáhají a nějakých 9 % aut, které by měly být vybaveny filtrem částic z výroby, ho prostě nemají, nebo je vytlučený nebo provrtaný, prostě nefiltruje…
Princip filtru
(Docent Vojtíšek s odkazem na ppt prezentaci:) Takto vypadá ten filtr, jsou tam průběžné kanálky, každý je uzavřený na jednom nebo na druhém konci, jedněmi kanálky jdou výfukové plyny dovnitř, druhými ven, tady nevidíte žádné saze… Tohle je pohled z mikroskopu – výfukové plyny jdou dovntř, prochází porézní membránou, když to dáte pod elektronový mikroskop, vypadá to zhruba jako houba na mytí tabule a nashromáždí se tam celý koberec sazí a dalšího materiálu. Saze hoří zhruba při nějakých 600 či 650 stupních, ale není to přesné číslo, protože záleží na tom, o jaké saze jde – například v jaderných reaktorech přežívá daleko vyšší teploty. A ty částice, které se ve filtru pevných částic nashromáždí, se pravidelně spálí. Takže není to tak, že se ve filtru nashromážděné částice někde za městem vypustí ven, ale ty nashromážděné částice se pravidelně spalují a ve filtru se hromadí jenom nějaké nespalitelné zbytky, které připoužití správného paliva, správného oleje, při pečlivě udržovaném motoru by měly být relativně velice nízké…
Muž z publika
Já jsem se chtěl zeptat, zachytí ten filtr všechny částice včetně těch „nano“, těch úplně nejmenších…
Vojtíšek – odpověď
Ano, nenaměříme prakticky nic. Je to ale trochu složitější – filtr zachytí všechno, co je větší než póry ve filtru, což platí pouze pro velice hrubé částice. Ty se zachytávají tak, že jak vzduch kličkuje tělesem filtru, tak částice letí se vzduchem a mají nějakou setrvačnost, a když se proud vzduchu stočí, tak částice letí dál původním směrem a narazí – proto říkáme, že se zachytí tzv. nárazem.
Ale malé částice, ty se zachytávají dyfúzí… Tady na škole se určitě během hodin fyziky bere Brownův pohyb molekul a molekuly, to jsou nějaké zlomky nanometru, takže malé částice, které jsou jednotky nebo desítky nanometru, tak do nich ty molekuly narážejí a ty částice takto různě poletují… A jak tak různě poletují, tak se někde „připlácnou“, a když se tak stane, drží díky různým silám povrchových vazeb na povrchu, a protože jsou malé, tak se proudem nevymýjí… Malé částice se filtrují tímto způsobem. Čím menší částice, tím větší pravděpodobnost, že se takto zachytí.
Vysoká účinnost je tedy pro velké částice, tak pro ty velice malé. Ale někde mezitím je „díra“, tedy že se to prostě na filtr nezachytí.
Jenomže tam nastupuje ještě další mechanismus… Všimněte si někdy, jak padá sníh na kanál. Sněhové vločky jsou samozřejmě menší než otvory v kanálu, ale stejně, jakmile napadá větší množství sněhu, tak ty vločky udělají souvislý povrch a pak už se zachytí všechno… Podobně jamile se ve filtru částic udělá takový první koberec částic, tak se zachytí úplně všechno, takže trošku snížená účinnost filtrace je pouze, když je filtr zrovna vyčištěný, vypálený. Proto u benzínových motorů, kde jsou velmi vysoké teploty výfukových plynů – poměrně reaktivní částice – ty filtry se prakticky regenerují samy průběžně… Takže výborně, žádná aktivní regenerace, žádné palivo navíc, ale ta účinnost je nižší. Proto si myslím, že u benzinových motorů budeme mít daleko větší problém s částicemi než u naftových motorů.
Tam je to totiž vyřešeno technologií filtru částic… Ovšem jenom do té doby, než si někdo řekne: Hm, filtr mi dosluhuje a je drahý, ale tady na internetu inzerují, že mi ho levně odstraní, přeprogramují řídící jednotku, aby si myslela, že tam ten filtr je, a ještě mi „zprostředkují“ pravidelnou technickou kontrolu (docent Vojtíšek: Nechám na každém, aby si přebral, co to znamená). A jsou i firmy, které pouze zapůjčí filtr za účelem absolvování pravidelné technické prohlídky. A podle současné legislativy lze také projít technickou kontrolou na měření emisí, i když tam filtr není. S tím já nesouhlasím. Myslím si, že zkušený technik by měl poznat, že tam filtr není, a takový vůz vyhodit, ale bohužel je s takovým vozem možné projít technickou kontrolou při splnění legislativních požadavků… Apelovali jsme na ministerstvo dopravy, ale zmohli se pouze na odpověď, že zavedou novou legislativu – a sice že když mechanik odmontuje filtr částic, tak vás musí jenom upozornit na to, že takové vozidlo nemůže být provozováno na veřejné silnici, ale udělat to může…
Žena z publika
Co je pravdy na tom, že když dochází k vypalování těch nashromážděných částic v tom filtru, tak ty se tím spalováním rozkládají na ještě menší, jemnější částice, které jsou pro nás už téměř neměřitelné, ale pro tělo můžou být paradoxně ještě nebezpečnější než ty před vypálením…
Vojtíšek – odpověď
Dokud tam máte alespoň nějakou vrstvu částic, tak ty vám zachytí i ty velice jemné… Je pravda, že u motoru vybaveného filtrem částic jsou nejvyšší koncentrace částic, když je filtr regenerován, tedy vypalován – a ano, jsou tam, ale většinou ne ty původní, které prošly filtrem. Dochází ke spalování, produkují se tam nějaké organické látky… Když je to motor osobního automobilu,kde aby výrobci ušetřili, tak dohřejí filtr částic tím, že „naprskají“ palivo, které neshoří, do motoru, tak to palivo pak shoří v oxidačním katalyzátoru – z toho jsou velmi vysoké emise uhlovodíků a ty potom reagují s těmi částicemi. A pokud se stane, že tím filtrem projde plyn, který se následně ochladí a zkondenzuje v malou nepatrnou částici a může se stát, že ta je zdraví škodlivá…
Je to otevřená otázka. Obecně se má za to, že filtry částic velmi účinně snižují jak emise, tak různé identifikované karcinogenní látky, tak dopady přímo na DNA, na různé buněčné kultury, dělají se toxikologické testy, kdy různé biologické materiály se vystavují výfukovým plynům, a nezjistilo se, že by tam bylo nějaké významné navýšení v důsledku regenerace filtru částic, ale možné je cokoli – i to, že za nějaká léta zjistíme, že tam něco rizikového je a nevíme o tom. Aspoň já si nejsem momentálně vědom toho, že by se o něčem vědělo.
Muž z publika
Můžu vás doplnit? To co říkáte, že se prská palivo do výfuku, tak to dělají ne „ty špatné“ automobilky, ale všechny vozy v Čechách prodávané. Prostě při regeneraci filtru se provádí postřik nafty v době, když už vlastně dochází k tomu výfuku, takže ta nafta skutečně běží do filtru a teprve v něm dojde ke spalování nafty. Ten filtr se ohřeje a dochází tedy ke spalování těch zachycených uhlíkových částic. Existují i jiné systémy, které ovšem vyžadují permanentní přidávání určitého katalyzátoru do paliva a ty se u nás nevyrábějí.
Vojtíšek – odpověď
Ty se u nás sice nevyrábějí, ale jsou namontované do některých vozidel francouzské výroby, které se u nás prodávají a fungují poměrně dobře – aditiva přidávaná do paliva snižují teplotu hoření sazí zhruba o nějakých 200 stupňů, stejně tak některé motory si vyrábějí enol 2, protože enol 2 je velice reaktivní plyn a dokáže reagovat s částicemi zase od nějakých teplot plus minus hrubým odhadem 250 až 350 stupňů. Ta nafta se spálí v oxidačním katalyzátoru. A jsou i výrobci vozidel, kteří tu naftu vstřikují přímo před oxidační katalyzátor, nikoliv do motoru, a ta nafta pak také skutečně shoří v oxidačním katalyzátoru. Řekl bych, že to je systém, který používají výrobci těžkých vozidel. Nemyslím si, že zrovna u nás vyráběná vozidla, alespoň některé motorizace, IVECO, autobusy SOR, nákladní automobily Tatra s motory Pacard nebo DAF – určitě se najdou exempláře, kde se to dělá efektivnějším způsobem než pozdním vstřikem přímo do motoru, který bohužel většinou automobilky dělají.
Muž z publika
Ještě jenom na doplnění : Vy to tady prezentujete, jako že ty filtry jsou ideální věc a že to funguje pořád, ale realita je taková, že spalování těch částic není stoprocentní. Takže řekněme po 150 000 kilometrech se ten filtr už znova regenerovat nedá, je ucpaný a musí se vyměnit a to stojí desítky tisíc korun.
Vojtíšek – odpověď
Vy říkáte, že se musí vyměnit…
Muž z publika
Oficální stanovisko automobilek je vyměnit a garážová firma vám ho vyčistí…
Vojtíšek – odpověď
Vy říkáte, že se musí vyměnit. Ten filtr částic, co jsem vám ukazoval, tak (docent Vojtíšek s odkazem na ppt prezentaci) – všimněte si tady těch obručí, ty pasují s přírubami ve výfukovém potrubí. A v New Yorku jednou za rok autobus přijel, pod autobusem se rozepnuly dvě spony, tento filtr se položil na zvedák, nechal se vychladnout, vzal se vyčištěný, dal se do autobusu a autobus jel dál. Z toho filtru se odstranily nespaliné složky, to znamená kovy z otěru motoru (každý motor poztrácí nějaké desítky gramů, záleží na velikosti motoru i materiálu), zrovna tak je tam popel ze spalování paliva a ze spalování motorového oleje. Proto jsou požadavky na nízký obsah popela jak v motorové naftě, tak v mazacím oleji…
Většinou ty částice kovů, anorganické materiály, stačí jen dobře vyfoukat, někdo doporučoval vyndat filtr, otočit ho, dát ho dám zpátky a jet dál… Protože to, co se vyfouká, jsou ty nespalitelné zbytky. Samozřejmě že to není schválená procedura – máte si za desítky tisíc koupit od automobilek celý originální modul… To je jako kdyby tady škola řekla: Děti nemůžou psát obyčejnými tužkami někde z papírnictví, to můžou pouze autorizovanými tužkami, které stojí 20 korun kus a koupit si je můžete jenom tady v té jediné trafice před školou… A přitom je to ta samá tužka, jakou si koupíte kdekoli jinde.
38 000 MRTVÝCH ROČNĚ KVŮLI KVŮLI PODVODŮM Z EMISEMI
Ještě shrnu, co jsme zjistili v rámci vyšetřování aféry dieselgate – totiž že dva výrobci, co nepodvádí, jsou naši výrobci autobusů IVECO a SOR, takže jejich autobusy mají srovnatelné emise oxidu dusíku na kilometr, jako je oficiální limit EURO 5 pro osobní auta… ALE! Ale ta osobní auta je neplní, jejich reálné emise jsou ve skutečnosti 5krát vyšší, takže co se týče oxidu dusíku, tak pět autobusů dohromady vyprodukuje tolik jako na stejně dlouhé trase jediné relativně nové osobní auto s normou EURO 5… Na základě publikovaných studií se odhaduje, že výrobci motorů svou neukázněností a obcházením emisí a předpisů způsobují 38 000 předčasných úmrtí ročně… Nejde jen o Dieselgate, ale o všechny aféry podobného rázu dohromady.
Mimochodem stát Kalifornie plánuje další snížení emisí… (docent Vojtíšek s odkazem na ppt prezentaci:) Takže toto je emisní limit EURO 5, tady EURO 6. Tady jsou emise osobních automobilů a tady jsou autobusy – a někde tady, téměř na nule, jsou navrhované limity pro dálniční tahače a autobusy v Kalifornii. Tamější výrobce motorů přitom prohlásil: Jestli to chcete, uděláme to. Technologicky je to zvládnutelné… Takže jestli evropské automobilky říkají, že to nejde – tak já říkám: Opravdu to nejde, nebo to jenom neumíte?
Řešení pro celkové snížení emisí: Měl by se zlepšit technický stav vozidel, měla by se dodržovat legislativa, a to jak výrobci, tak provozovateli, měl by existovat fungující systém technické kontroly. Když budou vozy ve výborném stavu, vzduch bude mnohem lepší… A neměli bychom přetěžovat dopravní síť – je otázka, jestli je potřeba, aby bylo na silnicích tolik vozidel, kolik jich tam je. Jakmile dochází ke tvorbě kolon, dochází k nárůstu emisí, ale i nehodám…
Z VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ EMISÍ PŘED ŠKOLOU
Pozn. red.: Tato část vystoupení docenta Vojtíška je silně krácená. Soustředí se pouze na informace s možným zobecněním pro situace před všemi školami postiženými fenoménem mamataxi (papataxi).
Měření proběhla dvě – jedno jsem dělal já a druhé tady pan Eršil – a obě dopadla stejně. Tady jsou výsledky: nejmenší množství částic je v odlehlých uličkách v okolí školy, větší ve více frekventovaných ulicích, ještě větší u frekventovaných křižovatek – a úplně nejvyšší množství bylo naměřeno přímo na parkovišti u školy. A tady je to graficky – vchod do školy, parkoviště a okolo něj projely desítky aut. Některé se projevily sotva znatelnými navýšeními koncentrací, jiné většími a zbytek obrovskými. Je to tak i v celé Praze, že malé množství aut produkuje velké množství znečištění ovzduší a ta by měla být opravena… Takže praktické doporučení: Každý metr a každých několik desítek metrů dál od zdroje pomáhá. Částice jsou nejvíce koncentrované v jednotkách metrů od zdrojů a pak v desítkách metrů a dál se to postupně snižuje. Pokud jedete na kole nebo jdete pěšky a máte možnost jet nebo jít o ulici dál, udělejte to. To je zásadní doporučení.
Když si vezmeme nějakou pozaďovou linii před ranní špičkou a po ranní špičce, tak během ranní špičky u školy se množství částic v ovzduší zvyšuje až o desítky procent. Pokud propojíme ty naměřené koncentrace s polohou, tak tady kolem té ulice zase tolik částic nebylo a nejvyšší množství bylo jednoznačně na parkovišti. Je to tím, že nejvíce emisí vzniká rozjížděním motoru a provozem motoru na volnoběh. A proto ty nejvyšší koncentrace nejsou tady na ulici, kde je také hodně provozu, jenomže tam auta jedou a mají zahřáté motory… Tady je pro srovnání vchod do školy: tím že je dál od parkoviště, je na tom docela dobře.
Tady je to zase vyjádřené jinak – kde jsme v jednom místě postupně naměřili několik různých hodnot, tak tam jsme umístili soustředné kruhy. A zase jsou nejvyšší koncentrace právě kolem parkoviště u školy. V různé dny tady byly různé koncentrace částic – takže ráno to bylo nižší a po osmé to bylo už zase nižší, ale ve špičce před osmou vzrostly koncentrace částic o desítky procent, ovšem s výkyvy až do nějakých násobků nebo i desetinásobků průměrných koncentrací.
Takže závěrem: zjistili jsme, že ranní dojíždění automobily do školy zvyšuje koncentraci částic tam, kde auta projíždějí, to znamená nejvíce na parkovišti. Tudíž možné opatření je dát ta auta trošku dál, děti mohou být vysazovány v nějaké uctivé vzdálenosti od školy… Nabízí se tady ale ještě otázka: když ty naše změřené koncentrace jsou úplně nejvyšší tam, kde dítě z auta vysedá – tak čemu asi bylo vystaveno doma, když se nastartoval studený motor, a po cestě, když auto jelo po silnicích s maximálními koncentracemi částic? Ten, kdo jezdí tramvají a chodí pěšky, je vystaven mnohem nižším koncentracím, než kdo jezdí v automobilu.
BONUS – JAK SPOLEHLIVĚ UDUSIT SVÉ DĚTI
Vždycky se po mně chce nějaké praktické doporučení, takže nabízím závěr v duchu Jak udusit vaše děti, jako se to dělalo za druhé světové války, kdy byly použity výfukové plyny ze spalovacích motorů (to je ten oxid uhelnatý a oxidy dusíku )? Jak darovat dětem dlouhodobě do života zvýšenou pravděpodobnost, že dostanou astma, infarkt, rakovinu Alzheimera – případně tím díky vám budou obgeneraci postiženy vaše vnoučata?
Začněte tím, že máte co největší auto s co nejvyšší spotřebou paliva, protože čím více paliva spálíte, tím máte větší potenciál, že vzniknou rizikové látky. Ale pozor, platí to pouze pro automobil a lehká vozidla do 3,5 tuny. Kdybyste si koupili autobus a tím vozili děti do školy, tak si moc nepomůžete, protože ten vyprodukuje o hodně méně rizikových látek než osobní auto.
Vozidlo udržujte v co nejhorším technické stavu: neměňte olej, nic neseřizujte, a jestli svítí nějaká varovná světla, tak je nechte svítit. Když motor čoudí, tak ho nechte čoudit, a kdyby měl náhodou filtr pevných částic, tak ten se rozhodně musí odmontovat, zničit, provrtat! Protože katalyzátory u benzinových motorů a filtry pevných částic u naftových motorů mají účinnost několik řádů, to znamená často 99 nebo 99,9 procenta…
Nejvyšší emise rakovinotvorných látek vznikají, když jsou katalyzátory studené, protože potřebují zahřát na provozní teplotu… Než se to stane, motor špatně spaluje palivo i olej a emise rakovinotvorných látek dosahují nejvyšších hodnot… A co to pro vás v praxi znamená? Rozhodně ne toto: děti si nastoupí, dveře auta se hned zavřou a vy se po nastartování bez prodlení rozjedete. Tak to samozřejmě nesmíte udělat! Naopak nechte motor dlouho běžet na volnoběh, otevřete zadní dveře, začněte tam dávat děti, výfukové plyny zatím pěkně naplní celou kabinu, a až pak zavřete dveře, tak se ty výfukové plyny uvnitř uzavřou a z auta vám vznikne dokonalá plynová komora.
A samotná jízda? Čím agresivněji, tím lépe, protože to pořádně zvyšuje emise! Takže žádná plynulá jízda, ale pořád dupejte na brzdu nebo na plyn, a nic jiného mezitím… Když jsem dělal řidičák v New Yorku na autobus, tak přišel komisař s kávou a postavil si ji na desku před přední sklo. A já řekl: „Vaše káva, pane komisaři“. A on: „Ano, nesmíš ji vylít,“ a jeli jsme… A já bych doporučoval, aby tak jezdil každý, nejen kvůli emisím, ale i pro pohodu cestujících… Ale jestli vám jde o to, aby byly emise co nejvyšší, tak jezděte tak, aby když dítě drží jogurt, tak aby byl hned na některém z oken vozidla.
A ještě poslední rada – všude jezděte zásadně autem, a ne že pojedete někam vlakem, kde jsou emise nejnižší, nebo že nedej bože necháte dítě jet na kole, ať má i pohyb…