Blog

Kvalita ovzduší a odpalování pyrotechnických předmětů – v posledním roce velmi ožehavé téma, které významně rozproudil také náš loňský článek právě o této problematice. Pojďme se tedy v následujícím podrobném hodnocení podívat na to, jak vypadala situace letos v Brně, Praze, České republice a ve srovnání s loňským rokem.

Závěr našeho loňského hodnocení byl jasný – zatímco odpalování domácí pyrotechniky jednotlivci kolem půlnoci má zcela zásadní vliv na kvalitu ovzduší, odpálení jednoho velkého profesionálního ohňostroje má v širším okolí vliv velmi malý. Již teď můžeme říci, že se nám totéž potvrdilo i letos, ale pěkně po pořádku.

Nejprve se podíváme, jak vypadala situace v největších městech – v Brně a v Praze a následně se podíváme na Českou republiku jako celek. Všechna data je nutno označit jako „operativní“. To znamená, že se jedná o data, která neprošla kompletním cyklem verifikací a ověřování kvality, který je relativně zdlouhavý a takováto data jsou k dispozici s výrazným zpožděním.

Rozptylová situace

Jedním z nejdůležitějších parametrů ovlivňujících kvalitu ovzduší je kromě samotných zdrojů také právě rozptylová situace. Nízké rychlosti větru vedou k horšímu rozfoukávání a tedy kumulaci znečišťujících látek u zdrojů, stejně tak působí velmi nepříznivě tvorba přízemních teplotních inverzí. V takovéto situaci se nachází nad zemí vrstva teplejšího vzduchu a tvoří se tak pomyslná poklička, která brání dostatečnému proudění vzduchu vzhůru a tedy opět velmi významnému zhoršení rozptylu a s ním související kvality ovzduší.

Rozptylové podmínky v České republice byly na Silvestra v odpoledních a večerních hodinách v celé České republice dobré. Foukal severozápadní vítr o rychlosti kolem 4 až 8 m/s. Během brzkých ranních hodin se jen zvolna tvořila v Čechách přízemní teplotní inverze. Na Moravě byla situace složitější již během posledního dne roku, kdy se na tomto území již během dne nacházelo několik inverzních vrstev, které se rozrušovaly teprve během silvestrovského odpoledne spolu se severozápadním prouděním. V noci se postupně vítr od západu utišoval a to vedlo k pozvolnému zhoršování rozptylových podmínek. Po půlnoci pak rychlost větru výrazně klesla zejména na Brněnsku a teploty, které se do té doby pohybovaly kolem 4 °C, klesly i pod bod mrazu během pouhých dvou hodin. Někde tak vznikly vhodné podmínky pro tvorbu přízemní inverze, která výrazně zhoršuje rozptylové podmínky a tedy i kvalitu ovzduší. V Praze slábl vítr pozvolněji a udržoval si západní až jihozápadní směr. Teplota vzduchu se zde dostala k bodu mrazu až v ranních hodinách a rozptylové podmínky zde lze označit jako pouze mírně nepříznivé.

Brno

Na Silvestra kolem 20 h večerní se koncentrace suspendovaných částic PM₁₀ v Brně pohybovaly mezi přibližně 10 až 20 µg/m³. Takovéto koncentrace lze hodnotit jako velmi dobré. Na těchto hodnotách setrvaly víceméně až do půlnoci, ještě mezi 23 h a půlnocí bylo maximum v Brně 19,3 µg/m³.

V první hodině nového roku už byly patrné změny na některých stanicích. Nejvýrazněji se odpalování domácí pyrotechniky projevilo nejdříve na stanici imisního monitoringu na Masné, kde byl průměr v první hodině 54 µg/m³, což nakonec byla maximální hodnota vůbec naměřená v období od 31. 12. 20 h do 1. 1. 6 h v Brně. Na některých stanicích se odpalování domácí pyrotechniky projevilo jen minimálně, jedná se například o stanici Brno-Výstaviště nebo Brno-Arboretum. V případě prvně jmenované lze říci, že je to dáno zejména otevřeností lokality Výstaviště, která je velmi dobře provětrávaná.

Celkově nejvíce se odpalování, stejně jako v loňském roce, projevilo na stanici Brno-Dětská nemocnice. To není velkým překvapením – tato stanice je blízko centra, kde je intenzita odpalování pravděpodobně nejvyšší v Brně. Zároveň je mírně na kopci, takže se kouřová vlečka z ohňostrojů v centru může pohybovat a projít právě touto lokalitou. K nárůstu zde došlo zejména mezi 1. a 2. hodinou ranní, kdy byla koncentrace PM₁₀ v hodinovém průměru 53 µg/m³. Následně zůstaly hodnoty relativně vyšší i v dalších hodinách a k významnějšímu poklesu došlo až mezi 6. a 7. hodinou ranní. Hodnota 24h imisního limitu pro PM₁₀ (50 µg/m³) zde však na rozdíl od loňského roku překročena nebyla. To stejné lze říci i o všech ostatních brněnských automatických stanicích imisního monitoringu. Nejvyšší 24h průměr PM₁₀ byl 1. 1. naměřen na dopravní lokalitě Brno-Svatoplukova a to 37,1 µg/m³, navíc toto číslo je dáno nikoliv vyššími koncentracemi po půlnoci, ale vyššími koncentracemi v odpoledních hodinách v důsledku vyšší intenzity dopravy související s návratem lidí do Brna před následným pracovním dnem.+

Oproti loňskému roku byla tedy situace na Nový rok v Brně výrazně lepší. Nedošlo k překročení imisního limitu na žádné automatické stanici a celkové maximum bylo výrazně nižší než v loňském roce (54 µg/m³ v roce 2020 vs. 182 µg/m³ v roce 2019, v obou případech na stanici Brno-Dětská nemocnice). Existuje více možných důvodů lepší situace v letošním roce – prvním jsou rozptylové podmínky, které velmi výrazně předurčují kvalitu ovzduší. Významné je samozřejmě také celkové množství odpalované pyrotechniky, které se bohužel nedá určit, jelikož neexistují žádné zdroje dat o počtu lidí odpalujících domácí pyrotechniku a jejím množství.

V případě menších částic frakce PM_2,5 byla situace velmi podobná, jako v případě PM₁₀. Částice této frakce jsou ze zdravotního hlediska nebezpečnější. Obecně totiž platí, že čím je částice menší, tím hlouběji proniká do dýchacího systému, ty nejmenší, tzv. nanočástice, až přímo do krevního oběhu. Absolutně nejvyšší hodnota byla o silvestrovské noci naměřena shodně hned na třech stanicích a to Brno-Masná, Brno-Dětská nemocnice a Brno-Tuřany, 42 µg/m³. Pro tuto frakci není v zákoně o ochraně ovzduší stanoven 24h imisní limit, ale pouze limit roční, proto nelze vyhodnotit potenciální překročení imisního limitu. S výjimkou stanice Brno-Svatoplukova (kolem 15 µg/m³) se koncentrace PM_2,5 pohybovaly v Brně před půlnocí kolem 10 µg/m³. Po půlnoci se zvýšily nejčastěji na hodnoty mezi 20 až 40 µg/m³, jak ukazuje i níže uvedený graf.

V souhrnu můžeme opět říci, že byla situace výrazně příznivější než loni, kdy maximální naměřená hodnota PM_2,5 v hodinovém průměru v Brně přesáhla o silvestrovské noci 150 µg/m³ (oproti letošním 42 µg/m³). V hodnoceném 10h období (21h – 6 h) byl nejvyšší průměr zaznamenán na stanici Brno-Dětská nemocnice (22,5 µg/m³). Hodnota 22,5 v průměru a 42 µg/m³ lze hodnotit jako relativně příznivou, během smogových situací může být situace výrazně horší a to po delší dobu.

Ohňostroje obecně lze označit jako spalovací procesy, dochází k explozi látek a právě tento typ zdroje produkuje primárně menší částice. V Brně máme momentálně k dispozici již větší počet stanic, které jsou schopny měřit také koncentrace ještě menší frakce PM₁, tedy částic o aerodynamickém průměru do 1 µm. U této frakce došlo tedy rovněž k viditelnému navýšení a to zejména na stanicích Svatoplukova a Zvonařka. Absolutní maximum o hodnotě 31,8 µg/m³ bylo zaznamenáno mezi půlnoci a 1. hodinou ranní na stanici Brno-Zvonařka, maximum na Svatoplukové bylo jen o malinko nižší, 30,5 µg/m³. Určitý nárůst byl po půlnoci pozorován na všech stanicích, ze kterých jsou dostupná data, jak ukazuje graf níže. Vzhledem k relativně novému zavádění měření PM₁ není zatím v české legislativě stanoven žádný imisní limit pro tuto frakci.

Praha

Podívejme se nyní, jak vypadala situace v Praze a to jak během novoroční půlnoci, tak na Nový rok, kdy byl v 18 h odpálen profesionální ohňostroj z bastionu nad parkem Folimanka v nuselském údolí.

Obecně lze říci, že ve srovnání s loňským rokem byly letos koncentrace prachových částic v Praze stejně jako  Brně nižší než v loňském roce. V případě frakce PM₁₀ bylo maximum zaznamenáno po půlnoci na stanici Chodov mezi 1. a 2. hodinou ranní (189 µg/m³). Připomeňme loňské maximum ze stanice Náměstí Republiky 276 µg/m³, kde bylo v noci na Nový rok dosaženo maximálně 87 µg/m³. Koncentrace v hodinovém průměru nad 100 µg/m³ byly naměřeny kromě Chodova ještě na stanicích Libuš, Kobylisy a Vysočany. Celkově lze označit situace za nejhorší právě na stanici Chodov, kde byly naměřeny hodnoty vyšší než 100 µg/m³ ve čtyřech po sobě jdoucích hodinách (0 – 4 h). A jak vypadala situace po 18 h večerní, tedy odpálení ohňostroje? Opět jako v loňském roce výrazně lépe než po půlnoci. Nárůst mezi 18. a 19. hodinou výrazněji zaznamenala pouze stanice Vršovice, která leží v blízkosti východně od odpaliště, tedy ve směru západního proudění, které po půlnoci v Praze panovalo. Koncentrace PM₁₀ zde stouply z přibližně 35 na zhruba 60 µg/m³.

Nejvyšší 24h průměrná koncentrace PM₁₀ v Praze byla v roce 2019 na Nový rok na stanici Náměstí Republiky a to rovných 50 µg/m³, tedy na hranici imisního limitu, který se ale považuje za překročený až u hodnot vyšších než je 50 µg/m³. V letošním roce k překročení 24h imisního limitu pro PM₁₀ v Praze došlo a to na stanici Praha-Chodov, kde byl denní průměr 51,8 µg/m³. Obecně totiž lze říci, že ačkoliv byly koncentrace PM₁₀ na Nový rok 2019 výrazně vyšší v maximálních hodinových průměrech, klesaly výrazně rychleji než v letošním roce, což lze vysvětlit i nižšími rychlostmi větru. Právě delší čas trvání zvýšených koncentrací potom nejvíce ovlivňuje celkový denní průměr. Podobná situace nastala loni v Brně, kde byly maximální koncentrace nižší než v Praze, ale k překročení 24h koncentrace došlo právě v Brně, kde byla výrazně nižší rychlost větru.

V případě menších částic frakce PM_2,5 byla situace velmi podobná, jako v případě PM₁₀. Částice této frakce jsou ze zdravotního hlediska nebezpečnější. Obecně totiž platí, že čím je částice menší, tím hlouběji proniká do dýchacího systému, ty nejmenší, tzv. nanočástice, až přímo do krevního oběhu. Absolutně nejvyšší hodnota byla o silvestrovské noci naměřena na stanici Praha-Libuš a to 92,5 µg/m³. Určitý nárůst byl po půlnoci pozorován na všech automatických stanicích imisního monitoringu v Praze monitorujících tuto znečišťující látku. V roce 2019 to bylo v maximu až 122 µg/m³. Po 18 h byly koncentrace PM_2,5 vyšší pouze na stanici Řeporyje, nelze to však dávat do souvislosti s odpalovaným ohňostrojem, jelikož došlo k navýšení již o hodinu dříve a koncentrace pak měly naopak sestupnou tendenci. Navíc je třeba vzít v potaz, že právě ve večerních hodinách začínala i dopravní špička, která souvisí s návratem lidí před pracovním dnem domů.

Efekt dopravní špičky lze nejlépe demonstrovat na datech koncentrací oxidu dusičitého, jehož primárním zdrojem je právě doprava. Následující graf ukazuje průměrné koncentrace oxidu dusičitého v Praze na Nový rok od rána do podvečera. Nejvyšších hodnot dle předpokladu dosahovala stanice Legerova (hot spot), umístěná ve velmi výrazně dopravně zatížené lokalitě. Ještě dodejme, že po půlnoci k žádnému výraznému nárůstu NO₂ v Praze nedošlo. Nejvyšší hodnoty byly před půlnoci na stanici Karlín a to kolem 40-50 µg/m³, po půlnoci se koncentrace NO₂ v Praze pohybovaly kolem maximálně 30 µg/m³.

Následující srovnání ukazuje mapu koncentrací PM₁₀ na území Prahy po půlnoci Nového roku v roce 2019 a 2020. V obou případech byla zvolena mapa koncentrací mezi 1. a 2. hodinou ranní, kdy byla situace na území hlavního města nejhorší. Škála obou map je shodná.

Srovnání koncentrací PM₁₀ na území Prahy mezi 1. a 2. hodinou ranní 1. ledna 2019 (vlevo) a 2020 (vpravo).

Zajímavé je ale podívat se i na srovnání map delší dobu po půlnoci, kde se již projevuje meziroční rozdíl zmíněný dříve a to, že se znečišťující látky v roce 2020 i přes nižší absolutní maximum rozptylovaly pomaleji a v důsledku toho i došlo na rozdíl od loňského roku k překročení 24h imisního limitu na jedné stanici. Mapy níže ukazují koncentrace mezi 3. a 4. a 4. a 5. hodinou ranní.

Srovnání koncentrací PM₁₀ na území Prahy mezi 3. a 4. hodinou ranní 1. ledna 2019 (vlevo) a 2020 (vpravo).

Srovnání koncentrací PM₁₀ na území Prahy mezi 4. a 5. hodinou ranní 1. ledna 2019 (vlevo) a 2020 (vpravo).

Česká republika

Nárůst koncentrací prachových částic je patrný v podstatě ve všech hustěji obydlených oblastech. Následující mapa České republiky to potvrzuje. První mapa ukazuje hodinové průměrné koncentrace mezi 21. a 22. hodinou 31. 12. 2019. Jak je vidět, na většině území byla situace velmi dobrá (modrá barva).

Nyní se podívejme na totožnou mapu, ale o přesně 4 hodiny později, tedy mezi 1. a 2. hodinou ranní, kdy můžeme ze zkušenosti říci, bývají koncentrace o novoroční noci celkově v průměru nejvyšší.

Na první pohled jsou patrné dvě skutečnosti – na většině území nedošlo k významné změně. Naopak v místech hustě obydlených, tedy primárně ve městech, jsou koncentrace bodově výrazně vyšší.

Podívejme se nyní, na kterých stanicích byl na Nový rok překročen imisní limit pro 24h koncentraci suspendovaných částic PM₁₀, který má hodnotu 50 µg/m³. Do výběru jsou zahrnuty pouze automatické stanice imisního monitoringu, jelikož data z manuálních stanic jsou k dispozici až s několikatýdenním zpožděním a nejsou zde koncentrace sledovány v reálném čase.

Celkem došlo k překročení imisního limitu na celkem 18 stanicích, a pokud se podíváme na seznam stanic zjistíme, že se jedná o výhradně stanice ve městech.

Vůbec nejvyšší denní průměr byl pozorován na stanici v Uherském Hradišti, která se nachází přímo v parku na náměstí, kde tedy lze očekávat výrazné ovlivnění odpalováním zábavní pyrotechniky na přelomu roku.

Nyní se podívejme na situaci u hodinových koncentrací. K dispozici máme momentálně operativní data z celkem 120 stanic imisního monitoringu v České republice. Vůbec nejvyšší hodinový průměr koncentrací PM₁₀ byl o silvestrovské noci naměřen na stanici Kladno-střed města a to 510 µg/m³ mezi 1. a 2. h ranní. Tuto koncentraci však nelze označit jako desetinásobné překročení imisního limitu jelikož je tento limit stanoven pro 24h průměrnou nikoliv hodinovou koncentraci. Denní průměr na této stanici byl 73,2 µg/m³, tedy přibližně 150 % imisního limitu.

Mezi další stanice s vysokým hodinovým průměrem patří stanice v Mostě, kde bylo mezi 1. a 2. hodinou ranní naměřeno 253 µg/m³ pro hodinový průměr suspendovaných částic PM₁₀, stanice Ústí nad Labem-město (205 µg/m³ rovněž mezi 1. a 2. hodinou ranní), stanice v Moravské Třebové (194 µg/m³ mezi 1. a 2. hodinou ranní) či stanice v Hranicích (252 µg/m³ mezi 1. a 2. hodinou ranní).

Následující graf ukazuje deset stanic s nejvyšším průměrem koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ v období od 0:00 do 6:00 1. 1. 2020. Jak lze vidět, neplatí, že jsou koncentrace nejvyšší v největších městech. Obecně lze říci, že jsou koncentrace nejvyšší ve městech, ale napříč městy hraje největší roli přesné umístění stanice, tedy její bezprostřední okolí. Nejvyšší koncentrace lze očekávat například na stanicích umístěných na náměstích či v parcích poblíž center, kde je koncentrace odpalované pyrotechniky nejvyšší.

A jak to vypadalo na stanicích umístěných naopak mimo obydlená území? Jako příklad může posloužit stanice umístěná v areálu observatoře Košetice, na samotě uprostřed lesa. Koncentrace PM₁₀ se zde mezi 18. h večerní a 6. hodinou ranní na Nový rok pohybovaly konstantně mezi přibližně 10 a 15 µg/m³.

Jaký je tedy celkový dopad odpalování ohňostrojů na kvalitu ovzduší potažmo lidské zdraví? Odpovědět na tuto otázku není jednoduché a závěry různých vědeckých studií se výrazně různí. Zatímco na jednu stranu lze říci, že jsou naměřené hodnoty podobné běžně měřeným hodnotám během smogových situací, které navíc netrvají několik hodin ale v řádu dní je také faktem, že i krátkodobé zvýšené koncentrace znečišťujících látek nejsou žádoucí a výrazné extrémy můžou být problematické.

Závěr

Pokud bychom měly letošní data o kvalitě ovzduší na přelomu roku zhodnotit, můžeme závěry shrnout do několika obecných bodů:

• obecně byla situace v hlavním městě a Brně na Nový rok 2020 výrazně lepší než na Nový rok 2019.
• 24h imisní limit pro PM₁₀ byl překročen na jedné stanici v Praze (Chodov) a na žádné stanici v Brně.
• celkem byl 24h imisní limit pro PM₁₀ překročen na 18 automatických stanicích imisního monitoringu a to výhradně na stanicích ve městech. Vůbec nejvyšší denní průměr byl naměřen na stanici v Uherském Hradišti a to 81,7 µg/m³, tedy o 31,7 µg/m³ více, než je hodnota imisního limitu pro tuto znečišťující látku (163,4 % imisního limitu).
• nejvyšší hodinový průměr ze 120 automatických stanic imisního monitoringu s dostupnými daty měla o silvestrovské noci stanice ve středu Kladna a to 510 µg/m³. Celkový denní průměr zde činil 73,2 µg/m³, tedy přibližně 150 % imisního limitu.
• na příkladu hlavního města Prahy lze vidět výrazný rozdíl mezi vlivem odpalování domácí pyrotechniky jednotlivci a odpálením jednoho velkého profesionálního ohňostroje. V prvním případě je vliv velmi výrazný a plošný, v druhém případě je vliv výrazně menší a to zejména v plošném hledisku. Profesionální ohňostroj, stejně jako odpalování jednotlivci, zhoršuje kvalitu ovzduší a vede k nárůstu koncentrací prachových částic a rovněž některých dalších znečišťujících látek, jako například některých kovů, které se používají v pyrotechnických předmětech. Vzhledem k faktu, že je však odpalován ve výrazně vyšší výšce a že je celkové množství odpalovaných výbušnin menší a koncentrované do jednoho bodu, je jeho vliv výrazně menší, než je vliv odpalování pyrotechnických předmětů jednotlivci. Tento závěr potvrzují nejen výsledky 1. 1. 2020, ale také výsledky z roku 2019 či výsledky z jiných účelových měření znečištění ovzduší například během každoroční ohňostrojové přehlídky Ignis Brunensis v Brně.
• neplatí, že jsou koncentrace nejvyšší v největších městech. Obecně lze říci, že jsou koncentrace nejvyšší ve městech, ale napříč městy hraje největší roli přesné umístění stanice, tedy její bezprostřední okolí. Nejvyšší koncentrace lze očekávat například na stanicích umístěných na náměstích či v parcích poblíž center, kde je koncentrace odpalované pyrotechniky nejvyšší.
• zatímco na jednu stranu lze říci, že jsou naměřené hodnoty podobné běžně měřeným hodnotám během smogových situací, které navíc netrvají několik hodin, ale v řádu dní je také faktem, že i krátkodobé zvýšené koncentrace znečišťujících látek nejsou žádoucí a výrazné extrémy můžou být problematické.

Rozhovor o ohňostrojích 2019/2020 a jejich vlivu na kvalitu ovzduší

V připravovaném článku na toto téma se ještě podíváme na srovnání situace o novoroční noci déle do historie, tedy jak to vypadalo s koncentracemi znečišťujících látek o silvestrovské noci v dlouhodobějším hledisku. Stejně tak připravujeme článek se srovnáním koncentrací během silvestrovské noci a koncentracemi během významných smogových situací.

Jáchym Brzezina

Rád si ve volném čase hraji s daty, tvořím webové aplikace a hledám cesty, jak věci někam posunout.

Jsem autorem řady webových stránek věnovaných životnímu prostředí, například stránek a obsahu stránek infoviz.cz, na které najdete stovky infografik věnovaných tématům z oblasti počasí, klima, vody, kvality ovzduší a životnímu prostředí obecně. Dále jsem vytvořil stránky envidata.cz, kde jsou k dispozici tisíce analýz různých datových sad věnovaných právě počasí, klima, vodě a kvalitě ovzduší, a to jak pro ČR, tak globálně. Vytvořil jsem také tyto stránky enviblog.cz nebo rozcestník o kvalitě ovzduší na ovzdusi.cz.

Pracuji jako vedoucí oddělení kvality ovzduší na ČHMÚ Brno a jsem členem výboru České meteorologické společnosti.