IV.1 Suspendované částice

Znečištění ovzduší suspendovanými částicemi frakcí PM₁₀ a PM_2,5 zůstává jedním z hlavních problémů, které je třeba řešit při zajišťování kvality ovzduší ČR. Překračování imisních limitů PM₁₀ a PM_2,5 se stále podílí na vymezování oblastí s nadlimitním znečištěním ovzduší.

IV.1.1 Znečištění ovzduší suspendovanými částicemi v roce 2020

Suspendované částice PM₁₀

K překročení 24hodinového imisního limitu PM₁₀ (průměrnou denní koncentraci 50 µg.m^–3 je povoleno překročit 35× za rok) došlo v roce 2020 na necelých 2 % stanic (3 stanice z celkového počtu 156 s dostatečným počtem dat pro hodnocení; Obr. IV.1.1 a Obr. IV.1.2). K překračování hodnoty imisního limitu docházelo zejména v lednu, březnu a prosinci (více než 80 % případů překročení). V porovnání s rokem 2019, kdy bylo překročení denního imisního limitu PM₁₀ zaznamenáno na 5 % stanic (7 stanic ze 147) se jedná o další pokles, podobně jako v letech předešlých. K překročení 24hodinového imisního limitu v roce 2020 došlo pouze na průmyslové stanici Brno-Zvonařka (36. nejvyšší naměřená 24hodinová koncentrace 55,5 µg.m^–3) a na dvou stanicích v aglomeraci O/K/F-M. Na stanici Brno-Zvonařka, kde byla limitní 24hodinová koncentrace překročena 50× za rok, dochází k překročení imisního limitu v důsledku intenzivní stavební činnosti v blízkosti stanice. V aglomeraci O/K/F-M se jedná o průmyslovou stanici Ostrava-Radvanice ZÚ s 36. nejvyšší naměřenou 24hodinovou koncentrací v roce 2020 ve výši 53,2 µg.m^–3 (limitní 24hodinová koncentrace zde byla překročena 41×) a o venkovskou stanici Věřňovice s 36. nejvyšší naměřenou 24hodinovou koncentrací 52,2 µg.m^–3 (limitní 24hodinová koncentrace překročena 39×). Na stanici Věřňovice se projevuje kombinace vlivu znečištění ovzduší z jižního Polska a specifické vesnické zástavby na české straně hranice spolu se specifickými meteorologickými podmínkami v údolí Olše. S ohledem na tyto místní anomálie není stanice Věřňovice reprezentativní pro český venkov. Výsledky měření z této stanice proto nejsou zahrnuty v následujícím vyhodnocení ročního chodu měsíčních koncentrací a vývoje koncentrací.

Imisní limit pro průměrnou 24hodinovou koncentraci PM₁₀ byl v roce 2020 překročen pouze na 0,001 % území ČR s cca 0,002 % obyvatel (Obr. IV.1.3). V porovnání s předchozími lety (0,3 % v roce 2019, 3,2 % v roce 2018, 8,3 % v roce 2017, 1,4 % v roce 2016 a 2,5 % v roce 2015) došlo k dalšímu zmenšení plochy území ČR vystavené nadlimitní koncentraci PM₁₀ (36. nejvyšší 24hod. koncentraci), které odpovídá nízkému počtu překročení imisního limitu na měřicích stanicích. Meziroční snížení koncentrace se projevilo ve všech zónách a aglomeracích ČR. Velká část území ČR (97 %) byla v roce 2020 vystavena koncentraci do 35 µg.m^–3, tedy hodnotě pod horní mezí pro posuzování stanovené zákonem č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší, v platném znění. Nejvíce zatíženou souvislou oblastí byla, stejně jako v předešlých letech (Obr. IV.1.4 a IV.1.5), aglomerace O/K/F-M.

Imisní limit pro průměrnou roční koncentraci PM₁₀ (40 µg.m^–3) nebyl v roce 2020 překročen na žádné stanici ČR, což nastalo spolu s rokem 2019 podruhé za celou historii měření PM₁₀ od roku 1993 (Obr. IV.1.6, Obr. IV.1.7). Nejvyšší roční průměrná koncentrace byla naměřena na průmyslové stanici Ostrava-Radvanice ZÚ (29,8 µg.m^–3), průmyslové stanici Brno-Zvonařka (29,7 µg.m^–3) a na venkovské stanici Věřňovice (27,6 µg.m^–3). Kromě těchto tří stanic byly nejvyšší roční průměrné koncentrace měřeny převážně na stanicích v aglomeraci O/K/F-M a na stanici Lom v Ústeckém kraji. Stanice Lom patří také mezi specifické stanice, kde se kromě vlivu emisí z důlní činnosti projevuje i vliv lokálního vytápění z blízkých rodinných domků. Výsledky měřeni z teto stanice proto nejsou zahrnuty v následujícím vyhodnoceni ročního chodu měsíčních koncentraci a vývoje koncentraci.

Stejně jako v roce 2019 nebylo v prostorovém rozlišení 1 × 1 km vymezeno žádné území ČR s nadlimitní roční průměrnou koncentrací PM₁₀ (Obr. IV.1.8). Nicméně i v letech předešlých došlo k překročení roční průměrné koncentrace PM₁₀ jen na malé části území ČR (0,1 % v roce 2018, 0,02 % v roce 2017 a v roce 2016 se pouze lokální překročení nepromítlo do mapy roční průměrné koncentrace v rozlišení měřítka, ve kterém je prezentována). Z hlediska pětiletého průměru ročních průměrných koncentrací je nejvíce zatíženou oblastí aglomerace O/K/F-M (Obr. IV.1.9).

Koncentrace PM₁₀ vykazují zřetelný roční chod s nejvyššími hodnotami v chladných měsících roku (Obr. IV.1.10). Vyšší koncentrace PM₁₀ v ovzduší během chladného období roku souvisejí jak s vyššími hodnotami emisí částic ze sezonně provozovaných tepelných zdrojů, tak i se zhoršenými rozptylovými podmínkami. Sektor 1A4bi – Domácnosti: Vytápění, ohřev vody, vaření se na emisích PM₁₀, resp. PM_2,5 v ČR podílejí téměř 55 %, resp. 71 % (Obr. IV.1.20 a IV.1.22).

Roční chod koncentrací PM₁₀ v roce 2020 vykazuje méně výrazný průběh v porovnání s desetiletým průměrem. V roce 2020 byly nejvyšší koncentrace PM₁₀ naměřeny v lednu. V březnu, dubnu, listopadu a prosinci byly koncentrace na velice podobné úrovni (Obr. IV.1.10). Zvýšené koncentrace v březnu souvisí s přenosem částic z písečných oblastí a pravděpodobně i s vyšší intenzitou vytápění v důsledku setrvání obyvatelstva v domácím prostředí během nouzového stavu vyhlášeného 12. 3. 2020 (podrobnosti v Příloze II). V dubnu byla úroveň koncentrací ovlivněna i podnormálním výskytem srážek. V lednu, listopadu a prosinci relativně vyšší koncentrace souvisí s výskytem mírně nepříznivých až nepříznivých rozptylových podmínek a podnormálním úhrnem srážek, navíc se v listopadu a prosinci opakovala situace z března a v důsledku vyhlášeného nouzového stavu se zvýšil pobyt lidí v domácnostech (podrobnosti v Příloze II). Nejnižší průměrná měsíční koncentrace byla naměřena výjimečně v únoru, kdy naopak znečištění ovzduší v rámci roku patří obvykle mezi nejvyšší. Tento měsíc byl v roce 2020 z pohledu vlivu meteorologických podmínek velmi neobvyklý: převažovaly dobré rozptylové podmínky, mimořádně nadprůměrné teploty a nadnormální úhrny srážek, tj. kombinace tří zásadních faktorů silně snižující úroveň polutantů v ovzduší.

Na základě porovnání měsíčních průměrů koncentrací PM₁₀ v roce 2020 s desetiletým průměrem (2010–2019) lze konstatovat, že průměrné měsíční koncentrace v roce 2020 byly nižší o cca 7 % (duben) – 72 % (únor). Pokles koncentrací PM₁₀ na stanicích byl výrazný zejména v únoru a říjnu (výrazný propad o 72 % a 45 %), ale i v lednu, březnu a listopadu (cca o 30 %). V teplejších měsících roku byla změna koncentrací v porovnání s desetiletým průměrem menší, což opět poukazuje na důležitost meteorologických a rozptylových podmínek a na význam sezonních zdrojů během zimních měsíců. Nicméně i v měsících teplejší části roku 2020 (květen–srpen) byly zaznamenány výrazně nižší koncentrace v porovnání s desetiletým průměrem, což kromě dlouhodobého emisního vývoje pravděpodobně souvisí také s normálním až mimořádně nadnormálním výskytem srážek v těchto měsících s výjimkou července. Příznivý vliv meteorologických a rozptylových podmínek na pokles koncentrací suspendovaných částic se projevil nejvýrazněji v únoru a říjnu. Pokles koncentrací byl zaznamenán i v lednu, listopadu a prosinci, kdy naopak v porovnání s desetiletým průměrem došlo k častějšímu výskytu mírně nepříznivých a nepříznivých podmínek (Obr. III.4 a III.5), v listopadu podnormálnímu množství srážek a normálních teplot (3,9 °C) a nadnormálních teplot v lednu (0,3 °C) a prosinci (1,7 °C). Toto pravděpodobně poukazuje na klesající produkci emisí suspendovaných částic díky postupné modernizaci emisních zdrojů (velké zdroje, kotle vytápějící domácnosti, obnova vozového parku) a klesající spotřebě paliv díky rostoucím teplotám v zimních měsících.

Suspendované částice PM_2,5

Imisní limit pro roční průměrnou koncentraci PM_2,5 (20 µg.m^–3) byl v roce 2020 překročen na 2 ze 101 stanic (2 %). Obě stanice (průmyslová stanice Ostrava-Radvanice ZÚ a venkovská pozaďová stanice Věřňovice) s nadlimitní roční průměrnou koncentrací PM_2,5 v roce 2020 leží na území aglomerace O/K/F-M (Obr. IV.1.11). Na stanici Ostrava-Radvanice ZÚ byla naměřena roční průměrná koncentrace 23,3 µg.m^–3 a na stanici Věřňovice koncentrace 20,9 µg.m^–3. Pro srovnání s minulými lety lze konstatovat, že z hlediska imisního limitu platného do roku 2019 (25 µg.m^–3) by nedošlo k překročení na žádné stanici, a to poprvé v historii od počátku měření v roce 2004.

Imisní limit pro průměrnou roční koncentraci PM_2,5 byl v roce 2020 překročen na 0,04 % území ČR s cca 0,2 % obyvatel (Obr. IV.1.12) . Z hlediska ročního imisního limitu platného do roku 2019 včetně by nebylo vymezeno žádné území s nadlimitní koncentrací. Pro srovnání uvádíme i charakteristiky z předešlých let vztahující se ke starému limitu: v roce 2019 došlo k překročení na 0,04 % s cca 0,1 % obyvatel, v roce 2018 se jednalo o 1,2 % území ČR s 6,1 % obyvatel, v roce 2017 o 0,9 % území s 4,9 % obyvatel a v roce 2016 o 0,5 % území s 3 % obyvatel.

Nadlimitní roční průměrné koncentrace PM_2,5 byly v hodnoceném období 2010–2020 měřeny převážně na území aglomerace O/K/F-M (Obr. IV.1.13). Z hlediska pětiletého průměru ročních průměrných koncentrací PM_2,5 je nejvíce zatíženou oblastí aglomerace O/K/F-M (Obr. IV.1.14).

Vyšší hodnoty koncentrací PM_2,5 se vyskytují zejména v chladném období roku (Obr. IV.1.15) a jsou, podobně jako u PM₁₀, důsledkem emisí z vytápění a zhoršených rozptylových podmínek. Nejvyšší koncentrace byly měřeny v lednu, dále zvýšené koncentrace na podobné úrovni v březnu, dubnu, listopadu a prosinci. Na základě porovnání měsíčních průměrů koncentrací PM_2,5 v roce 2020 s desetiletým průměrem (2010–2019) lze konstatovat, že průměrné měsíční koncentrace v roce 2020 byly nižší o cca 11 % (duben) – 76 % (únor). Pokles koncentrací PM_2,5 na stanicích byl výrazný zejména v únoru a říjnu (propad o 76 % a 48 %), ale i v březnu, listopadu a prosinci (cca o 34 %). Měsíční koncentrace PM_2,5 vykazují velice podobný roční chod jako PM₁₀ včetně významného snížení průměrných měsíčních koncentrací v porovnání s jejich desetiletým průměrem.

Poměr suspendovaných částic frakce PM_2,5 a PM₁₀

Poměr frakcí PM_2,5 a PM₁₀ není konstantní, vykazuje sezonní průběh a je zároveň závislý na charakteru lokality (Obr. IV.1.16). V roce 2020 se tento poměr pohyboval v průměru z 85 stanic v ČR, kde se současně měří PM_2,5 a PM₁₀ a stanice mají dostatečný počet měření pro toto hodnocení, v rozmezí 0,62 (červenec) až 0,83 (únor). V Praze a Brně, kde je roční chod ovlivněn vysokým podílem dopravních lokalit, byl tento poměr v rozmezí 0,59 (červenec) až 0,82 (únor) a 0,58 (červenec) až 0,82 (únor). V Moravskoslezském kraji byl tento poměr v rozmezí 0,66 (červenec) až 0,87 (únor) a v Ústeckém kraji 0,59 (červenec) až 0,76 (únor). Při porovnání poměru frakcí PM_2,5 a PM₁₀ podle klasifikace lokalit je na venkovských lokalitách poměr v rozmezí 0,58 (červenec) až 0,86 (únor), na městských pozaďových 0,61 (červenec) až 0,84 (únor), na předměstských pozaďových 0,58 (červenec) až 0,81 (únor), na dopravních lokalitách je poměr v rozmezí 0,53 (červenec) až 0,84 (únor) a na průmyslových 0,66 (září) až 0,87 (únor).

Roční chod poměru frakcí PM_2,5 a PM₁₀ souvisí se sezonním charakterem některých emisních zdrojů. Emise ze spalovacích zdrojů vykazují vyšší zastoupení frakce PM_2,5 než např. emise ze zemědělské činnosti a resuspenze při suchém a větrném počasí. Vytápění v zimním období může být tedy důvodem vyššího podílu frakce PM_2,5 ve frakci PM₁₀. Nejvyšší poměr PM_2,5/PM₁₀ byl v roce 2020 zjištěn, bez ohledu na charakter lokality, v měsíci únoru. K tomuto přispěl fakt, že v únoru bylo zaznamenáno silně nadnormální množství srážek (kap. III). Poměry PM_2,5/PM₁₀ jsou obecně vyšší ve vlhkých měsících, neboť dochází k menšímu příspěvku resuspenze ke koncentraci PM₁₀ (Akinlade et al. 2015). Pokles během jarního období a začátku léta je v některých studiích vysvětlován také nárůstem množství větších biogenních částic, např. pylu (Gehrig, Buchmann 2003).

Na dopravních lokalitách je poměr PM_2,5 vůči PM₁₀ nejnižší. Při spalování paliv v dopravě se emitované částice nalézají především ve frakci PM_2,5, a poměr by měl tudíž být u dopravních lokalit vysoký. To, že tomu tak není, zdůrazňuje význam větších částic vířených z povrchu vozovky, a také emisí z otěrů pneumatik, brzdového obložení a ze silnic. Zastoupení hrubé frakce na dopravních stanicích narůstá i v důsledku resuspenze částic ze zimního posypu. K navýšení koncentrace PM₁₀ může dojít i v důsledku zvýšené abraze silničního povrchu posypem a následnou resuspenzí obroušeného materiálu (EC 2011). Naproti tomu vyšší poměr frakcí PM_2,5 a PM₁₀ v důsledku emisí ze spalovacích procesů je pozorován na průmyslových stanicích.

Poměr suspendovaných částic frakce PM₁

Jemná frakce částic PM₁ byla v roce 2020 vyhodnocena na 12 stanicích s dostatečným počtem dat pro hodnocení. Nejvyšší roční koncentrace (15,4 µg.m^–3) i maximální denní koncentrace (58,3 µg.m^–3) byly naměřeny na dopravní stanici Brno-Svatoplukova, nejnižší roční koncentrace (6,3 µg.m^–3) i maximální denní koncentrace (35,9 µg.m^–3) byly naměřeny na pozaďové městské stanici České Budějovice-Třešň.

IV.1.2 Vývoj koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ a PM_2,5

Vývoj koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ na jednotlivých typech stanic je hodnocen za období posledních 11 let, tj. 2010–2020. Nejvyšší koncentrace suspendovaných částic naměřené v roce 2010 byly zapříčiněny zejména opakovaným výskytem nepříznivých meteorologických a rozptylových podmínek v zimním období a nejchladnější topnou sezonou od roku 1996 (Obr. III.8). V období 2011–2016 je u 36. nejvyšší 24hodinové koncentrace i roční průměrné koncentrace pozorován pokles. Pokles koncentrací PM₁₀ se projevil na stanicích všech kategorií (Obr. IV.1.17–18). V roce 2017 došlo k mírnému nárůstu koncentrací, a to převážně z důvodu nepříznivých rozptylových podmínek z počátku i ke konci roku. V roce 2018 koncentrace v celkovém průměru oproti roku 2017 opět stouply. V roce 2019 byl zaznamenán výrazný pokles koncentrace PM₁₀ v důsledku příznivých meteorologických a zlepšených rozptylových podmínek. V roce 2020 pokračuje pokles koncentrací PM₁₀. Koncentrace v roce 2020 dosáhly minim za hodnocené období, na většině stanic i od počátku měření v 90. letech 20. století. Oproti desetiletému průměru koncentrací ze všech stanic (48,9 µg.m^–3) poklesla 36. nejvyšší 24hodinová koncentrace v roce 2020 (32,1 µg.m^–3) o 34 %. Roční průměrná koncentrace PM₁₀ poklesla v roce 2020 (18,1 µg.m^–3) oproti desetiletému průměru 2010–2019 koncentrací ze všech stanic (26 µg.m^–3) o více než 30 %.

Dlouhodobější vývoj ročních průměrných koncentrací PM_2,5 lze hodnotit za posledních devět let (z hlediska dostupnosti dat a ucelených časových řad na měřicích stanicích). Roční průměrné koncentrace PM_2,5 v letech 2012–2016 pozvolně klesaly, v letech 2017 a 2018 byl pozorován nárůst a v letech 2019 a 2020 opět postupný pokles, přičemž výraznější pokles byl zaznamenán zejména mezi lety 2018 a 2019 (Obr. IV.1.19). Oproti osmiletému průměru 2012–2019 koncentrací ze všech stanic (18,9 µg.m^–3) poklesla roční průměrná koncentrace PM_2,5 v roce 2020 (13,1 µg.m^–3) o 31 %.

Pokračující pokles koncentrací suspendovaných částic PM₁₀ a PM_2,5 lze tedy přisoudit kombinaci faktorů, a to jak příznivým meteorologickým a rozptylovým podmínkám v některých měsících roku, tak pokračujícímu poklesu emisí díky již realizovaným opatřením pro zlepšení kvality ovzduší (výměna kotlů, postupující obnova vozového parku a opatření na velkých zdrojích). Rok 2020 byl na území ČR teplotně silně nadnormální, což vedlo ke snížené spotřebě paliv (tj. menší emise z vytápění). Opatření spojená s nouzovými stavy vyhlášenými na území ČR a jejich vliv na změnu koncentrací suspendovaných části je diskutabilní. Na jedné straně docházelo k poklesu dopravní intenzity a také k nižší spotřebě pohonných hmot – a tedy ve výsledku ke snížení emisí suspendovaných částic a oxidů dusíku (prekurzorů sekundárních suspendovaných částic). Na druhé straně pravděpodobná vyšší intenzita vytápění v důsledku setrvání obyvatelstva v domácím prostředí vedla k vyšším emisím suspendovaných částic. Podrobnější vyhodnocení vlivu nouzového stavu na změnu kvality ovzduší v ČR lze nalézt v Příloze II.

IV.1.3 Emise PM₁₀ a PM_2,5

Při spalování paliv a při dalších průmyslových činnostech vznikají aerosoly, které mohou být pevné, kapalné nebo směsné. Souhrnně se tyto aerosoly v české legislativě označují jako tuhé znečišťující látky (TZL), v zahraniční literatuře pak jako Total Suspended Particulates (TSP). Emise TZL mají různé velikostní a chemické složení podle charakteru zdroje a způsobu vzniku. Mohou obsahovat těžké kovy a představují nosné médium pro VOC a PAH. Nejčastěji se při inventarizaci emisí v návaznosti na imisní limity rozlišuje velikostní frakce PM₁₀ a PM_2,5.

Emisní inventury PM₁₀ a PM_2,5 prováděné podle současných metodik zahrnují pouze primární emise těchto látek. Na koncentracích PM₁₀ a PM_2,5 měřených v ovzduší se přitom významně podílí sekundární aerosolové částice vznikající přímo v ovzduší z plynných prekurzorů fyzikálně-chemickými reakcemi. Podíl sekundárních anorganických aerosolů na celkové koncentraci PM_2,5 se může v městském prostředí pohybovat mezi 20 a 40 % (Vlček, Corbet 2011). Podle modelového odhadu může příspěvek sekundárních organických aerosolů biogenního původu v evropských podmínkách činit 2–4 µg.m^–3 PM_2,5 (Fuzzi et al. 2015).

Ve srovnání s emisemi jiných znečišťujících látek jsou emise částic vnášeny do ovzduší z velkého počtu významnějších skupin zdrojů. Kromě zdrojů, ze kterých jsou tyto látky vypouštěny řízeně komínem nebo výduchy (průmyslové zdroje, lokální topeniště, doprava), pochází významné množství emisí PM ze zdrojů fugitivních (kamenolomy, skládky prašných materiálů, operace s prašnými materiály apod.). Jejich zdrojem jsou rovněž emise z otěrů pneumatik, brzdového obložení a abraze vozovek vypočítávané z dopravních výkonů. Kvalitu ovzduší ovlivňuje rovněž resuspenze částic (znovuzvíření), která do standardně prováděných emisních inventur není zahrnuta.

Mezi hlavní zdroje emisí částic v roce 2019 (Obr. IV.1.20 a Obr. IV.1.22) patřil sektor 1A4bi – Domácnosti: Vytápění, ohřev vody, vaření, který se podílel na znečišťování ovzduší v celorepublikovém měřítku látkami PM₁₀ 55,1 % a PM_2,5 70,5 %. Mezi další významné zdroje emisí PM₁₀ patřil sektor 3Dc – Polní práce, kde tyto emise vznikají při zpracování půdy, sklizni a čištění zemědělských plodin. Tento sektor představoval 9,6 % emisí PM₁₀. Z hlediska účinku na lidské zdraví jsou velkým rizikem emise částic pocházející z dopravy, především ze spalování paliv ve vznětových motorech, které produkují částice o velikosti jednotek až stovek nanometrů (Vojtíšek 2010). Mobilní zdroje (ČHMÚ 2021d) se na emisích PM₁₀ v roce 2019 podílely 12,2 % a na emisích PM_2,5 také 12,2 %.

Spotřebu pevných paliv v domácnostech v období 2010–2019 lze charakterizovat rostoucím trendem, souvisejícím pravděpodobně s ekonomickou situací, který se ustálil až po roce 2013. Proti tomuto vlivu působila přirozená obnova vozového parku, snížení zemědělské produkce a aplikace nejlepších dostupných technik pro snižování emisí TZL (tkaninové filtry) v energetice a průmyslu. Celkové emise PM₁₀ a PM_2,5 v období 2010–2019 mají klesající trend (Obr. IV.1.21 a Obr. IV.1.23).

V jednotlivých oblastech ČR se podíl sektorů na celkových emisích liší podle konkrétní skladby zdrojů v dané oblasti. Vzhledem k tomu, že hlavní zdroj emisí PM₁₀ a PM_2,5 představuje lokální vytápění, je i produkce emisí těchto látek rozložena po celém území ČR s obytnou zástavbou. V území ČR emisně vynikají lokality, ve kterých probíhá těžba hnědého uhlí a jsou provozovány významné energetické zdroje spalující pevná fosilní paliva (zejména Ústecký kraj) nebo velké průmyslové komplexy (Moravskoslezský kraj). Podíl emisí z dopravy je vyšší především ve velkých městech.