IV.3 Oxidy dusíku (NO_X)

IV.3.1 Znečištění ovzduší oxidy dusíku v roce 2021

Při sledování a hodnocení kvality venkovního ovzduší se pod termínem oxidy dusíku (NO_X) rozumí směs oxidu dusnatého (NO) a oxidu dusičitého (NO₂). Imisní limit pro ochranu lidského zdraví je stanoven pro NO₂, limit pro ochranu ekosystémů a vegetace je stanoven pro NO_X.

Znečištění ovzduší oxidem dusičitým v roce 2021 vzhledem k imisním limitům pro ochranu zdraví

Imisní limit (40 µg·m^‑3) pro roční průměrnou koncentraci oxidu dusičitého (NO₂) nebyl v roce 2021 překročen na žádné stanici ČR, což nastalo spolu s rokem 2020 teprve podruhé za celou historii měření (tj. od 90. let minulého století) (Obr. IV.3.1). Vzhledem k výpadku měření kvůli technické závadě na stanici Praha 2-Legerova (hot spot) v průběhu roku nebylo možné tuto nejzatíženější stanici zařadit do hodnocení. Na této stanici jsou dlouhodobě měřeny nejvyšší hodnoty koncentrací NO₂ ve spojitosti s vysokou intenzitou dopravy v bezprostřední blízkosti stanice a jejím umístěním v uličním kaňonu, kde je výrazně snížená možnost provětrávání. V případě celoročního měření bez technické závady zde nelze vyloučit možné překročení ročního imisního limitu NO₂. Nejvyšší hodnoty roční průměrné koncentrace NO₂ byly tradičně zaznamenány na dopravních stanicích velkoměst, zejména v Praze a Brně. Vyšší koncentrace NO₂ lze očekávat i v blízkosti frekventovaných komunikací v obcích a ve městech s intenzivní dopravou, kde často dochází ke snížení plynulosti dopravy. Nejnižší koncentrace NO₂ jsou měřeny na regionálních stanicích (Churáňov, Košetice, Polom), tedy v oblastech daleko od působení emisních zdrojů.

Imisní limit hodinové koncentrace NO₂ (200 µg·m^‑3 s maximálním povoleným počtem 18 překročení za rok) nebyl v roce 2021 překročen na žádné stanici. Na jedné stanici (Ostrava-Poruba DD) byla jednou překročena hodnota hodinového imisního limitu NO₂.

Modelovaná roční průměrná koncentrace NO₂ nepřekročila 26 µg·m^‑3, tj. hodnotu dolní meze pro posuzování, téměř na celém území ČR, vyjma center velkoměst (Obr. IV.3.2). Nicméně je důležité zmínit, že mapy koncentrací NO₂ jsou připravovány v rozlišení 1 × 1 km, a proto se vliv vyšších naměřených koncentrací na dopravních stanicích s nízkým poloměrem reprezentativnosti (do 100 m) ve výsledném zobrazení neprojeví. Nízký poloměr reprezentativnosti dopravních stanic souvisí se strmým poklesem koncentrací NO₂ s rostoucí vzdáleností od komunikací. Z dlouhodobého pohledu (Obr. IV.3.3) jsou vyšší koncentrace odhadovány v centrech dopravně zatížených větších měst (Praha a Brno).

Roční chod měsíčních průměrných koncentrací je podobný na všech typech stanic. Na dopravních stanicích jsou sledovány v souvislosti se silným ovlivněním z blízkého emisního zdroje – dopravy nejvyšší hodnoty koncentrací NO₂ (Obr. IV.3.4). Jelikož je doprava hlavním zdrojem NO₂, který působí celoročně, je vývoj koncentrací během roku ovlivněn působením meteorologických a rozptylových podmínek. Maxima v chladnějším období roku jsou navíc ovlivněna navýšením emisí z vytápění domácností a ze studených startů aut. Naopak v období duben–září je obecně patrný pokles koncentrací NO₂. Důvodem tohoto poklesu je vyšší intenzita slunečního záření v tomto ročním období, která má za následek rozklad NO₂ a jeho účast při fotochemických reakcích za vzniku přízemního ozonu. V letních prázdninových měsících také dochází ke snížení intenzity dopravy ve velkých městech, čímž se zlepšuje plynulost dopravy a dochází tak k poklesu emisí NO₂. Na regionálních venkovských lokalitách, vzdálených od přímého působení emisních zdrojů, jsou hodnoty průměrné měsíční koncentrace NO₂ nejnižší a pohybují se hluboko pod dolní mezí pro posuzování, a vykazují také méně výrazný roční chod. Nejvyšší měsíční průměrné koncentrace NO₂ v roce 2021 byly naměřeny v únoru a přiblížily se, nebo dokonce převyšovaly hodnoty desetiletých průměrných koncentrací. Na zvýšení únorových koncentrací NO₂ se podílela vyšší spotřeba zemního plynu na vytápění domů a bytů včetně ohřevu vody, ať už na centralizované nebo lokální úrovni v souvislosti s výskytem nízkých teplot v kombinaci s mírně nepříznivými až nepříznivými rozptylovými podmínkami. Naopak nejnižší měsíční koncentrace NO₂ byly zaznamenány v červenci. V roce 2021 byly všechny měsíční průměrné koncentrace NO₂ vyjma února nižší v porovnání s desetiletým průměrem 2011–2020. Výrazně nižší měsíční průměrné koncentrace NO₂ ve srovnání s desetiletým průměrem 2011−2020 byly v srpnu, a to o cca 30 %.

Znečištění ovzduší oxidy dusíku v roce 2021 vzhledem k imisním limitům pro ochranu ekosystémů a vegetace

Imisní limit pro ochranu ekosystémů a vegetace pro roční průměrné koncentrace NO_X (30 µg·m^‑3) nebyl v roce 2021 překročen na žádné z 21 venkovských stanic s dostatečným množstvím dat pro hodnocení. Mapa koncentrací ročních průměrných koncentrací NO_X byla připravena pomocí kombinace dat ze všech stanic měřících NO_X a rozptylového modelu. Vyšší hodnoty koncentrací NO_X jsou měřeny v blízkosti frekventovaných komunikací v obcích. Na mapě jsou formou bodových značek vyznačeny pouze stanice venkovské, protože jen na těchto lokalitách se dle platné české legislativy hodnotí úroveň ročních koncentrací NO_X vzhledem k imisnímu limitu pro ochranu ekosystémů a vegetace (Obr. IV.3.5).

IV.3.2 Vývoj koncentrací oxidů dusíku

Vývoj koncentrací NO₂ a NO_X na stanicích je hodnocen za posledních 11 let, tj. 2011–2021 (Obr. IV.3.6, Obr. IV.3.7, Obr. IV.3.8 a Obr. IV.3.9). Dlouhodobý pokles emisí NO_X související s postupnou modernizací emisních zdrojů (velké zdroje, obnova vozového parku) se projevuje poklesem koncentrací NO₂ i NO_X v ovzduší. Nicméně průběh meziročních koncentrací NO₂ i NO_X, ale i dalších znečišťujících látek, je významně ovlivňován působením meteorologických a rozptylových podmínek v jednotlivých letech. V hodnoceném období byly zaznamenány nejvyšší roční koncentrace NO₂ a NO_X v roce 2011 spojené s opakovaným výskytem nepříznivých meteorologických a rozptylových podmínek v chladném období roku. Od roku 2011 do roku 2016 je možné pozorovat pozvolný pokles či stagnaci všech sledovaných charakteristik oxidů dusíku. Nepatrný nárůst koncentrací NO₂ a NO_X v roce 2017 byl spojen s nepříznivými rozptylovými podmínkami v chladné části roku. Během let 2019 a 2020 koncentrace NO₂ a NO_X výrazně klesaly. Po rekordně příznivém roce 2020 došlo v meziročním porovnání 2020/21 k nepatrnému nárůstu průměrné roční koncentrace NO₂ i NO_X a hodnoty koncentrací se vrátily na úroveň z roku 2019. Oproti desetiletému průměru koncentrací (2011−2020) ze všech stanic (20,2 µg·m^‑3) byla roční průměrná koncentrace NO₂ (16,6 µg·m^‑3) v roce 2021 nižší téměř o 18 %. Nejvýraznější rozdíly absolutních koncentrací NO₂ oproti desetiletému průměru (2011–2020) byly zaznamenány na dopravních stanicích (o 6 µg·m^‑3, cca 19 % nižší), což se projevilo pozitivně i nižšími regionálními pozaďovými koncentracemi v čistých oblastech ČR, kde byly o více než třetinu nižší. V případě 19. maximální průměrné hodinové koncentrace NO₂ v roce 2021 v porovnání s desetiletým průměrem (2011−2020) ze všech stanic byly hodnoty nižší o 13 %. Pokles nastal i u koncentrací NO_X a v porovnání s desetiletým průměrem (2011–2020) byly roční průměrné koncentrace NO_X ze všech venkovských pozaďových stanic o 21 % nižší.

Koncentrace NO₂ i NO_X v roce 2021 lze hodnotit i přes nepatrný meziroční nárůst jako velmi příznivé, jelikož stejně jako v předchozím roce 2020 nedošlo k překročení imisních limitů stanovených pro ochranu lidského zdraví a ani pro ochranu vegetace. Velký vliv na průběh meziroční proměnlivosti koncentrací NO₂ i NO_X, ale i dalších znečišťujících látek, mají meteorologické a rozptylové podmínky. V roce 2021 byly koncentrace NO₂ i NO_X výrazněji příznivě ovlivněny meteorologickými podmínkami v květnu a v srpnu, které byly srážkově nadnormální a lepšími rozptylovými podmínkami oproti desetiletému průměru během podzimu. Navíc v roce 2021, podobně jako v roce 2020, byl na území ČR vyhlášen nouzový stav v souvislosti s probíhající pandemií koronaviru SARS-CoV-2. Z pohledu vlivu na úroveň koncentrací NO₂ a NO_X ve venkovním ovzduší byla zásadní ochranná opatření přijatá v prvním čtvrtletí 2021, kdy byly uzavřeny školy, a zejména pak v březnu, kdy byl zakázán i pohyb mezi okresy a došlo tak k zásadnímu snížení mobility obyvatel. Omezení pohybu obyvatel se projevilo v poklesu intenzity dopravy, což mělo za následek pokles emisí z dopravy a následně pokles koncentrací znečišťujících látek v ovzduší. Lze předpokládat, že za normální situace bez ochranných opatření k omezení pandemie, by byly naměřené koncentrace NO₂ a NO_X v roce 2021 vyšší.

IV.3.3 Emise oxidů dusíku

Oxidy dusíku (NO_X) se tvoří při spalování paliv v závislosti na teplotě spalování, obsahu dusíku v palivu a přebytku spalovacího vzduchu a vznikají i při některých chemicko-technologických procesech (výroba kyseliny dusičné, amoniaku, hnojiv apod.). Zatímco při spalování paliv v kotlích se podíl NO₂ v emisích NO_X pohybuje obvykle do 5 %, u některých chemicko-technologických procesů může podíl NO₂ představovat až 100 % emisí NO_X (Neužil 2012). Emise NO_X s vyšším podílem NO₂ (10–55 %) produkují dieselové motory (Carslaw et al. 2011).

Největší množství emisí NO_X pochází z mobilních zdrojů (ČHMÚ 2021d). Sektory 1A3bi – Silniční doprava: Osobní automobily, 1A3biii – Silniční doprava: Nákladní doprava nad 3,5 t a 1A3bii – Silniční doprava: Lehká užitková vozidla a se na celorepublikových emisích NO_X v roce 2020 podílely 29,2 % a podíl 8,9 % představují emise sektoru 1A4cii – Zemědělství, lesnictví, rybolov: Nesilniční vozidla a ostatní stroje. Ze sektoru 1A1a – Veřejná energetika a výroba tepla bylo do ovzduší vneseno 18,6 % emisí NO_X, ze sektoru 3Da1 – Použití anorganických N-hnojiv 8,2 %, a ze sektoru 1A4bi – Domácnosti: Vytápění, ohřev vody, vaření 7,8 % (Obr. IV.3.10). Klesající trend emisí NO_X v období let 2010–2020 souvisí především s přirozenou obnovou vozového parku a se zavedením emisních stropů a přísnějších emisních limitů pro emise NO_X ze zdrojů v sektoru 1A1a – Veřejná energetika a výroba tepla (Obr. IV.3.11). Vyhodnocení podílu pandemie koro­naviru SARS-CoV-2 na meziročním snížení emisí u tohoto sektoru o téměř 5 kt nelze právě s ohledem na výše zmíněné souvislosti provést. Zobrazené údaje ale naznačují zjevný meziroční pokles emisí související v roce 2020 s omezením dopravy v důsledku pandemie koro­naviru SARS-CoV-2. Týká se to především sektoru 1A3biii – Silniční doprava: Nákladní doprava nad 3,5 t (z 18,3 kt na 14,7 kt) a částečně také sektoru 1A3bi – Silniční doprava: Osobní doprava, u kterého emise poklesly z 24,6 kt na 23 kt.

Podíl jednotlivých typů zdrojů na celkových emisích se liší podle konkrétní skladby zdrojů v dané oblasti. Produkce emisí NO_X je soustředěna především podél dálnic, komunikací s intenzivní dopravou, ve velkých městech a v krajích (Ústecký, Středočeský, Moravskoslezský), kde jsou umístěny významnější energetické výrobní celky (Obr. IV.3.12).