Vliv odpalování pyrotechniky na kvalitu ovzduší

Mgr. Jáchym Brzezina

Doctoral thesis

The Effects of Fireworks Discharge on Air Quality

Abstract:

Odpalování profesionálních ohňostrojů a drobné zábavní pyrotechniky jednotlivci má také negativní stránky a jednou z nich je i vliv na kvalitu ovzduší. Podstatou ohňostrojů není nic jiného než výbuchy pyrotechnických předmětů, tedy spalovací procesy. Navíc obsahují pyrotechnické předměty rozmanitý koktejl různých chemických prvků a látek, které jsou při odpalu emitovány do ovzduší. V rámci teoretické části této práce byly popsány vědecké poznatky o vlivu ohňostrojů na kvalitu ovzduší založené na teoretických znalostech i praktických studiích. V praktické části pak bylo provedeno měření kvality ovzduší poblíž místa odpalu v rámci ohňostrojové přehlídky Ignis Brunensis v Brně v letech 2018 a 2019. Data naměřená ve dny ohňostrojů byla srovnána s referenčními daty naměřenými ve stejné lokalitě ve dnech bez ohňostrojů. Dále byla provedena detailní analýza kvality ovzduší na základě dat z automatických stanic imisního monitoringu v České republice v prvních hodinách Nového roku. Provedena byla i analýza odpalu jednoho velkého profesionálního ohňostroje v centru města. Z výsledků je patrné, že během profesionálního ohňostroje sice dochází k výraznému nárůstu koncentrací vybraných znečišťujících látek (toto prokázala i částicová analýza skenovacím elektronovým mikroskopem) a až řádovému nárůstu koncentrací některých kovů, v širším okolí však tento vliv není příliš patrný. Zároveň se ukázalo, že se projevují i nepřímé vlivy pořádání ohňostrojů (resuspenze, zvýšená doprava apod. související s velkým počtem návštěvníků). Naopak odpalování drobné zábavní pyrotechniky jednotlivci o novoroční půlnoci vede k plošnému velmi výraznému zhoršení kvality ovzduší především v hustě obydlených oblastech a může docházet i překračování platných imisních limitů. V sekci diskuze jsou pak nejen srovnány výsledky této studie s jinými, ale také popsány možné alternativy ke konvenčním ohňostrojům či opatření cílená na snížení expozice a nechybí ani shrnutí možných zdravotních dopadů a návrhy na rozšíření a budoucí výzkum v této oblasti.

Abstract:

Discharge of a large professional firework as well as small fireworks discharged by individuals, bring about several negative aspects including their undesirable effect on air quality. Fireworks as such are nothing else than a series of explosions, i.e. combustion processes. In addition, pyrotechnics contain a very large cocktail of many chemical elements and substances, which are released into the air upon their discharge. Theoretical part of this work describes scientific findings regarding the effect of fireworks on air quality based on theoretical knowledge as well as practical studies. Practical part of this work focuses on an analysis of air quality during the fireworks exhibition in Brno (Ignis Brunensis) in 2018 and 2019. The data measured during firework events is compared with reference data measured at the same location during a non-firework period. Second part of the practical part focuses on data from automated ambient air quality measuring stations in the Czech Republic, particularly on data measured on New Year´s eve. Last but not least, also the effect of one large professional firework discharged in the city center is studied. The results clearly indicate that during a large professional firework there is a significant increase in concentrations of some pollutants, and particularly concentrations of certain metals increase several-fold. This was also proved by a particle analysis using a scanning electron microscope. However, this increase is not very significant in a wider area and there are also indirect effects of the exhibition as such that have a substantial effect (resuspension, increased traffic intensity etc.). In contrast, discharge of smaller fireworks, but in a large extent by individuals during New Year celebrations, has a very significant effect in a wider area, especially in densely populated areas. Limit values for ambient air quality can, therefore, be exceeded. The discussion part compares the results of this study with other studies, but also talks about possible alternatives to fireworks, measures to be taken in order to decrease the exposition level and also mentions possible health risks. The work also includes suggestions for future work in this field and how the analysis could be improved.

Keywords

ohňostroje, kvalita, ovzduší

Keywords

fireworks, air, quality

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 11. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jana Podhrázská, Ph.D.
• Reader: Ivan Holoubek, externi, Roman Prokeš, externi, Radim Vácha, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Ecology and Environmental Protection / Applied and Landscape Ecology