Zdravotní rizika prachových částic v ostravsko - karvinské aglomeraci.

Drahoslava Zmijková

Doctoral thesis

Health Risks of Dust Particles in Ostrava – Karviná Conurbation.

Abstract:

Disertační práce pojednává o hodnocení zdravotních rizik prachových částic v Moravskoslezském kraji. Prachové částice představují v současné doně – zejména v městských celcích - významný faktor životního prostředí lidského organismu. Prvotní nosnou složkou životního prostředí, do níž jsou prachové částice emitovány, se stává atmosféra. Do okolního ovzduší vstupují tuhé znečišťující látky z širokého spektra zdrojů různého charakteru a původu. V Moravskoslezském kraji zaujímají z hlediska intenzity liberovaných prašných emisí do atmosféry dominantní postavení zdroje průmyslové (energetika, hutnictví, chemický průmysl a koksárenství), automobilová doprava a lokální topeniště. Emisní zatížení ovzduší Moravskoslezského kraje PM částicemi může být navíc zhoršeno prostřednictvím dálkového transportu prachových částic ze sousedních území Polska. K výrazné deterioraci prašného znečištění ovzduší Moravskoslezského kraje také dochází za nepříznivých klimatologických podmínek – tj. za úplného bezvětří, v teplotně podprůměrném období a při nízkém srážkovém úhrnu. Rozptylové podmínky jsou navíc negativně ovlivněny geografickou polohou a uspořádáním geomorfologických struktur Moravskoslezského kraje. Prachové částice přítomné v ovzduší se stávají součástí atmosférických imisí a prostřednictvím inhalační cesty vstupují přímo do interakce s lidským organismem. Efektorovými atributy prachových částic, které mají rozhodující úlohu ve vztahu ke genezi negativních zdravotních impaktů tuhých znečišťujících látek, jsou morfologické parametry prachového zrna a chemická struktura PM částic. Prokázané negativní účinky na lidské zdraví vykazují prachové částice vláknitého se zašpičatělými konci a prachová zrna obsahující ve své struktuře toxické látky. Mezi zdravotně závadné chemické látky často přítomné ve struktuře PČ náleží zejména toxické kovy, PAU, BTEX, chlorované uhlovodíky, některé organické sloučeniny dusíku a síry a organické sloučeniny toxických kovů. Výše citované chemické látky či fibrilární PČ mohou v interakci s lidským organismem v exponovaném organismu iniciovat širokou škálu chorob a patologických stavů, což se v exponované populaci projeví zvýšením incidence chorob a nárůstem hodnot celkové morbidity a mortality. Mezi nejfrekventovanější negativní efekty náleží elevace četnosti respiračních potíží a negativní ovlivnění funkčních testů dýchací soustavy, zvýšení incidence nádorových a kardiovaskulárních onemocnění a deteriorace stavu astmatického pacienta. Za účelem prevence negativních impaktů PČ na lidské zdraví je tudíž nezbytné provádět monitorování úrovně prachových částic a jejich toxických komponent v ovzduší. Detekované hodnoty objemových koncentrací prachových částic a jejich vybraných složek následně slouží k ocenění jejich možných zdravotních rizik pomocí vhodných a verifikovaných evaluačních postupů. Determinované hodnoty zdravotních rizik jsou esenciálním podkladem pro správné nastavení limitních hodnot polutantů prostřednictvím legislativních norem zaručujících pro dotčenou populaci přijatelnou resp. tolerovatelnou míru rizika. Z výše uvedených skutečností je zřejmé, že proces evaluace zdravotních rizik prachových částic by měl být důsledně realizován v oblastech s velmi vysokou úrovní znečištění životního prostředí, ve kterých je nutno počítat se synergickými efekty mnoha znečišťujících látek a faktorů pocházejících z různých složek životního prostředí.

Abstract:

The dissertation thesis discusses the topic human health risk assessment of particulate matter in Moravian - Silesian Region. Nowadays, the dust particles represent - especially in urban areas - a significant factor of the environment of human organism. The atmosphere is the primary environmental sphere that is contaminated with dust particles. The dust particles are emitted to ambient air from very extensive spectrum of various sources. In the Moravian - Silesian Region, the dominant categories of sources are industrial plants (power supply, metallurgy, chemical industry and coke plants), car transport and local fire – boxes. Moreover, the air dust contamination of Moravian - Silesian Region can be deteriorated with the long – range transport of particulate matter originated from Poland. The expressive deterioration of ambient air quality of Moravian – Silesian Region may occur also during bad meteorologic conditions – that is during total calm, in periods with low temperatures and in time with very rate of rainfall. In Moravian – Silesian Region, the dispersion of contaminants is also negatively influenced with geographical position and with hierarchy of geomorphologic structures. The ambient air dust particles become a component of atmospheric imisions and through an inhalation pathway, they come into interaction with human organism. The efficient parameters, that have a leading role in genesis of negative health impacts, are morphologic parameters of a dust particle and chemical structure of particulate matter. The dust particles of the shape of fibre with sharp ends and the PM containing the toxic substances have verified harmful impacts onto human health. Toxic metals, polycyclic aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, benzene, some organic compounds of sulphur and nitrogen are the most frequent toxic substances present in the structure of PM. In interaction with human organism, the chemical substances mentioned above and dust particles with fibrous shape can initiate a very large spectrum of pathological states and diseases. The elevation of respiratory symptoms and deterioration of functional test of respiratory system, the rising incidence of lung cancer and aggravation of heath state of asthmatic patients belong among the most common negative results of PM exposure. With the goal of prevention or reduction of negative health PM impacts, it is necessary to realize the monitoring of air PM concentration rate and the detection of air concentration of some PM components. The detected numbers of PM concentrations and the concentrations of harmful PM components are essential for appreciation of their potential health risks with using some convenient, verified methods. The determined numbers of health risks form the necessary basis for right setting of environmental regulations and standards that are able to give a guarantee of acceptable or tolerable of health risks. The process of human health risk assessment of PM should be realize especially in the regions with very high rate of environmental contamination in which it is unavoidable to count with synergic effects of many pollutants and factors originated from the contaminated environment.

Keywords

prachová částice, zdravotní riziko, inhalační expozice, toxické kovy, polycyklické aromatické uhlovodíky

Keywords

particulate matter, health risk, inhalation exposure, toxic metals, polycyclic aromatic hydrocarbons

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 14. 5. 2018
• Supervisor: Helena Raclavská
• Reader: Vojtech Dirner, Peter Andráš, Vítězslav Zamarský

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu