Znečištění ovzduší a zdraví Emise – primární, sekundární Imise: tuhé – prach, popílek, saze plynné Radioaktivní složky Mikroorganismy Fyzikální vlastnosti

Ovzduší a zdraví v havarijních situacích Již staří Římané – Plinius ml. – smrt strýce při výbuchu Vesuvu Belgie, údolí řeky Maas, 1930: Mlha, inverze, těžký průmysl, výroba kyseliny sírové, onemocnění dýchacích cest, úmrtí cca 60 osob Donora, USA, 1948: Inverze, mlha, kumulace průmyslu, onemocnění dýchacích cest u cca 6000 osob, zvýšení úmrtí u osob s kardiopulmonárními problémy Londýn, 1952: Inverze, mlha, exhalace z lokálních topenišť, zvýšená koncentrace SO2, zvýšení úmrtnosti zejména u starších osob a u dětí.

Londýn, 5. – 9. 12. 1952 Big Smoke episode (spalování nekvalitního uhlí s vysokým obsahem síry, nepříznivé povětrnostní podmínky) Odhad koncentrace PM10* cca 3000 g/m3 Vzrůst hospitalizace, pneumonií, COPD, astmatické obtíže, zvýšená mortalita přetrvávající několik měsíců po episodě. Odhad – 12000 úmrtí „nad obvyklý stav“ Recentní úroveň (2005) znečištění ovzduší v Londýně (PM10 = cca 30 g/m3) přispívá asi 380 předčasnými úmrtími a 350 hospitalizacemi pro respirační potíže ročně. *PM10 = částice o velikosti do 10 mm

Smogové epizody ve střední Evropě mezi 1962 a 1985 Průmyslová oblast Porýní a Erfurt Epizody charakterizovány několikadenní vysokou koncentrací SO2 (až 5 mg!!!) a TSP (až 2,4 mg na m3). Dopravní zátěž měla větší význam než průmyslová. Koncentrace prachových částic měla větší význam než SO2 . Vzrůst denní mortality, hospitalizace pro respirační a KV onemocnění, návštěv a ambulancích a transport sanitkou s odstupem 1-2 dny. Výraznější bylo riziko pro KVO, efekt byl vyšší u starších osob. Pánevní oblasti ČR - Černý trojúhelník Pánevní oblasti severních Čech a přilehlé oblasti býv. NDR a Polska (Teplice, Most) – Program Teplice Ostravsko-karvinská oblast (spolu s průmyslovou oblastí Polska)

Další havárie spojené se znečištěním ovzduší Seveso, Itálie, 1976: Výroba trichlorofenolu (herbicid), exploze reaktoru, tvorba dioxinů, expozice populace, sledování zdravotních dopadů (poměr pohlaví, endokrinně vázané nádory, chlorakne, diabetes apod.) Bhópál, Indie, 1984: Únik metylizokyanátu při jeho výrobě, možnost vzniku kyanovodíku. Úmrtí stovek až tisíců lidí.

Smog Redukční (Londýnský): kouř, oxidy síry, produkty spalování uhlí, popílek, mlha, inverze, nízká teplota (ranní hodiny) Oxidační (fotochemický, Los Angeleský smog): Spalování kapalných a plynných paliv, výfukové plyny, Bezoblačné počasí, sluneční záření (UV), teplota 25-30°C, Fotochemické reakce oxidů dusíku, kyslíku, uhlovodíků, oxidů síry (ozon, peroxyacetylnitrát PAN, peroxiradikály)

Rozptyl škodlivin v atmosféře

Zdroje znečištění Venkovní prostředí Interiér Doprava (výfukové plyny, prach) Lokální topení fosilními palivy Průmyslová výroba Uhelné elektrárny Zemědělská výroba Domácí chemie, kosmetika, stavební materiál, nábytek atd.

Zdravotní účinky složek znečištění ovzduší Prašný aerosol – plynné složky – kapalné složky Pevné částice – anorganického či organického původu (mikroorganismy, pyl) Inertní nebo biologicky účinné (plicní koniózy –silikóza, asbestóza) Menší než 10 µm - retence v dýchacích cestách (thorakální částice) 1-3 µm – záchyt v alveolech (respirabilní částice) Adsorpce anorganických (těžké kovy) nebo organických látek (PAU, nitroPAU, mikroorganismy) na povrch částic

Prašný aerosol Různorodá směs částic Nebyla popsána neúčinná koncentrace Vstup do organismu dán velikostí částic, rychlostí a směrem větru, způsobem dýchání Deposice v organismu – hloubkou a frekvencí dýchání: > 10 um = nad hrtanem 5-10 um = bronchy 2,5-5 um = bronchioly <2.5 um – alveoly (průnik do intersticia)

Prašný aerosol Venkovní ovzduší Ovzduší v budovách Jednotná koncentrace v celé místnosti s výjimkou tenké vrstvy u vnitřních povrchů Koncentrace závisí na intensitě vnitřních zdrojů, deposici na vnitřních površích, ventilační rychlosti a venkovní koncentraci aerosolu Chování aerosolových částic závisí na jejich velikosti

Účinky aerosolu v dýchacích cestách Dráždění Snížení samočistící schopnosti Snížené odstraňování hlenu Podmínky pro respirační infekce Uvolnění mediátorů zánětu z makrofágů při fagocytóze Karcinogenita

Účinky aerosolu ve vztahu ke KVO Ovlivnění srážlivosti krve zvýšením produkce prokoagulačních faktorů v plicích Mediátory uvolněné v plicích ovlivní produkci prokoagulačních faktorů v játrech Zánětlivá reakce v plicní tkáni Ovlivnění imunity Oxidační stres, tvorba volných radikálů

Účinky aerosolu (PM10) na zdravotní stav Zvýšení denní koncentrace PM10 o 10 g/m3 znamená dle WHO: Zvýšení celkové úmrtnosti o 0,7 % Zvýšení akutní hospitalizace na respir. onem. o 0,8 % Nutnost použití bronchodilatancií zvýšena o 3 % Kašel o 3,6 % Akutní symptomy DCD o 3,2 %

Zdravotní účinky složek znečištění ovzduší Plynné složky Oxidy síry Dráždivý účinek na sliznice Spalování fosilních paliv (síra je obsažena zejména v hnědém uhlí). Uhelné elektrárny (odlučovače), lokální topeniště Chemický průmysl Oxidy síry jsou jedním ze základních indikátorů znečištění ovzduší. Jejich koncentrace vykazují sestupný trend

Zdravotní účinky složek znečištění ovzduší Oxidy dusíku Zdroj: Chemický průmysl, doprava Dráždění plic, otok plic, zhoršení dýchacích funkcí. Účastní se fotochemických reakcí s UV a ozonem – tvorba radikálů (peroxacetylnitrát). Vznik metHb, tvorba vysoce mutagenních nitroPAU. Patří mezi základní indikátory znečištění ovzduší

Zdravotní účinky ozónu Respirační potíže, dráždění dýchacích cest, kašel Zhoršení plicních funkcí Zhoršení projevů astmatu, bronchitid a emfyzému Strukturální poškození tkání a buněk respiračního traktu Tvorba těkavých organických látek

Zdravotní účinky složek znečištění ovzduší Oxidy uhlíku (CO, CO2)– automobilová doprava, kotelny (karboxyHb, zhoršený transport kyslíku, riziko při kardiovaskulárních chorobách) Halogenované látky (fluoridy etc.) Dráždivé látky – formaldehyd, kyselina mravenčí, akrolein Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) – mutagenita, karcinogenita, reprodukční toxicita Nitro PAU – silné mutageny (např 1-nitropyren) Kovy – As (v uhlí, elektrárna Nováky), Pb (benzin)

Imisní limity pro látky znečišťující ovzduší Znečišťující látka Vyjádřená Imisní limity v (mg.m-3) jako IHr IHd IH8h IHk Obecný požadavek Prašný aerosol 60 150 500 Koncentrace IHd aIhk Oxid siřičitý SO2 nesmí být v průběhu Oxid siřičitý a prach SO2+ polétavý prach 250* překročena ve více Oxidy dusíku NOx 80 100 200 než 5% případů Oxid uhelnatý CO 5000 10 000 Ozón O3 160 Olovo v prachu Pb 0,5 Kadmium v prachu Cd 0,01 Pachové látky Nesmějí být v koncentracích obtěžujících obyvatelstvo

Zdravotní účinky složek znečištění ovzduší – komplexní směsi Fotochemické reakce a jejich produkty: Vznik radikálových struktur a jejich potenciální karcinogenní účinky Reakční produkty ozonu, vznik peroxidů, oxidační stres Kyselý déšť v důsledku reakce kyseliny sírové s oxidy kovů Dioxiny – spalovny, domácí topeniště

Znečištění ovzduší dané dopravou Olovo (olovnatý benzin) Oxidy dusíku Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) Nitrované PAU Uhlovodíky s krátkým řetězcem Aldehydy Dioxiny a dibenzofurany Asbest

Indikátory zdravotního poškození Základní údaje zdravotnické statistiky – nemocnost, úmrtnost, vliv na reprodukci Biomarkery – změny vybraných parametrů v organismu související s expozicí (hematologické, biochemické, imunologické, plicní funkce etc.) Biomarkery expozice, biologicky účinné dávky (změny na úrovni buňky, molekuly)

Znečištění ovzduší a zdravotní problémy Nádorová onemocnění plic Alergická onemocnění, astma Respirační poruchy Poruchy reprodukce a vývoje plodu (IUGR) Syndrom náhlého úmrtí dítěte Chronická obstrukční plicní choroba (COPD) KVO

Proč jsou děti vnímavější? Spotřebují více vzduchu (kyslíku), vody a potravy na jednotku hmotnosti než dospělý Vyšší fyzická aktivita, větší kontakt s prašným aerosolem Nedostatečné hygienické návyky Rychlý růst a vývoj Expozice v průběhu rozhodujících věkových období Postupné zrání detoxikačních enzymů Expozice transplacentální cestou

Zdroje znečištění Ovzduší v budovách Stavební matriál, nábytek, závěsy, koberce, laky, nátěry, detergenty, kosmetika, insekticidy, domácí miláčci Radon Plísně (alergeny, mykotoxiny) Průnik škodlivin zvenčí Kouření Topení Vaření Jiné aktivity: člověk

Ovzduší v budovách Prach, minerální vlákna (asbestová, skelná) Bioaerosol, zvířecí srst, kožní šupiny Plísně (mykocotoxiny) Roztoči (Dermatophydes) Bakterie (Legionella) Radon a jeho dceřinné produkty (z podloží, stavebního materiálu, vody) Domácí chemie -

Ovzduší v budovách Chemické látky a jejich směsi: Oxidy uhlíku, síry a dusíku (většinou méně než venku) Těkavé organické látky: formaldehyd, chloroform, benzen apod., PAU (polycyklické aromatické uhlovodíky) Produkty tabákového kouře

Syndrom nemoci budov (Sick building syndrom) Celkové projevy: bolest hlavy, únava, nesoustředěnost Respirační problémy: dráždění nosní sliznice, vodnatá rýma, pocit plného nosu, pocit tlaku na prsou, zhoršení alergických obtíží, dráždění ke kašli, ztráta hlasu Oční projevy: pocit suchosti očí, dráždění spojivek Kožní projevy: suchost kůže, podráždění kůže, alergické projevy

Možnosti čištění vzduchu Větrání krátce opakovaně několikrát denně za každého počasí Provětrávání permanentní světlíky, průduchy Klimatizace Ionizátory Čističe Zvlhčovače Odvlhčovače (po povodních) Vysavače zvyšují prašnost rozvířením sedimentovaných respirabilních částic

Klimatizace jako možná cesta teroristického útoku Zajištění fyzické bezpečnosti – cílová místa možného útoku, sání vzduchu, kontrola, ostraha Větrání a filtrace vzduchu Údržba a provoz zařízení Havarijní plány, výcvik a výchova lidí

Kouření jako environmentální a expoziční problém Cigaretový kouř je významným zdrojem chemických látek kontaminujících prostředí. Řada chemických látek v cigaretovém kouři se vyznačuje nežádoucími zdravotními účinky (genotoxicita, karcinogenita, porušení hormonální rovnováhy apod.). Produkty cigaretového kouře zatěžují zejména prostředí budov (kuřácká pracoviště, restaurace a další veřejné místnosti, interiéry osobních aut…). Kuřáctví modifikuje výsledky biologického monitorování (hladiny sledovaných biomarkerů) i výsledky epidemiologických studií.

Chemické látky v cigaretovém kouři Detekováno až 4500 chemických struktur v závislosti na druhu tabáku, agrochemických podmínkách pěstování, technologických postupech a přidávaných ingrediencí (např. aromatické látky) při úpravě tabáku a výrobě cigaret, na druhu cigaretového papíru i na podmínkách hoření. Chemické látky jsou v tabákovém kouři obsaženy ve formě pevných částic (adsorpce na částicích), par i plynných složek. Řada látek má dráždivé, karcinogenní (kokarcinogenní) a mutagenní účinky a může porušovat endokrinní balanci (endokrinní disruptory). Příklady významných xenobiotik v cigaretovém kouři PAU, benzen, 1,3-butadien, formaldehyd, aromatické aminy, heterocyklické aminy, dioxiny, nitrosaminy, akrylamid, těžké kovy (Cd, Pb) a mnohé další

Problematika expozice tabákovému kouři se týká: Hodnocení zdravotních rizik chemických látek: kouření může ovlivnit výsledný odhad celkové expozice, resp. dávky. Hodnocení a interpretace výsledků biologického monitorování – kouření představuje pro řadu látek významný expoziční zdroj. Stanovení referenčních hodnot koncentrací xenobiotik v tělních tekutinách a tkáních. Monitorování a hodnocení kvality ovzduší v interiérech – kouření významně ovlivňuje koncentraci řady toxikologicky významných látek v ovzduší. Nežádoucích zdravotních účinků pasivního kouření – zejména u skupin malých dětí a těhotných.

Znečištění prostředí v interiérech a kouření Průměrný člověk stráví až 90% času jinde než venku. Znečištění ovzduší v interiérech nabývá na zdravotním významu při hodnocení expozice v rámci epidemiologických studií i odhadu zdravotních rizik faktorů prostředí Složky tabákového kouře se významně podílejí na znečištění prostředí interiérů (byty, pracoviště, restaurace, společenské místnosti, automobily..). Koncentrace řady látek je v ovzduší kuřáckých interiérů významně vyšší než v interiérech nekuřáckých (Pb, PAU, VOC, akrylamid aj.)

Nejhorší nejsou trpaslíci, ale kuřáci Produkty tabákového kouře jsou příkladem komplexní směsi prostředí se závažnými zdravotními účinky!!! Proto prosím, nekuřte!

Znečištění ovzduší – situace v České republice Po 1989 – programy s mezinárodní účastí Program Teplice – od r. 1991 ve spolupráci s US EPA a dalšími organizacemi (např. NILU) Program Znečištění ovzduší a zdraví – návaznost na Program Teplice, 2000-2002 (VaV/340/2/00 MŽP) Program Slezsko – Ostravsko-karvinská oblast (spolupráce s US EPA, EU)

Základní složky Programu Teplice Sledování trendů ve znečištění ovzduší Vliv znečištěného ovzduší na zdravotní stav populace: respirační onemocnění neurobehaviorální změny účinky na reprodukci (výsledky těhotenství, kvalita spermií) mortalita, nádorová onemocnění sledování biomarkerů expozice, účinku a vnímavosti

Základní výstupy Programu Teplice Lokální topeniště a malé kotelny jsou významným zdrojem znečištění ovzduší Sestupný trend SO2 a PM10, setrvalý stav NOx, malý pokles PAU PAU jsou zodpovědné za genotoxické účinky ovzduší (mutagenita, DNA adukty, embryotoxicita) Zvýšené riziko IUGR při expozici PM10 >40 ug/m3 v 1. Měsíci Změny morfologie a motility spermií korelují se znečištěním ovzduší Zvýšená vnímavost dětí k infekcím (otitis media, respirační infekce, pneumonie Výrazný význam socioekonomických faktorů a životního stylu

Pokračování programu Teplice: znečištění ovzduší v Praze (a v Ostravě) Expozice policistů (model expozice venkovnímu ovzduší při pracovní činnosti): personální samplery – analýza PAU Krev: Chromozómové aberace, FISH molekulární dosimetrie, genetický polymorfismus

Systém monitorování zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k životnímu prostředí Usnesení vlády ČR 369/1991 Rutinní chod od r. 1994 MZ SZÚ HS Subsystém 1: Monitoring zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k venkovnímu a vnitřnímu prostředí Sledování indikátorů znečištění ovzduší Sledování zdravotních změn v lokalitě a čase

Zdravotní důsledky a rizika znečištěného ovzduší 1.1: Incidence akutních respiračních onemocnění (MONARO) 1.2: Prevalence alergických onemocnění u dětí 1.3: Úroveň znečištění v monitorovaných oblastech (městech) 1.3.1: běžně sledované škodliviny SO2, NOx, CO, polétavý prach (PM10) 1.3.2: výběrové kontaminanty: PAU, VOC, kovy v polétavém prachu 1.4: Měření úrovně znečištění mobilním systémem 1.5: Monitoring vnitřního prostředí bytu

Ovzduší – expozice škodlivinám Index kvality ovzduší IKOr dle Nařízení vlády 350/2002 Sb. Roční hodnoty aritmet. průměru SO2, NO2, PM10, As, Cd, Pb, benzenu a BaP. Expozice SO2 je nízká a nepřesahuje 40% imisního limitu Expozice NO2 je stabilní a významná Expozice PM10 je setrvalá a pohybuje se nad úrovní cílového imisního limitu v r. 2010 Hodnoty benzo(a)pyrenu v řadě lokalit překračují imisní limit 1 ng/m3

MONARO MONitoring Akutních Respiračních Onemocnění sleduje výskyt nových případů ARO diagnostikovaných pediatry a praktickými lékaři v daném časovém intervalu Incidence = počet nových onemocnění na 1000 osob sledované populační skupiny

Základní charakteristika dat zapojeno 25 měst věkové kategorie: děti 1 –5 let děti 6 –14 let dospělí (18 let a více) skupiny diagnóz: akutní respirační onemocnění bez chřipky onemocnění horních dýchacích cest bronchitidy a pneumonie

Monitoring alergických onemocnění - zdroj dat 1996, 1997 prevalenční šetření u dětí 5,9,13 let 1999 studie případů a kontrol 2000 prevalence u dospívajících 2001 prevalenční šetření 5, 9, 13 a 17 let 2006 prevalenční šetření 5, 9, 13 a 17 let 2011

Prevalence sledovaných diagnóz Astma 5,1% Pollinóza 11,1% Atopická dermatitis 7,1% Jiná alergická rýma 1,2% kombinace uvedených od 0,4% (dermorespir.sy + pollinóza) do 1,7% (pollinóza + atop.dermatitis) Ostatní alergie 4,2% (alergie na léky a potraviny, reakce na bodnutí hmyzem, jiná alergická reakce)

Prevalence alergických onemocnění 24,7% alergiků v souboru chlapci 26,4% dívky 22,8%

Preventivní opatření WHO – Air quality guidelines for Europe EU Directives Ministerstvo životního prostředí: Zákon o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb. Vyhlášky přípustných emisí a imisí Technická opatření: bezolovnatý benzin, redukce používání fosilních paliv, plynofikace domácích topenišť apod. Mezinárodní spolupráce (např. Stockholmská konvence - POPs) Ministerstvo zdravotnictví: zákon 258/2001 Sb – indoor, vyhl. 6

Aktivity WHO a EU APHEIS – Air Pollution and Health: A European Information System 26 měst, 12 států Celková populace 39 mil. Snížení PM2,5 na 15 ug/m3 = prodloužení life expectancy u 30-leté osoby o 2-13 měsíců PM10 = redukce na 20 ug/m3 = v populace 36 mil. prevence 2580 předčasných úmrtí (1741 KVO a 429 respir. za rok Při dlouhodobém snížení až 21828 předčasných úmrtí CAFE = Clean Air for Europe AIRNET = internet conferences on air pollution and health www.air4eu.nl; www.eurocities.org;

Ministerstvo zdravotnictví - legislativa Zákon o veřejném zdraví 258/2001 Sb., Vyhláška, kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí. Sbírka zákonů č. 6 ze dne 16. 12. 2002.

Imisní limity základních kontaminant ovzduší Znečišťující látka Doba průměrování Imisní limit [µg.m-3] Případná četnost překročení za kalendářní rok Oxid siřičitý 1 hodina 350 24 24 hodin 125 3 Oxid uhelnatý maximální denní osmihodinový průměr 10 000 - PM10 50 35 1 kalendářní rok 40 Olovo 0,5 Oxid dusičitý 200 18 Benzen 5

Možnosti prevence (technické, technologické,organizační, legislativní) Snížení emisních limitů pro podniky Používání ušlechtilých paliv pro vytápění (lokální topeniště jsou závažným zdrojem znečištění) Regulace automobilové dopravy Pravidelný úklid ulic, odstraňování odpadů (snížení sekundární prašnosti) Individuálně: Nespalovat odpady v kamnech a na zahradách Nekouřit Používat MHD a omezit jízdy autem Limitovat fyzickou aktivitu při smogových situacích