Smog

Smog, neboli kouřová mlha, je typ intenzivního znečištění ovzduší. Slovo „smog“ bylo vytvořeno na počátku 20. století Název pochází z anglického smísení dvou slov smoke ([sməʊk]IPA kouř) a fog ([fɒg]IPA mlha) – lingvisticky jde o splynulinu (portmanteau). Označuje kouřovou mlhu kvůli její neprůhlednosti a zápachu.^[1]  Slovo tehdy mělo označovat to, co bylo někdy známé jako mlha hráškové polévky, známý a vážný problém v Londýně od 19. století do poloviny 20. století, kdy byl běžně známý jako londýnský speciál nebo londýnská mlha.^[2] Tento druh viditelného znečištění ovzduší se skládá z oxidů dusíku, oxidu síry, ozonu, kouře a dalších částic. Uměle vytvořený smog vzniká z emisí spalování uhlí, vozidel, průmyslových emisí, lesních a zemědělských požárů a fotochemických reakcí těchto emisí.

Sluneční den a den se smogem - během 10 dnů v Fanhe, Čína

Smog je často zařazován buď do letního, nebo zimního smogu. Letní smog je primárně spojen s fotochemickou tvorbou ozonu. Během letní sezóny, kdy jsou teploty vyšší a je více slunečního světla, je dominantním typem tvorby smogu fotochemický smog. Během zimních měsíců, kdy jsou teploty nižší a běžné jsou atmosférické inverze, dochází ke zvýšení spotřeby uhlí a dalších fosilních paliv k vytápění domů a budov. Tyto emise spalin spolu s absencí disperze znečišťujících látek při inverzích charakterizují zimní tvorbu smogu. Tvorba smogu obecně závisí jak na primárních, tak sekundárních znečišťujících látkách. Primární znečišťující látky jsou vypouštěny přímo ze zdroje, například emise oxidu siřičitého ze spalování uhlí. Sekundární znečišťující látky, jako je ozon, vznikají chemickými reakcemi primárních znečišťujících látek v atmosféře.

Fotochemický smog, jak se vyskytuje například v Los Angeles, je typ znečištění ovzduší vznikajícího z emisí vozidel ze spalovacích motorů a průmyslových emisí. Tyto znečišťující látky reagují v atmosféře se slunečním světlem a vytvářejí sekundární znečišťující látky, které se také spojují s primárními emisemi a vytvářejí fotochemický smog. V některých jiných městech, například v Dillí, je intenzita smogu od 80. let často zhoršována pálením strniště v sousedních zemědělských oblastech. Úroveň znečištění atmosféry v Los Angeles, Pekingu, Dillí, Láhauru, Mexico City, Teheránu a dalších městech je často zvýšena inverzí, která zachytává znečištění blízko země. Vyvíjející se smog je pro člověka toxický a může způsobit vážné nemoci, zkrácení života nebo předčasnou smrt.

Z odborného hlediska se smog rozlišuje na dva typy: redukční a oxidační.

Etymologie

Termín „smog“ byl připisován Henrymu Antoinovi Des Voeuxovi v jeho článku z roku 1905 „Fog and Smoke“ pro zasedání Kongresu veřejného zdraví. Vydání londýnských novin Daily Graphic z 26. července 1905 citovalo Des Voeuxe: „Řekl, že není potřeba žádná věda, aby bylo vidět, že ve velkých městech vzniklo něco, co se v zemi nenašlo, a to byla kouřová mlha, nebo to, co se nazývalo 'smog'.“^[3]  Následující den noviny uvedly, že „Dr. Des Voeux prokázal veřejnou službu při vytváření nového slova pro londýnskou mlhu.“

Tento termín se však objevil o dvacet pět let dříve než Voeuxův článek, v Santa Cruz & Monterey Illustrated Handbook vydaném v roce 1880 a také se objevuje v tištěné rubrice citující z knihy v Santa Cruz Weekly Sentinel 3. července 1880.^[4][5]  Dne 17. prosince 1881 autor v publikaci Sporting Times tvrdí, že vynalezl slovo: „'Smog' – slovo, které jsem vymyslel, směs kouře a mlhy, abych označil londýnskou atmosféru...“^[3][6]

Antropogenní příčiny

Uhlí

Hoření uhlí může vypouštět významné množství kouře, které přispívá ke vzniku zimního smogu. Uhelné topeniště lze použít k vytápění jednotlivých budov nebo k zajištění energie v elektrárně. Znečištění ovzduší z tohoto zdroje bylo v Anglii zmiňováno již od středověku.^[7][8]  Londýn byl obzvlášť nechvalně známý až do poloviny 20. století svými smogy způsobovanými uhlím, které byly přezdívány „hrachová polévka". Znečištění ovzduší tohoto typu je stále problémem v oblastech, kde se stále ještě spaluje uhlí. Emise ze spalování uhlí jsou jednou z hlavních příčin znečištění ovzduší v Číně.^[9] Zvláště na podzim a v zimě, kdy se topení na uhlí zvyšuje, množství produkovaného kouře někdy nutí některá čínská města uzavřít silnice, školy nebo letiště. Jedním z výrazných příkladů bylo čínské severovýchodní město Harbin v roce 2013.^[10][11]

Emise z dopravy

Emise z provozu – například z nákladních vozů, autobusů a automobilů – také přispívají ke vzniku smogu.^[12] Vedlejší produkty výfukových systémů vozidel a klimatizace způsobují znečištění ovzduší a jsou hlavní složkou tvorby smogu v některých velkých městech.^[13][14]

Hlavními viníky z dopravních zdrojů jsou oxid uhelnatý (CO),^[15][16] oxidy dusíku (NO a NO₂)^[17][18][19] a těkavé organické sloučeniny^[16][17] včetně uhlovodíků (uhlovodíky jsou hlavní složkou ropných paliv, jako je benzín a nafta).^[16] Emise z dopravy zahrnují také oxid siřičitý a pevné částice, ale v mnohem menším množství než výše zmíněné znečišťující látky. Oxidy dusíku a těkavé organické sloučeniny mohou procházet sérií chemických reakcí se slunečním světlem, teplem, amoniakem, vlhkostí a dalšími sloučeninami, čímž vznikají škodlivé páry, ozón a částice tvořící smog.^[16][17]

Redukční smog

Londýnský smog

Redukční smog (též londýnský nebo zimní), je označení pro složeninu městského a průmyslového kouře s mlhou, vyskytující se během roku typicky v zimních podmínkách s výraznými přízemními inverzemi teploty vzduchu. V závislosti na průmyslovém znečištění moderní společnosti je zimní smog složen převážně z oxidu siřičitého SO₂ a některých dalších látek, které snadno podléhají oxidaci. Tyto látky mají často silně redukční účinky na své okolí.

Londýn

Londýnský smog je nechvalně znám už od římských dob. V roce 1306 Edvard I. zakázal spalovat uhlí, ale tento krok neměl dlouhého trvání. Situace se postupně zhoršovala až do padesátých let 20. století, kdy nastalo v Londýně několik katastrofických smogových situací, při nichž zahynuly tisíce lidí (např. velký smog roku 1952). Do těchto katastrof nahrávalo například ukončení londýnského tramvajového provozu v roce 1952 (tramvaje byly nahrazeny autobusy a vrátily se až roku 2000). V roce 1956 Parlament zavedl v hlavním městě tzv. bezkouřové zóny. Díky nim se snížily emise oxidů síry a londýnský smog se stal minulostí. Dnes je v Londýně hlavním problémem automobilový smog. Londýnský (podle události z prosince roku 1952) neboli redukční smog je charakterizován směsí kouře (smoke), oxidů síry (dodávají redukční povahu) a dalších plynných zplodin spalování uhlí při vysoké relativní vlhkosti vzduchu a je obvykle doprovázen hustou mlhou (fog). Vysoká škodlivost se zde stupňuje přítomností popílku, který umožňuje snadný transport plynných složek smogu až do nejhlubšího nitra plic.

Československo/Česko

Historie smogu v Československu je úzce spjata s průmyslovým rozvojem a spalováním uhlí, zejména v druhé polovině 20. století. Po druhé světové válce se Československo orientovalo na energetiku založenou na hnědém uhlí, což vedlo k masivnímu nárůstu emisí oxidu siřičitého (SO₂) a prachu. V 60. letech vznikl první útvar čistoty ovzduší při Hydrometeorologickém ústavu a byl přijat tzv. „komínový zákon“ (1967), který reguloval množství vypouštěných látek finančními sankcemi.^[20]

V letech 1970–1980 se Československo dostalo na 3. místo v Evropě v emisích SO₂ (po NDR a Belgii).^[20] V Krušných horách a Jizerských horách začalo masivní odumírání lesů kvůli kyselým dešťům. Koncentrace polycyklických aromatických uhlovodíků v okolí Teplic dosahovala 300–800 ng/m³, zatímco norma byla 1 ng/m³.^[21] V Praze koncem 80. let byla kvalita ovzduší horší než na severu Čech či Ostravsku, kvůli kombinaci průmyslu a dopravy.^[21] V 70. a 80. letech se zvyšoval výskyt alergií, nemocí dýchacích cest a vrozených vad novorozenců. Olovo z olovnatého benzínu, arsen a rtuť z uhlí výrazně zatěžovaly zdraví obyvatel.^[21]

V 80. letech vznikl systém regulace velkých zdrojů znečištění na základě meteorologických prognóz (nejprve v Severočeském kraji, později na Ostravsku).^[20] Ekologické protesty v Teplicích se konaly od 11. do 13. listopadu 1989. Tyto akce byly reakcí na extrémní smogovou inverzi v severních Čechách, kdy koncentrace oxidu siřičitého přesahovaly 1000 µg/m³ (limit byl 150 µg/m³). Lidem bylo doporučeno nevětrat a nevycházet ven, což vyvolalo silnou nespokojenost.^[22]

Oxidační smog

Na rozhraní města a oblohy je možno pozorovat opar oxidačního smogu

Oxidační smog byl objeven ve 40. letech v kalifornském městě Los Angeles. Bývá označován též jako kalifornský, losangeleský, fotochemický či letní smog. Tento druh smogu má silné oxidační, agresivní, dráždivé (na sliznice, dýchací cesty, oči atd.) a toxické účinky.

Patří k nejzávažnějším problémům znečištění ovzduší v Evropě.^[23] Koncentracím ozónu, které přesahují prahové hodnoty stanovené EU, je vystaveno asi 30 % obyvatel evropských měst, přičemž v důsledku znečištění ovzduší ozónem v Evropě každý rok předčasně umírá na 20 tisíc lidí.

Složení a vznik

Jde o znečištění vzduchu, které vzniká v městských oblastech vlivem působení slunečních paprsků na některé složky dopravních exhalací. Jeho součástí jsou převážně vysoké koncentrace přízemního ozónu, díky kterému může být pozorován jako namodralý opar, a směs uhlovodíků, peroxyacetyltrinitrátu, oxidů dusíku (NO, NO₂) a uhlíku (CO, CO₂).^[24]

Důvodem jeho vzniku je zvýšená koncentrace NO₂, který se vlivem slunečního UV záření rozpadá na radikály

NO₂ ―^UV→ NO + O ·

a další radikálovou reakcí vzniká ozón O₃

O · + O₂ → O₃

Negativní účinky

Fotochemický smog má negativní dopad na lidské zdraví i na vegetaci, včetně zemědělských plodin. Ozon narušuje funkci buněk, což přerůstá v poškození listů a jehličnanů a životně důležitých procesů. Lidé mohou pociťovat dýchací potíže, pálení oči, malátnost nebo snížení obranyschopnosti organismu. Ohroženi jsou zejména starší lidé, děti nebo astmatici a alergici.^[25]

Fotochemický smog v České republice

V roce 2007 bylo přízemnímu ozonu, jakožto hlavní součástí fotochemického kouře, vystaveno 85 procent obyvatel. V roce 2006 to bylo o 6 % méně, v roce 2005 bylo fotochemickému smogu vystaveno 85 procent lidí v ČR. Tzv. letní smog tak patří mezi škodliviny, které v České republice dlouhodobě ohrožují nejvíc lidí.^[25]

Zdravotní důsledky

Smog je vážným problémem v mnoha městech a nadále škodí lidskému zdraví.^[26][27]  Přízemní ozon, oxid siřičitý, oxid dusičitý a oxid uhelnatý jsou zvláště škodlivé pro seniory, děti a osoby se srdečními a plicními onemocněními, jako je emfyzém, bronchitida a astma.^[14]  Může zanítit dýchací cesty, snížit pracovní kapacitu plic, způsobit dušnost, bolest při hlubokém nádechu, sípání a kašel. Může způsobit podráždění očí a nosu, vysušuje ochranné membrány nosu a krku a narušuje schopnost těla bojovat s infekcemi, čímž zvyšuje náchylnost k onemocnění.^[28]  V obdobích vysoké hladiny ozonu stoupají hospitalizace a úmrtí na dýchací potíže.^[29][30]

Chybí znalosti o dlouhodobých dopadech vystavení znečištění ovzduší a původu astmatu. Byl proveden experiment s intenzivním znečištěním ovzduší podobným tomu, které došlo k Velkému londýnskému smogu v roce 1952. Výsledky tohoto experimentu dospěly k závěru, že existuje souvislost mezi raným znečištěním, které vede k rozvoji astmatu, což naznačuje trvalý vliv Velkého smogu.^[31] Moderní studie nadále nacházejí souvislosti mezi úmrtností a přítomností smogu. Jedna studie publikovaná v časopise Nature zjistila, že epizody smogu ve městě Jinan, velkém městě ve východní Číně, v letech 2011–15 byly spojeny se zvýšením celkové úmrtnosti o 5,87 % (95% CI 0,16–11,58 %). Tato studie zdůrazňuje vliv vystavení znečištění ovzduší na míru úmrtnosti v Číně.^[32] Podobná studie v Xi'anu zjistila souvislost mezi znečištěním okolního ovzduší a zvýšenou úmrtností spojenou s respiračními onemocněními.^[33]

Jiný smog

Toto slovo se objevuje ještě v dalších spojeních charakterizujících znečistění dané kvality prostředí:

• Světelný smog – světelné znečištění
• Vizuální smog – např. reklamy a poutače v historických a od reklamy chráněných centrech měst^[34]
• Akustický smog – nepřirozený zvuk (nadměrný hluk je hlučnost) s negativním dopadem na zdraví lidí v případě dlouhodobého působení