10. 2. 2011
Pokud se řekne emise z dopravy, tak už si mnoho lidí konečně představí alespoň emise z výfuku automobilů. Plyny a jemný prach sice nejsou okem až tak moc vidět a v rozptýlené podobě nejsou cítit, neboť máme otupělý čich z dlouhodobého pobytu ve městě. Osvěta však již trochu zapracovala a ačkoliv nás naše smysly vůbec nevarují, tak si alespoň vybavíme u slova emise z dopravy obrázky dýmu za výfukem a vzpomeneme si na špatný pocit od žaludku z kouře z „nafťáků“, z kouře za Avií, z ranního studeného startování nákladních aut či autobusů na naftu nebo ze zimního rozjezdu běžného motorového vozidla.
Naštěstí však máme přístroje, které analyzují a kvantifikují, co ve vzduchu vlastně létá, co dýcháme, kde se to bere, kde to vzniká a kde to případně končí, i když to naším zrakem nevidíme.
A vzniklo překvapení. V ovzduší poletuje kromě emisí z výfuků i mnoho jemného prachu, který vzniká otěrem z pneumatik, otěrem z povrchu vozovek odvalováním pneumatik a otěrem brzdových obložení, brzdových bubnů a kotoučů, brzdových destiček a i otěrem ze spojky. Že se pneumatiky příliš rychle ztenčují a opotřebovávají až k nedovolené hloubce vzorku na pneumatice, s obavou sleduje každý motorista. Kam se ale to ztenčení a hmota pneumatiky poděla? Většinou to nikoho netrápí a spíše přemýšlí, kde vezme na nové obutí.
Co se otře z pneumatik
Zákon zachování hmoty oproti těm právním zákonům je však nekompromisní, jednoduchý a doopravdy v přírodě platí. A ta obroušená a odřená hmota z pneumatiky nezmizela, někde přeci musí být a musí jí být relativně hodně, neboť se v průměru hmotnost jedné pneumatiky osobního auta zmenší o 1 až 1,5 kg za její životnost. Část se sice vetře při prudkém rozjezdu a brzdění do komunikace v podobě viditelných brzdných „šmouh“, ale větší část se otíráním přeměňuje do formy prachových částic o různé velikosti. S rostoucí rychlostí vozidla vzniká z pneumatik více částic a rychlost vozidla ovlivňuje též velikostní rozložení těchto částic.
Pro lidské zdraví je kromě složení vdechovaných částic důležitá i jejich velikost. Mikročástice pod 10 mikrometrů (PM10) snadno pronikají do našich dýchacích cest a částice pod 2,5 mikrometru (PM2,5) snadno pronikají až do plicních sklípků, kde se mohou velmi snadno vstřebávat do krevního oběhu. Tedy, čím jsou částice menší, tím hůře pro nás. Škála velikostí prachových částic z pneumatik je pestrá a je i proměnlivá vlivem různé rychlosti vozidel a z důvodů různého složení pneumatik a způsobu jejich výroby. Zhruba lze očekávat, že nepříjemná velikostní frakce pod 10 mikrometrů tvoří od 10 do 60 % z celkových emitovaných částic z pneumatik. Dále se mikročástice pod 10 mikrometrů skládají ze 70 % z částic o velikosti pod 2,5 mikrometru, 10 % částic je pod 1 mikrometr a 8 % částic je menších než 100 nanometrů.
Co to vlastně dýcháme? Dýcháme mikroskopické kousky materiálu původně složeného asi ze 40 % z přírodní pryže, 30 % butadien-styrenového kaučuku (SBR), 20 % butadienového kaučuku, 10 % butylkaučuku a halogenovaného butylkaučuku a 1 % zinku. Přítomny jsou i další kovy, kdy za zmínku stojí často problémové kovy jako je arzén 0,8 mg/kg, hliník 81 – 420 mg/kg, kadmium 0,28- 5 mg/kg, kobalt 0,9 – 25 mg/kg, chróm 0,4 – 10 mg/kg, nikl 1-50 mg/kg, olovo 1 – 160 mg/kg. Vzhledem k nezvykle vysoké koncentraci zinku v pneumatikách v řádu 10 000 mg/kg a to nejčastěji ve formě oxidu nebo sulfidu zinečnatého (ZnO, ZnS), používá se zinek i jako snadný stopovač otěrů pneumatik. Velmi nebezpečný je však benzo(a)pyren, polycyklický aromatický uhlovodík, který je mutagenní a karcinogenní a jehož koncentrace je v mikročásticích z pneumatik až 4 mg/kg. Když víme, že materiál pneumatik se dostane i do našich plic i do plic našich dětí, je důležité hledat takové složení pneumatiky, aby se maximálně odstranily nebo nahradily ty nejnebezpečnější látky již při její výrobě.
Pokud žijeme v oblasti s intenzivní automobilovou dopravou, jsou pro nás zajímavá data o specifickém otěru pneumatik, který vznikne během ujetí vzdálenosti 1 km. U osobních automobilů lze počítat asi se 100 mg/km, u motocyklů s 50 mg/km, u tahačů, autobusů a těžkých nákladních automobilů s 200 až 700 mg/km a pro kamiony i více než 1400 mg/km uvolněných emisí z otěrů pneumatik.
Nadechněte se brzd!
Provozem automobilů se též obrušují a otírají brzdové destičky, brzdové kotouče a brzdové bubny. Specifický otěr brzdového obložení na 1 km je pro osobní automobily 10 až 20 mg/km, pro lehké nákladní automobily asi 30 mg/km, pro těžké nákladní automobily asi 50 až 80 mg/km. Asi 80 až 90 % je emitováno jako mikročástice menší než 10 mikrometrů a z toho je přes polovinu částic menších než 2,5 mikrometru. Vlivem vysokých teplot tvoří značnou část velikostního spektra i nejmenší částice pod 100 nanometrů.
Co to z otěrů brzdového obložení můžeme dýchat? Původní materiál brzdových obložení obsahuje fenol-formaldehydové pryskyřice jako pojivo, vlákna, která jsou kovová, minerální, keramická nebo na bázi polyamidů, dále plniva, jako jsou sírany baria a antimonu, kaolín, oxidy hořčíku, oxidy chrómu a kovové prášky. Modifikátorem je nejčastěji grafit nebo kov či organická sloučenina. V brzdovém obložení bývá 5 až 15 % mědi a tomu odpovídají i její značné emise. Vysoká teplota vznikající při brzdění třením přepracovává původní složení organických materiálů a je odpovědná za zvýšené koncentrace mutagenních a karcinogenních polycyklických aromatických uhlovodíků v prachových částicích. Benzo(a)pyren v otěrech brzd tvoří asi 0,7 mg/kg, benzo(b)fluoranten 0,4 mg/kg a benzo(k)fluoranten asi 0,6 mg/kg.
Co dýcháme z asfaltu?
Otěr vozovek jízdou vozidla též vzniká. Velké problémy vytváří například zimní obutí se hřeby. Např. v Helsinkách, kde jsou používány tyto pneumatiky i v období, kdy jsou komunikace momentálně bez sněhu nebo ledu, jsou v jinak imisně čistém městem viditelným problémem. Že vzniká prašnost je pochopitelné neboť tvrdost hřebů je větší než tvrdost živice a dokonce je stejná nebo větší, než je tvrdost použitého kameniva v asfaltu složeného často z hornin obsahující živce, křemen, slídy a další horninotvorné minerály.
Otěry však překvapivě vznikají i působením relativně měkké pneumatiky o menší tvrdosti na povrch vozovky. Při adhezi a valení vzorku pneumatiky totiž vzniká vzdušné proudění a to až s nadzvukovou rychlostí (slyšíme je jako hluk pneumatik), proniká do mikropórů povrchu komunikace, a rovněž tlakové vzdušné mikrorázy (Machova diskontinuita) rozrušují vlastní materiál silnice spolu s tlakovým působením hmotnosti celého vozidla (vytlačování kolejí, hnětení a rozpraskání živičného povrchu). Z čeho jsou pak mikročástice, které vdechujeme? Vlastní živice je komplikovanou směsí pevných a nekrystalických organických látek, které obsahují parafíny, pryskyřice, vyšší uhlovodíky a vyšší alkoholy, ale i dehty. Prach z kameniva odpovídá alumosilikátové nebo karbonátové matrici jednotlivých minerálů.
Variabilita v intenzitě otěrů komunikací je značná. U osobních automobilů se pohybuje od 4 do 150 mg/km, u lehkých užitkových vozidel se pohybuje od 9 do 200 mg/km a pro těžká užitková vozidla od 20 do 750 mg/km. Které konkrétní látky, pocházející z asfaltových komunikací, dýcháme není zatím příliš známé. Stavební společnosti při výstavbě používaly různé živice od kvalitních přírodních asfaltů až po náhražky, které jsou založené na zpracování uhlí nebo ropy.
Nemnoho měření ukázalo, že např. v ovzduší Kodaně byly měřeny částice s obsahem živice a pohybovaly se především v rizikovém velikostním rozsahu 0,1 až 5 mikrometrů a při měření tvořily přes 3 mikrogramy v 1 m3 vzduchu a tvořily asi 6 hmotnostních procent z celkových prachových částic. Průměrně tvořily za delší časové období živičné částice v Kodani asi až 10 % z celkových prachových částic.
Při snižování emisí z výfuků bude tvořit zastoupení emisí z otěrů v celkových emisí z dopravy stále větší podíl. Pro snižování zdravotního rizika je potřeba se věnovat především rizikovým látkám, které se otěry uvolňují do ovzduší. Každý z nás může rovněž přispět ke zmenšení tvorby zmíněných otěrů z dopravy. Například vyspělý řidič, který se propracoval k ekodrivingu neboli ekologickému způsobu řízení vozidel, již umí ušetřit 10 až 20 procent pohonných hmot, tím i obdobný díl provozních nákladů, emisí z výfuku, ale ještě více umí snížit emise z brzdových obložení a otěry z pneumatik, neboť jeho jízda je založena na předvídavosti a plynulosti, kdy není většinou potřeba brzdit a divoce akcelerovat. Takový řidič miluje i nižší rychlosti, aby si jízdu užil a nebyl zároveň v takovém ohrožení nebo neohrožoval na životě ostatní. Tím tolik neobrušuje ani své pneumatiky nebo povrchy vozovek. Při snížení rychlosti ze 100 km na 80 km došlo na amsterodamském okruhu k prokazatelnému snížení tvorby mikročástic menších než 10 mikrometrů (PM 10) i mikročástic menších než 1 mikrometr (PM 1). Je nyní na výrobcích vyvíjet pneumatiky, které nehlučí a které neobsahují rizikové látky, které bychom prostřednictvím jejich otěrů dýchaly. Při množství pneumatik, které se ročně prodají a kilometrů, které se ujedou, se vskutku nejedná o zanedbatelnou zátěž na zdraví a na životním prostředí.
Jiří Bendl
Ekolist
Čerpáno z projektu MŽP vědy a výzkumu č. SP/1a2/167/07 Studium vlivu plynulosti silniční dopravy a rychlosti vozidel na emise tuhých znečišťujících látek vznikajících při provozu mobilních zdrojů. Autor článku byl odborným garantem tohoto projektu.
