Čističky vzduchu - Vše o čističkách vzduchu

Ovzduší je nejdůležitější složkou životního prostředí, neboť pro život vzduch potřebujeme trvale. Význam jeho čistoty je více jak zřejmý. Týká se to jak venkovního ovzduší, tak i ovzduší vnitřního, tj. ovzduší v našich obydlích.
Ovzduší se vyznačuje tím, že jsou v něm obsaženy různé znečišťující látky, které mají hmotnou povahu (pevný a kapalný aerosol), nebo je tvoří plyny a páry. Na vdechnutí látek hmotné povahy reaguje organismus podle jejich velikosti různě. Částice o velikosti nad 5 µm se zachytí v horních cestách dýchacích a člověk je vykašlává, vysmrkává nebo je se slinami spolkne. V žaludku, případně v játrech, jsou následně detoxikovány. Částice o velikosti pod 5 µm se dostávají až do plicních sklípků.

Plynné škodliviny (oxidy síry, dusíku, formaldehyd) jsou z více než 90 % zachyceny v nosní dutině. Reakcí organismu na ně je větší vylučování sekretu, což se projeví jako rýma, v horším případě dojde k zánětu horních cest dýchacích. Z hlediska zdravotního, ale i ekonomického je však závažnější onemocnění dolních cest d ýchacích (zánět průdušek a plic), protože často přechází do chronicity. Dolní cesty dýchací ohrožuje nejvíce respirabilní frakce polétavého prachu. Ten může sám o sobě na organismus působit v závislosti na chemickém složení a fyzikálních vlastnostech. Může mít účinky mechanické, toxické, alergizující a rakovinotvorné. Působí však i jako nosič dalších chemických látek a mikroorganismů, které jsou na jeho povrchu sorbovány.

Znečištění ovzduší se v poslední době stalo vážnou hrozbou lidstva a rizikovým faktorem, ovlivňujícím zdraví celých skupin populace. Lidský organismus je vystaven značné zátěži. Jakkoli byl organismus člověka přírodou vybaven určitou schopností přizpůsobit se změněným podmínkám, je zřejmé, že proměny obývaného prostředí dnes předbíhají schopnost adaptability lidského organismu a tato skutečnost se projevuje zvýšeným nárůstem takzvaných civilizačních onemocnění. Důkazem této skutečnosti je statisticky podložený nárůst onemocnění obyvatelstva a dramatický vzestup prostředků investovaných do oblasti zdravotnictví. Příčinou zvýšené nemocnosti je zřejmě proměna životního prostředí člověka a nový životní styl. Zvýšené znečištění vnitřního ovzduší je způsobeno zejména dvěma hlavními změnami dotýkajícími se interiérů budov:

 

1. v důsledku rostoucích cen energie se ve výstavbě budov projevuje snaha zabránit tepelným ztrátám omezením přirozeného větrání okny a používáním klimatizace, jejímž důsledkem je kumulace škodlivin ve vnitřním ovzduší,

 

2. v budovách se stále více používají chemické látky, a to v nových konstrukčních materiálech, v nábytku či v užívaných chemických čisticích a úklidových prostředcích.

 

Člověk, jehož genotyp byl utvářen v ekvivalentu venkovskému prostředí, byl ve městě vystaven zcela odlišným podmínkám nového životního prostředí. Důsledkem je nárůst onemocnění dýchacích cest, cévních potíží a rakoviny, dále neustále se zvyšující počet nemocných trpících alergiemi, astmatem a inými kožními onemocněními.

 

Nezbytným opatřením ke zlepšení vnitřního prostředí všech budov je důsledné větrání. Platí však, že budovy ve městě jsou více ohrožovány smogem, budovy v přírodě zase rostlinnými alergeny. Proto je vhodné zvážit použití kvalitních čističek vzduchu, které nám mohou pomoci zbavit se zdravotních, zejména dýchacích potíží, alergických reakcí a únavy.

 

Zatímco úprava a celkové zlepšení životního prostředí - a tím i venkovního ovzduší - jsou programem dlouhodobým, v uzavřeném interiéru lze kvalitu dýchaného vzduchu zlepšit pomocí vhodných přístrojů prakticky okamžitě.

1.Faktory ovlivňující čistotu ovzduší

Člověk dýchá složitou směs plynů, par, pevných i kapalných aerosolů nazvanou vzduch, jehož skladba je 20 % kyslíku a 80 % dusíku. Jde o směs látek, která do koncentrace 0,00001 % představuje asi 17komponentů anorganické povahy a v koncentracích nižších stovky dalších i organických látek. Tuto složitou strukturu lze rozdělit na:

• komponenty stálé, a to i přes antropogenní znečištění,
• komponenty proměnlivé, na které má člověk již svou činností vliv,
• komponenty velmi proměnlivé.

Protože v posledních padesáti letech se mnohonásobně zvýšilo znečištění ovzduší průmyslovými exhalacemi a kouřovými i výfukovými plyny, jsme nuceni dýchat vzduch obsahující množství různých škodlivých látek včetně choroboplodných zárodků a alergenů. Znečištění ovzduší je rozdílné podle zeměpisného umístění určité oblasti, ale i v jednotlivých částech obcí a především velkých měst. Podstatně horší jsou podmínky tam, kde je menší proudění vzduchu (údolí, centra měst) nebo kde jsou vedeny důležité silniční tahy a dálnice, v okolí továren a jiných průmyslových podniků. Naopak zdravěji je ve vyvýšených oblastech, na periferiích měst a samozřejmě na venkově mimo průmyslové oblasti.

Z hlediska zaměření diplomové práce mezi nejvýznamnější složky vzduchu, které jsou pro lidský organismus v současné době nejrizikovější, patří polétavý prach, oxidy síry, oxidy dusíku, ozón a organické plyny, tedy částice vzduchu, tvořící smog.

Rozlišujeme dva základní typy smogu: londýnský a losangeleský. Londýnský, neboli redukční smog, je charakterizován směsí kouře (smoke), oxidů síry 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. Losangeleský neboli fotochemický smog tvoří originální směs ozónu, peroxyacetylnitrátů, aldehydů a kyseliny sírové vznikající působením UV záření z oxidů dusíku, uhlovodíků a oxidu siřičitého. Vzniká při teplotách vzduchu nad 30ºC za slunečných dnů a bezvětří.

1.1 Životní prostředí domácností

Životní prostředí domácností je zcela specifické mikroklima, ve kterém žijí členové rodin. S rozvojem industriální společnosti se začal vytvářet nový životní styl. Stále více se v bydlení uplatňují kovy, plasty a elektrospotřebiče. Častěji k vybavení interiérů používáme syntetické materiály, ze kterých se samovolně uvolňují pachy ředidel a jiné nežádoucí látky. Znečištěný vzduch v nevětraných místnostech je 4-6krát znečištěnější než vzduch ve volné přírodě a 8-10krát toxičtější.

Bylo odborně prokázáno, že vzduch v uzavřených místnostech ovlivňuje zdraví lidí a může zapříčinit vznik "syndromu nezdravých budov" - SBS - Sick Building Syndrome. Zdravotní potíže se mohou objevit za krátkou dobu, ale také za mnoho let. Bezprostřední příznaky se projevují drážděním očí, nosu a krku, bolestmi hlavy, teplotami, závratěmi, úzkostí, alergickými reakcemi, kýcháním a únavou. Dlouhodobé účinky mohou být příčinou astmatu, hypersenzitivity, alergií, chronických chřipek, srdečních chorob.

Všechny látky, které nám působí zdravotní potíže mají jeden společný faktor: při vdechnutí spotřebovávají neúměrné množství kyslíku. Nejvíce problémů způsobují bakterie, viry a plísně. Těmto patogenům se daří pouze tam, kde je hladina kyslíku nízká a výměna vzduchu je nedostatečná. Nepříznivě působí dále přítomnost zvířecích alergenů a tabákový kouř. Existuje přímá úměrnost mezi kouřením rodičů a stupněm postižení dýchacích cest jejich dětí.

Bydlení v malých a zdravotně závadných bytech – vlhkých, s výskytem plísní na stěnách, se špatnou možností větrání se také podílí na alergizaci organismu. Nové stavby jsou dnes projektovány tak, aby docházelo k co možná nejmenším energetickým ztrátám. Používá se stále dokonalejších materiálů pro utěsnění unikajícího tepla, a tím i snížení nákladů na energie. To bohužel vede k zamezení možnosti přirozené výměny vzduchu v objektech.

Na základě epidemiologických studií prováděných v 80. a 90. letech minulého století v zemích Evropské Unie (např. v Holandsku) i v USA se odhaduje, že denní pobyt ve venkovním prostředí se dnes pohybuje pravděpodobně od 2-3 hodin, zbylou část dne lidé tráví v bytě, v práci nebo v dopravních prostředcích. Podle výsledků dotazníkové studie v projektu "1. B Vnitřní ovzduší", který se prováděl v rámci České republiky, tráví dnes většina našich dětí 14-15 hodin v bytě a přibližně 6-7 hodin ve škole.

1.2 Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního ovzduší

Faktory, které ovlivňují kvalitu vnitřního ovzduší můžeme rozdělit do tří základních kategorií:

fyzikální: teplota, vlhkost, proudění vzduchu;

chemické: anorganické a organické škodliviny;

biologické: bakterie, viry, plísně, pyly, roztoči, prvoci, části rostlin, prach ze srsti a exkrementů zvířat, textilní prach.

Subjektivní hodnocení kvality vnitřního prostředí se velmi liší, stejně jako skutečná sensitivita k některým chemickým látkám. I vzhledem k těmto skutečnostem nejsou dosud na světě stanoveny jednotné limity pro hodnocení a stanovení míry rizika nebo podílu vnitřního prostředí na existujících onemocněních. Proto je nutný individuální přístup k hodnocení prostředí a objektivizaci zdravotních potíží.

Kvalita vzduchu uvnitř budov je závislá zejména na následujících faktorech:

• kvalitě venkovního ovzduší;
• objemu vzduchu připadajícího na osobu v místnosti;
• výměně vzduchu;
• množství vzdušných škodlivin, jejichž zdroji jsou:
  • obyvatelé a jejich metabolismus;
  • aktivity obyvatel;
  • stavební materiály;
  • úklid, čištění a údržba bytu.

Protože doposud nebyla vytvořena jednoznačná kategorizace faktorů dle míry skutečného zdravotního rizika, bývají uváděny bez určení priorit takto: oxid siřičitý – SO₂, oxidy dusíku – NO_x, oxid uhelnatý - CO, oxid uhličitý – CO₂, přízemní ozón – O_3, formaldehyd, další organické chemické látky - VOC , azbest a jiná minerální vlákna, radon, kladné negativní ionty, prach, pyly, ale i bakterie, viry, plísně a výkaly roztočů.

Oxid siřičitý – SO₂

Oxid siřičitý představoval v 70. a 80. letech minulého století hlavní složku znečištění ovzduší (kyselé deště). Od roku 1997 mají koncentrace klesající tendenci v důsledku dokonalejších technologií odsiřování spalin velkých zdrojů znečištění ovzduší, mezi které se řadí tepelné elektrárny, teplárny a průmyslové kotelny.

Zdrojem oxidu siřičitého jsou i domácí topeniště – kamna na uhlí, kerosen a naftu, i když převažující komponentou jeho zvýšených koncentrací v bytech je venkovní ovzduší v typických oblastech tepelných elektráren (Severní Čechy). Sloučeniny síry jako sirouhlík a síra samotná se mohou v bytech vyskytovat také ze špatně provedené odpadové instalace.

K hlavním zdravotním účinkům oxidů siřičitého patří dráždění horních cest dýchacích projevující se kašlem a zvýšená nemocnost respiračními nemocemi horních cest dýchacích.

Oxidy dusíku - NOx

Z osmi oxidů dusíku, které mohou být přítomny ve vnitřním prostředí, se jenom dva mohou nacházet v koncentracích způsobujících prokazatelný vliv na zdraví - oxid dusičitý (NO₂) a oxid dusný (NO).

Základním zdrojem oxidů dusíku jsou emise z automobilové dopravy a ze stacionárních zdrojů spalujících fosilní paliva za vysokých teplot.

Stejným zdrojem z hlediska kontaminace vnitřního prostředí je používání plynu jako energetického zdroje pro vaření a vytápění nebo ohřev teplé vody. V ČR používá plynu k vaření či pečení asi 80 % domácností, elektřinu kolem 18 % a zbylá 2 % připravují pokrmy na jiných zdrojích, včetně spalování pevných paliv. Epidemiologické studie předpokládají, že obyvatelé domácností, kteří používají při vaření plynových zdrojů, jsou v mírném riziku pro vyšší výskyt respiračních onemocnění.

Oxid dusičitý působí především jako iritant dolních cest dýchacích a plic. Jeho vysoké koncentrace mohou vést ke smrti v důsledku edému plic. Oxid dusný snižuje množství hemohloginu v krvi. Zhoršené okysličování tkání je často výsledkem působení jak oxidu dusného, tak oxidu uhelnatého, protože většina zařízení ve vnitřním prostředí produkuje zároveň oba plyny.

Oxid uhelnatý - CO

Oxid uhelnatý způsobuje ve vysokých koncentracích příznaky akutní otravy a stále je příčinou předčasných smrtí při používání technicky nevhodných topidel na pevná paliva. Je to bezbarvý plyn bez chuti a zápachu a proto i životu nebezpečné zvyšování jeho koncentrací, je smyslům člověka nepostřehnutelné.

Hlavním zdrojem tohoto plynu ve vnitřním prostředí je nedostatečné spalování za spotřebovávání kyslíku - kamna na pevná paliva, plynové spotřebiče bez odtahu, krby, nevětrané kuchyně s plynovým sporákem, ale také garáže vybudované v těsné blízkosti obytných prostor. Zemní plyn používaný ve většině domácností u nás k vaření, vytápění nebo ohřevu teplé vody obsahuje 5 % oxidu uhelnatého.Významným zdrojem CO je také kouření.

Nepříznivé zdravotní účinky oxidu uhelnatého jsou vyvolány jeho schopností vázat se s hemoglobinem a snižovat tak okysličování krve. Množství absorbovaného plynu závisí zejména na ventilačních plicních objemech, tělesné aktivitě a množství hemoglobinu v krvi.

Oxid uhličitý - CO₂

Oxid uhličitý je nejběžnějším kontaminantem ovzduší, jehož koncentrace jsou vždy vyšší v interiérech než venku.

Zdrojem tohoto plynu je především člověk, jeho metabolismus, dýchací a termoregulační pochody. Počet osob přítomných v místnosti, velikost prostoru a nedostatečné větrání jsou hlavní příčinou zvyšování koncentrace oxidu uhličitého nad normální hodnoty. Také spalování pevných paliv je zdrojem oxidu uhličitého a vodní páry. Současně se zvyšující se koncentrací oxidu uhličitého se proto zvyšuje i množství vodní páry v ovzduší a tím i relativní vlhkost vzduchu.

Vyššími koncentracemi CO₂ je nepříznivě ovlivněno především dýchání, může způsobovat bolesti hlavy, závratě a nevolnost.

Ozón – O₃

Ozón byl objeven roku 1840 Fredericem Schonbeinem, který si povšiml při experimentech s elektrolýzou elektrického jiskření, při kterém vznikal specifický zápach. Pojmenoval jej podle řeckého "ozein" - čichat. Při elektrickém výboji vznikají ze tří molekul O₂ dvě molekuly O₃. Ozón je nestálý plyn, který se samovolně rozpadá zpět na kyslík bez zbytkových škodlivých látek. Než dojde k rozpadu působí jako silný oxidant na bakterie, viry, plísně a pachy, s nimiž se setká. Jeho oxidační vlastnosti jsou asi 3500krát silnější než u klasické formy kyslíku. Dokonce již v malých a neškodných úrovních dokáže ozón likvidovat nežádoucí látky. Například CO, jako jeden z nejjedovatějších plynů, se váže na krev 600 krát rychleji než kyslík. Ozón předáním jedné molekuly kyslíku mění CO na CO₂, který dále zpracovávají rostliny při fotosyntéze.

Ozón je přírodní plyn skládající se z atomů kyslíku. Širokou veřejností je ozón vnímán rozporuplně. V prvním případě je ozón v ochranné stratosférické vrstvě žádoucí a ubývá jej hlavně díky nepříznivým účinkům freonů, způsobujícím tzv. ozónovou díru. Ve druhém případě je zvyšování jeho koncentrace v přízemní vrstvě troposféry nežádoucí, neboť přispívá k tvorbě losangeleského smogu. V neposlední řadě je ozón využíván jako plyn s výjimečně silnými oxidačními a desinfekčními vlastnostmi. Pro své specifické vlastnosti se ozón využívá k úpravě vody, neutralizaci pachů, bakterií, různých forem virů a plísní. Je schopen ničit i takové viry jako je HIV. Ozón je druhý nejsilnější sterilizant, který má lidstvo k dispozici. Ničí 99,9 % všech známých bakterií, proto je ideální jako chemicky čistý desinfekční prostředek.

Stratosférický ozón. Ve stratosféře se ozón tvoří při fotolýze molekul kyslíku (chemická reakce probíhající pouze při spoluúčasti slunečního záření krátkých vlnových délek). Přirozenou cestou tam ozón vzniká i zaniká. Tyto děje jsou v rovnováze a ochranná vrstva se mění jen v určitém rozpětí podle vnějších podmínek. Její narušení způsobila lidská činnost. Fluorové deriváty uhlovodíků, které se používaly jako náplně chladících zařízení nebo nosných plynů ve sprayovém balení různých přípravků, tuto rovnováhu s časovým zpožděním asi patnácti let porušují, v důsledku čehož ochranného filtru ozónu ve stratosféře postupně ubývá. To zapříčiňuje zvýšení dopadu kosmického záření na povrch Země. Tento jev se nazývá "ozónová díra". Způsobuje globální oteplování, které se pro lidstvo může stát velkým problémem již v blízké budoucnosti. Kdyby došlo k výraznému porušení nebo zničení ozónosféry, dojde k úhynu mořského planktonu, a tím k narušení celého potravního řetězce vyšších organismů, na jehož konci stojí člověk.

Troposférický (přízemní) ozón. Svislým prouděním se ozón může dostat ze stratosféry do přízemních vrstev. Tyto přirozené výskyty ozónu nejsou pro biosféru škodlivé. V přízemní vrstvě troposféry se ozón tvoří hlavně fotolýzou oxidu dusičitého NO₂. Odstraňován je převážně reakcí s oxidem dusnatým NO. Zvýšené koncentrace trvající několik hodin, jsou provázeny řadou dalších reakcí, při kterých vzniká pestrá směs oxidantů se značně nepříznivými účinky na životní prostředí a vzniká fotochemický smog. Atmosférický ozón, vytvořený přirozenou cestou, hraje v životním prostředí nezastupitelnou roli kontroly ovzduší. Oblasti s vysokým znečištěním, jako jsou např. města, postrádají přirozeně vytvořený ozón, neboť je zde nadměrně spotřebováván oxidačními substancemi, které chrlí do vzduchu auta, továrny a lidé.

Formaldehyd

Formaldehyd, jehož přítomnost je postřehnutelná čichem pro jeho štiplavý zápach, je často považován za nejnebezpečnější škodlivinu v interiérech bytů. Jeho vliv na zdraví nelze podceňovat, je však třeba mít na paměti, že existují další chemické látky, které mohou být rizikovější, i když jejich zvýšené koncentrace nejsou provázeny zápachem. Právě pro obtěžující zápach, který se objevuje již v nízkých koncentracích, je formaldehyd zdrojem častých stížností a obav.

Hlavním zdrojem formaldehydu ve vnitřním prostředí bytů mohou být již samotné stavební materiály použité v konstrukci budovy, zařizovací předměty jako nábytek, podlahoviny, koberce, tapety, dále kosmetické, čistící a desinfekční prostředky používané v domácnostech, ale i v některých nekvalitních plyšových hračkách. Zdrojem formaldehydu je také spalování uhlí, hoření plynu a kouření. Venkovní znečištění, zejména z dopravy nemá na výslednou koncentraci ve vnitřním prostředí významný vliv. Výsledná koncentrace formaldehydu v interiéru závisí značně na dalších podmínkách prostředí, zejména na teplotě a vlhkosti.

Koncentrace formaldehydu v bytech jsou vysoké zejména tam, kde bylo použito ke konstrukci domu dřevotřískových desek nebo močovino-formaldehydové izolace. Měření v bytech domů postavených z cihel nebo panelů prokázala, že koncentrace formaldehydu závisí především na stáří a množství nábytku.

Formaldehyd způsobuje dráždění sliznice horních cest dýchacích a spojivek, pociťované subjektivně jako suchost, dráždění ke kašli, pálení očí a slzení, dále se podílí na oslabení lokální obranyschopnosti. Bolesti hlavy, nevolnost, únava a žízeň nastupují při déle trvající expozici v konstantně vysokých koncentracích. V odborných kruzích se o formaldehydu mluví jako o jedné z definovaných možných příčin atopického ekzému, chronických zánětů středního ucha a nastartování různých alergií.

Další organické chemické látky

Těmito látkami jsou myšleny tzv. těkavé organické sloučeniny, označované anglickou zkratkou VOC. Jsou to sloučeniny schopné tvořit fotochemické oxidantyreakcí s oxidy dusíku za přítomnosti slunečního záření. Jejich toxikologické vlastnosti a mechanismus působení na člověka se navzájem liší. Většinou se v neprůmyslovém prostředí nevyskytují izolovaně, ale jako suma sloučenin v podprahových koncentracích neodpovídajících popsaným toxikologickým účinkům.

V domácnostech je možné identifikovat asi 2 000 různých chemických sloučenin, avšak jen asi padesát z nich se vyskytuje běžně, a asi jen deset má prokázané či předpokládané závažné zdravotní účinky.

Hlavním zdrojem těkavých organických látek v interiérech je kouření, používané čistící prostředky, deodoranty, kosmetické přípravky, osvěžovače vzduchu, vonné oleje, nátěry, barvy a laky, koberce, podlahoviny. Venkovní vzduch, zejména v bytech umístěných v blízkosti hustého dopravního provozu, má významný podíl na výsledné koncentraci VOC ve vnitřním prostředí.

Akutní následky expozice těkavým sloučeninám se projevují jako akutní otravy, zejména skupinou látek, jejímiž zdroji jsou barvy, nátěry, rozpouštědla a lepidla při rozsáhlých rekonstrukcích místností či budov.

Toluen, xylen, styren a etylbenzen způsobují s ohledem na jejich koncentraci v prostředí bolesti hlavy, poruchy koncentrace, poruchy motoriky, závrať, nevolnost a zvracení. Po expozici ve vysokých koncentracích těchto látek mohou příznaky přetrvávat i několik dní a jen pomalu ustupovat.

Další látky, které prokazatelně souvisejí s hyperreaktivitou dýchacích cest nebo s alergenním působením jsou etylbenzen, chlorované uhlovodíky, ftaláty. Tyto sloučeniny mohou vyvolávat alergii.

Chloroform v bytovém prostředí vzniká odpařováním pitné vody ošetřené chlorem. K expozici dochází při praní, mytí nádobí a provádění osobní hygieny, zejména sprchování horkou vodou.

K dalším sloučeninám chloru - chlorovaným uhlovodíkům patří tetrachloretylen, který se používá k chemickému čištění oděvů, methylen chlorid, který je součástí rozpouštědel a trichloretan obsažený v mnoha produktech domácí chemie. Všechny sloučeniny chloru mohou způsobovat hypersensitivní reakce plic.

Terpeny jsou běžně identifikovanými sloučeninami v bytovém prostředí, protože jsou součástí osvěžovačů vzduchu, deodorantů a leštidel. I v nízkých koncentracích mohou být příčinou alergických respiračních reakcí.

Pesticidy (dělící se dále na insekticidy, herbicidy a zoocidy) obsažené v desinsekčních prostředcích používaných v domácnostech k hubení nežádoucího hmyzu, plevele či živočišných škůdců, dále látky používané k ochraně dřeva, patří mezi látky, které vytěkávají pomale, kumulují se v domácím prachu a jsou zdrojem dlouhodobé expozice, po které jsou podezřelé z karcinogenity nebo chronického poškození jater a ledvin.

I přes přítomnost potenciálních karcinogenů je velice pravděpodobné, že těkavé organické sloučeniny v koncentracích, které se většinou nacházejí ve vnitřním prostředí, nejsou zdrojem rizika pro nepříznivý zdravotní efekt. Jejich koncentrace ovlivňují spíše pohodu prostředí v závislosti na citlivosti k charakteru jejich zápachu.

Azbest a další minerální vlákna

Azbest je termínem označujícím několik typů vláknitých minerálních vláken lišících se ve tvaru, délce a flexibilitě a zároveň v agresivitě jejich biologického působení v organismu. Azbest byl a je používán pro své výhodné protipožární a tepelně izolační vlastnosti ve velmi širokém spektru výrobků i v domácnostech: elektrická a tepelná izolace, v konstrukci stěn azbesto-cementové desky nebo vinyl-azbestové podlahové a stropní díly. Při všech těchto aplikacích může docházet v průběhu užívání k mechanickému poškození povrchu výrobků a k uvolňování vláken azbestu do ovzduší, které jsou považovány za riziko vzniku zhoubných onemocnění.

K hlavním projevům dlouhodobého působení azbestových vláken v ovzduší po více než dvacet let, patří azbestóza a rakovina plic. Tato onemocnění jsou častější u kuřáků než nekuřáků při současné dlouhodobé profesionální expozici azbestovým vláknům. Riziko onemocnění z expozice azbestu v nepracovním prostředí, tj. i v bytovém, je považováno za velice malé a nepravděpodobné.

Radon

Radon je bezbarvý plyn, těžší než vzduch, bez chuti a zápachu. Do domů se dostává z podloží, ze stavebních materiálů, z vody a se zemním plynem. Zdravotní důsledky inhalace radonu byly známy mnohem dříve než byly indikovány jako rakoviny plic, a mnohem dříve než byl radon objeven a mechanismus jeho působení vysvětlen. Šlo o "hornickou nemoc". Po objasnění příčin začátkem 50. let minulého století stačilo doly řádně odvětrat.

Radon v bytech působí obdobně jako v uranových dolech, jeho dceřinné produkty se dostávají do plic navázané na menší částice prachu. V běžných budovách však radon nedosahuje hodnot, jimž byli vystaveni horníci a k jeho likvidaci lze s úspěchem použít kvalitní čističe vzduchu, které vzduch zbaví malých prachových částic.

Ionizace vzduchu

Mezi faktory, které výrazně ovlivňují ovzduší, patří i ionty. Ionty jsou atomy nebo molekuly, které získaly nebo ztratily elektron. Ionty, které elektron ztratily jsou kladné ionty, ionty, které elektron získaly jsou záporné ionty.

Vzduch je vždy alespoň částečně ionizován účinkem kosmického záření a radioaktivity zemské kůry. Běžně vzniká v jednom cm³ vzduchu každou sekundu asi 10 kladných iontů a elektronů. Elektron vzniklý ionizací se může spojit s neutrální molekulou a vytvořit tak záporný iont. Současně s ionizací vzduchu probíhá i opačný děj zvaný rekombinace. Nesouhlasně nabité částice se navzájem přitahují a vytvářejí opět neutrální molekuly.

Ionizace vzduchu může být dosaženo následujícími způsoby:

• Elektrickým atmosférickým výbojem - bleskem, který po své dráze působí extrémní ionizaci vzduchu, jež vede k reakcím mezi komponenty vzduchu.
• Lokálně významným zdrojem iontů je tříštění vody v prostorech gejzírů a zvláště vodopádů, kdy tzv. Lenardovým efektem je odtrhávána část molekuly vody nesoucí přebytek elektronů. Stejný efekt lze pozorovat i po dešti. Je prokázáno, že nejvíce iontů se vyskytuje v blízkosti moří, vodopádů, hor, borovicových lesů a ve vzduchu po bouřce.

Otevřený prostor je pravidelně významně dotován ionizovanými částicemi vzduchu. Ve městech a v uzavřených špatně větraných místnostech je situace horší. V městských bytech je koncentrace záporných iontů velmi nízká.

K zachování přirozené ionizace vzduchu je nezbytné nenarušit elektrické pole, nacházející se mezi povrchem Země a ionosférou. Tradiční stavební materiály jako je kámen, cihly nebo dřevo narušují zmíněné elektrické pole díky své slabé vodivosti jen mírně. Odlišná je situace při používání kovů, oceli či betonu. Tyto materiály vytvářejí stínění elektrického pole Země, tzv. Faradayovu klec, čímž elektrické pole silně narušují. Takto snížené koncentrace záporných iontů nadále klesají nadměrným používáním klimatizací, jež zapříčiňují, že vzduch je "mrtvý", neboli bez iontů.

V tabulce 1 jsou uvedeny koncentrace záporných iontů nacházejících se v různých lokalitách.

Tab. 1 Koncentrace záporných iontů

Název prostoru	Koncentrace záporných iontů
vzduch v městském bytě	50-100 iontů/cm3
vzduch na ulici ve městě	100-500 iontů/cm3
vzduch v lese nebo u moře	1 000-5 000 iontů/cm3
vzduch u vodopádů	10 000-50 000 iontů/cm3
vzduch po bouřce	10 000-50 000 iontů/cm3

Kladné a záporné ionty

V čistém vzduchu v přírodě jsou kladné a záporné ionty obsaženy přibližně v rovnováze – poměrem 750 kladných k 650 záporným iontům v 1 cm³ (tzv. koeficient unipolárnosti = 750/650 = 1,15), což je velmi důležité pro lidský organismus. Nadměrné používání syntetických materiálů (záclony, čalounění, koberce, umělohmotné tapety, podlahové krytiny z PVC), klimatizací se syntetickými filtry, působení kladně nabité televizní obrazovky nebo monitoru počítače, používaní laserových tiskáren a kopírek, ale také smog a kouření způsobují nadbytek kladných iontů a následné zvýšení koeficientu unipolárnosti až na hodnotu 6, což může být zdraví škodlivé.

Při vysoké koncentraci kladných iontů dochází k jejich vnikání do plic. Vdechováním se ionty dostanou do krve a do organizmu, kde mohou vyvolávat nepříznivé reakce, jako např. zvýšené uvolňování serotoninu a histaminu. Zvýšená hladina serotoninu v krvi může snížit kapacitu plic a schopnost těla absorbovat kyslík. Serotonin rovněž způsobuje stahování hladkého svalstva, což může vyvolat migrénu, alergické reakce, vznětlivost, horkost, bolesti v krku, průduškový kašel, nevolnost či břišní křeče. Zvýšení hladiny histaminu se může projevit bolestmi srdce, alergiemi, sennou rýmou, nevolností a nespavostí.

Tabulka 2 uvádí koncentrace kladných a záporných iontů ve vzduchu, stanovené ruskou sanitární normou SanPin.

Tab. 2 Koncentrace iontů

Norma	Počet iontů v cm3
	Kladné ionty	Záporné ionty
min. množství	p+ > 400	p- > 600
max. množství	p+ < 50 000	p- < 50 000

Prach

Prachové částice nejvíce znečišťují ovzduší na Zemi. Ve zprávě o znečištění ovzduší v roce 2002, kterou vydal Český hydrometeorologický ústav, se uvádí, že limitní hodnota 24hodinové koncentrace prachových mikroskopických částic byla v roce 2002 překročena více než pětatřicetkrát. Oblasti, kde koncentrace překračují příslušné limitní úrovně, představují téměř 6,5 % území našeho státu a žije zde více než 23 % populace. Pracovníci Hydrometeorologického ústavu rovněž měřili polétavý prach ve velikostních frakcích PM_2,5 a PM₁₀ (částice o aerodynamickém průměru do 2,5 µm, resp. 10 µm). Tyto "neviditelné" částice prachu, vznikající z automobilové dopravy nebo z těžkého průmyslu, jsou pro člověka více nebezpečné tím, že na rozdíl od hrubých částic se nezachytí v horních cestách dýchacích a nejsou vykašlány, nýbrž proniknou hluboko do dýchacích cest. Navíc na sebe vážou různé škodliviny včetně karcinogenních látek.

Pyly

Pylové zrno vzniká v samčích orgánech květu – v tyčinkách. Velikost většiny pylových zrn se pohybuje od 15 do 200 µm. Pylové alergie vyvolávají především menší zrna. Šíření pylových zrn ovzduším je závislé na meteorologické situaci, na vzdušných proudech a na vlhkosti ovzduší.

Pyly větrosprašných rostlin jsou speciálně přizpůsobeny pro dobré šíření vzduchem na značné vzdálenosti, pyly hmyzosprašných rostlin se naopak vzduchem většinou šíří jen na krátké vzdálenosti, proto také pyly vyvolávající alergie jsou převážně produkovány rostlinami větrosprašnými. K vyčištění atmosféry od pylů a jiných větších částic dochází nejlépe při dešti.

K tomu, aby došlo k uvolnění pylu do ovzduší je třeba, aby květy dosáhly určité biologické zralosti. Jejich uvolňování dále závisí na teplotě ovzduší, na vlhkosti a mnohdy na denní době. Ve Střední Evropě se dělí pylová sezóna na tři hlavní období – jarní, kdy dominuje pyl stromů, letní, kdy dominantními alergeny jsou trávy, a podzimní období s dominancí vysokobylinných plevelů, především pelyňku a ambrózie.

Bakterie, viry, plísně, výkaly roztočů

Biologická frakce domácího prachu "bioaerosol" obsahuje plísně, bakterie či frakce jejich těl, roztoče a produkty jejich metabolismu, šupinky lidské kůže, vlasy, chlupy domácích zvířat, částečky textilií i potravin. Hlavním zdrojem bakterií jsou prokazatelně samotní uživatelé bytu. Venkovní vzduch má na jejich vnitřní koncentraci malý podíl. Obdobně je možno použít toto tvrzení pro viry. Množství bakterií a virů se mění velice rychle v závislosti na počtu osob v místnosti, na jejich aktivitách, na velikosti prostoru a na způsobu a četnosti větrání. Pro plísně můžeme najít stacionární vnitřní zdroje (kolonie plísní na stěnách, potravinách, pokojových rostlinách). Jejich množství v ovzduší je závislé na ročním období a počasí.

Mikroorganismy jsou jednobuněčné organismy rostlinného či živočišného původu viditelné pouze mikroskopicky. Jsou přítomny ve vodě, v půdě i v ovzduší. Ve venkovním ovzduší i v ovzduší uvnitř objektů se vyskytuje množství mikroorganismů, na jejichž existenci je člověk dlouhodobě adaptován. Mikroorganismy obsažené ve vnitřním prostředí mohou vyvolat několik nežádoucích účinků na zdraví od nevolností a potíží smyslového ústrojí až k vážnému ohrožení zdraví. Kromě infekčních onemocnění patří mezi nejznámější rýma, kašel, bolesti hlavy, astma, záněty průdušek.

Z mikroorganismů jsou bakterie a mikroskopické vláknité houby - plísně uváděny jako významné alergeny hned za roztoči, prachem a alergeny domácích živočichů. Z hygienického hlediska je závažná produkce toxických látek - toxinů. Ty jsou produkovány jak bakteriemi, tak plísněmi. Zdravotní důsledky po inhalaci bakteriálních toxinů jsou známy jako "horečka ze zvlhčovačů" a jsou spojovány především s inhalací aerosolu z kontaminovaných zvlhčovačů nebo vodních rezervoárů klimatizací. Na rozdíl od ostatních škodlivin v interiéru se mohou mikroorganismy v různých místech vnitřního prostředí kumulovat (v potrubí vzduchotechniky, na filtrech čistících zařízení, v nádržkách zvlhčovačů, v kobercích a čalouněném nábytku) a při vhodných podmínkách i rozmnožovat. Ve vnitřním prostředí se pak mohou vyskytovat i v koncentracích několikanásobně vyšších než je jejich koncentrace ve venkovním ovzduší.

Roztoči jsou paraziti živící se kromě jiného šupinkami lidské a zvířecí kůže. Místem jejich množení jsou zejména lůžkoviny a matrace. Přežívají dobře i ve vlněných textiliích a v kobercích. Je prokázáno, že expozice alergenům získaným z těl roztočů, je hlavním sensibilátorem v prvním roce života a pozdějším významným alergenem pro vyvolání astmatického záchvatu.

Dalším biologickým materiálem obsaženým v domácím prachu jsou kočičí a jinézvířecí chlupy, části jejich výkalů a slin.

Obr. 1 Velikost částic ve vzduchu

Alergie

Jedním z důsledků působení faktorů znečišťujících životní prostředí je i rostoucí výskyt alergie – nemoci, která se ještě v polovině minulého století vyskytovala zcela výjimečně.

Výskyt alergických nemocí je v různých zemích světa rozdílný, především v závislosti na klimatických podmínkách a industriálních faktorech. Obecně platí, výjimkou je Japonsko, že "čím vyspělejší společnost, tím vyšší výskyt alergií je". V rozvojových zemích nepředstavují tyto choroby zatím závažnější problém.

Výskyt alergické rýmy ve vybraných zemích znázorňuje graf 1. Je patrné, že toto onemocnění je nejčastější ve Spojených státech amerických, což přímo souvisí s tamním masovým používáním klimatizace. K největšímu nárůstu alergické rýmy v posledních letech došlo v Německu a Austrálii. Česká republika je na tom zatím lépe než skandinávské země Finsko, Švédsko a Norsko.

Graf 1 Výskyt alergické rýmy

Výskyt alergických onemocnění kolísá podle statistik Světové zdravotnické organizace mezi 5 až 20 % dospělé i dětské populace, přičemž více alergiků nalezneme mezi městským obyvatelstvem. Podle sociálního postavení trpí v rodinách dělníků alergiemi 4,6 % dětí, u zemědělců 5,3 % a v rodinách inteligence 14,6 %.

V české populaci dosahují alergické choroby čísla kolem 20 %, ovšem výskyt u mladé generace do 15 let činí až 25 %. Výskyt astmatu je v průměru 2,5 %, alergické rýmy 7,4 % a kožních alergií 4,5 %. V absolutních číslech je pak asi 250 000 astmatiků, více než 700 000 osob trpí některou z forem alergické rýmy a přes 400 000 nemocných má alergické kožní onemocnění.

Z grafu 2 je patrný vzrůstající počet lidí trpících astmatem, kteří jsou v soustavné zdravotnické péči.

Graf 2 Dispenzarizovaní pacienti pro astma

2. Charakteristika přístrojů na úpravu vzduchu

Pro zlepšení kvality vzduchu, který v domácnostech dýcháme, se začaly konstruovat různá zařízení a přístroje. Souhrnně se označují jako čističe vzduchu. Vyznačují se tím, že se v nich vzduch čistí kontinuální recirkulací přes filtr nebo soustavu filtrů různé konstrukce. Hlavním úkolem čističů vzduchu je s co nejvyšší účinností zbavit vzduch pevného a kapalného aerosolu, zejména jeho respirabilní frakce, případně dalších škodlivin. Použití těchto zařízení je celoroční.

Specifickým druhem přístrojů na zlepšení kvality vzduchu jsou ionizátory. Vyznačují se tím, že obohacují vnitřní ovzduší o lehké ionty, zpravidla záporné, výjimečně obojí polarity. Za biologicky příznivé je pokládáno zvýšení koncentrací lehkých iontů na hodnoty obvyklé v čisté přírodě. Úkolem ionizátorů je zvyšování čistoty vnitřního ovzduší shlukováním částic, a tím urychlování jejich sedimentace.

2.1 Principy čištění vzduchu v uzavřeném interiéru

Čističe vzduchu pracují na rozdílných principech.

První skupinu tvoří přístroje, které zachycují prašný aerosol do vody, tzv. vodní filtry. Tyto čističky zachycují nečistoty do nádržky s vodou, která slouží zároveň k vlhčení vzduchu odpařováním z hladiny nebo ze smáčených povrchů. Protiprašná účinnost těchto čističů je 50 až 70 %. Znečištěná voda ve filtru musí být včas vyměňována, neboť se v ní mohou množit bakterie.

Druhou skupinu tvoří čističe s absorpčním principem čištění vzduchu. Jsou založeny na využití filtru s živočišným uhlím ve spojení s filtrem na čištění pylu a prachu, typu HEPA a ProHEPA. Protiprašná účinnost těchto čističů zpravidla překračuje 90 %. Nedostatkem těchto přístrojů je nutnost často měnit filtry, což je finančně nákladné. Aby byla čistička efektivní, je doplněna ventilátorem, který způsobuje hluk a vibrace.

Třetí skupina čističek vzduchu pracuje na fotokatalytickémprincipu. Podstatou této metody čištění vzduchu od chemických emisí je rozklad a jejich okyselení na povrchu fotokatalyzátoru pod vlivem ultrafialového záření. Přitom se nesmí nakupit organické příměsi, nýbrž rozložit se do bezpečných komponent – vody a oxidu uhličitého (CO₂). Tento princip efektivně ničí toxiny, viry i bakterie. Je to tedy taková malá chemická továrna, do níž vstupují toxické látky a vypouštěny jsou voda a CO₂. Reakce probíhají v přítomnosti katalyzátoru, např. oxid titanu (TiO₂) pod vlivem ultrafialového záření vylučovaného speciální ultrafialovou lampou. Bylo prokázáno, že při používání ultrafialové lampy, je do prostoru vylučováno 5 – 10x více ozónu, než povoluje norma.

Čtvrtou skupinu tvoří přístroje s elektrostatickým filtrem. Jejich předností je možnost umývání filtrů vodou, čímž se podstatně snižují náklady na provoz. Jejich protiprašná účinnost je 99 %. Na tomto principu pracuje i čistička Super Plus Turbo. Pracuje bez motoru a bez ventilátoru, má tedy bezhlučný provoz a nízkou spotřebu elektrické energie. Tyto čističky vzduchu dokáží zachytit i velmi nebezpečný "neviditelný" prach.

Pátá skupina čističek vzduchu využívá sterilizační vlastnosti ozónu. Princip práce je založen na tom, že v čističce se vytváří ozón, který sterilizuje vzduch od virů a bakterií a odstraňuje pachy a kouř. Protože ozón ve vyšších koncentracích může způsobovat bolesti hlavy až nevolnost, je třeba dodržet normou stanovené koncentrace.

Šestá skupina čističů vzduchu obsahuje ionizátor. Zatímco čističe vzduchu nečistoty zachycují, ionizátory je odpuzují. Urychlují shlukování a sedimentaci prašných částic z ovzduší. Elektrickými silami je navíc odpuzují, takže se částice zachytí na nejbližších plochách. Výsledkem je výrazné snížení koncentrace respirabilního prachu ve vnitřním ovzduší. Výhodou ionizátorů je naprosto bezhlučný provoz a produkce malých záporných iontů. Pro použití v domácnosti jsou konstruovány ionizátory stolní nebo závěsné nejčastěji na principu koronového výboje. Vyzařovač iontů může být kovový nebo z uhlíkových vláken.

Některé čističe vzduchu obsahují soustavu filtrů, mohou tedy mít kombinaci několika zmíněných principů čištění vzduchu. Tyto přístroje mohou pracovat i automaticky a vzduch čistí bezvadně. Jejich kvalita a vybavení se ovšem odráží ve vyšší ceně přístroje i náhradních filtrů, které je třeba vyměňovat.

Rozměry a hmotnost domácích přístrojů pro čištění ovzduší jsou důležité při rozmýšlení o jejich umístění v místnosti. Menší a lehčí čističky vzduchu se doporučuje umístit na stěnu mezi okno a dveře. Ty větší a těžší by měly stát.

Pořizovací cena. Až na jeden model spadají domácí čističky vzduchu vybrané pro srovnávání do cenové kategorie do deseti tisíc korun. Všechny ceny uvedené v tabulce jsou uvedeny dle údajů maloobchodních prodejců v České republice bez uplatnění různých slev (internetové slevy, slevy pro alergiky nebo jiné akční slevy). Ceny jsou uvedeny včetně DPH k dubnu 2004 (22 %).

Cena náhradních filtrů udává kolik a v jakých časových intervalech zaplatí uživatel za výměnu filtrů. Jsou zde uvedeny filtry typu HEPA a uhlíkové filtry. Životnost je udávána v počtu měsíců garantovaných výrobcem filtrů. Tento údaj se může lišit podle intenzity užívání čističky a úrovně znečištění čištěného ovzduší. Elektrostatický filtr použitý v čističce Super Plus Turbo nevyžaduje výměnu. Jeho životnost garantovaná výrobcem je 10 let. Při znečištění elektrostatického filtru se tento filtr vyjme z čističky, opatrně rozebere, opláchne vodou případně vydrhne mýdlem a po vysušení se složí dohromady a vloží zpět do čističky.

Spotřeba elektrické energie je vypočítána z příkonu [W] a z běžné ceny elektrické energie [Kč/kWh]. Cena elektrické energie byla převzata z ceníku JME pro domácnosti platného od 1.1.2004 pro jistič 1x25 A a sazbu KLASIK (D02). Plat za elektrickou energii naměřenou ve vysokém tarifu činí 3,18 Kč/kWh. Výsledek je dán součinem této platby, příkonem čističe, počtem dní v roce, počtem hodin ve dni a převodem wattů na kilowatty.

Cena filtrů vychází z ceny náhradních filtrů a jejich životnosti. Hodnota je vypočtena součinem ceny filtru a počtem nutných výměn za rok.

Poměr pořizovací cena/výkon vychází z pořizovací ceny čističky a velikosti místnosti (optimální čištěný prostor).

Poměr roční náklady/výkon vychází z celkových provozních nákladů na jeden rok používání čističky a velikosti místnosti.

Poměr (pořizovací cena + roční náklady)/výkon sečítá údaje z předcházejících dvou sloupců.

Pozn.: Pořizovací ceny a ceny náhradních filtrů jsou převzaty z údajů výrobců uvedených na jejich internetových stránkách k dubnu 2004.

antropogenní – působený činností člověka
VOC – těkavé látky, zkratka z anglického Volatile Organic Compounds or Chemicales
iritant – působící dráždění
atopie – forma alergického mechanizmu podmiňující vznik např. senné rýmy či astmatu
oxidant – okysličovadlo
iont – elektricky nabitá částice vzniklá odtržením elektronu od atomu
elektron – elementární lehká stabilní částice se záporným elektrickým nábojem
histamin – zásaditá látka s významnou úlohou jako mediátor některých nervových spojů a v lékařství při vzniku alergií
sensibilátor – látka způsobující zvýšení citlivosti
alergie – zvláštní přecitlivělost organizmu k některým látkám
HEPA – anglická zkratka pro High Efficiency Particulate Air – Vysoce efektivní čištění vzduchu
fotokatalýza – zvýšení rychlosti některých chemických reakcí účinkem záření
korónový výboj – stabilní elektrický výboj vyvolaný nárazovou ionizací