Oxid siřičitý (SO2)

Datum: 02.06.2020

Oxid siřičitý je bezbarvý reaktivní dráždivý plyn, snadno rozpustný ve vodě. Zdrojem emisí do ovzduší jsou hlavně elektrárny a doprava. V ovzduší, zejména na povrchu částic v přítomnosti kovových katalyzátorů, podléhá oxidaci na oxid sírový, kyselinu sírovou a sulfáty, tvořící hlavní podíl kyselé složky pevného a kapalného aerosolu. Z ovzduší je oxid sírový a produkty jeho oxidace odstraňován mokrou a suchou depozicí.

Čichový práh SO2 je přibližně 1200-7800 µg/m3 (AHEM 1984) a konverzí faktor pro 1 ppm = 2860 µg/m3. Obvyklý výskyt ve většině oblastí Evropy a Severní Ameriky je 12-45 µg/m3 v případě průměrných ročních koncentrací, respektive <70 µg/m3 v případě denních průměrných koncentrací, se všeobecně klesající tendencí (WHO, 2000; WHO, 2005). Pozadí ve venkovských oblastech Evropy se v případě ročních průměrů pohybuje pod hodnotou 5 µg/m3, ale může být zvyšováno dálkovým přenosem.

SZÚ uvádí následující odhady středních ročních koncentrací (v µg/m 3) v roce 2018 pro vybrané kategorie stanic v ČR (41 stanic), (SZÚ, 2019):

5,1 ve městech ČR
4,6-5,9 ve městech zatížených dopravou
4,7-6,2 ve městech nezatížených průmyslem ani dopravou
7,4-12,3 ve městech zatížených průmyslem
3,3-7,4 ve venkovských a předměstských oblastech
3,5 na pozaďové stanici ČHMÚ

Na žádné stanici imisního monitoringu v ČR nebyla v roce 2018 překročena hodnota 24hodinového imisního limitu 125 µg/m3. Hodnota hodinového imisního limitu 350 µg/m3 byla v roce 2018 překročena 22x na stanici Ostrava – Fifejdy (TOFFA) a 17x na stanici Ostrava – Přívoz (TOPRA) – důsledek sanace lagun (SZÚ, 2019).

Průměrné roční hodnoty SO2, naměřené na dvou stanicích imisního monitoringu Zdravotního ústavu se sídlem v Ostravě v letech 2005-2019 ukazuje obrázek 1.

Průměrné roční koncentrace

Ve sledovaném období 2005-2019 jsou dosahované průměrné roční hodnoty SO 2 na stanici Bartovice (14,1-28 µg/m3) přibližně třikrát vyšší než na stanici Mariánské Hory (5,5-12,1 µg/m3). Je to dáno průmyslovým charakterem oblasti i vyšším výskytem zdrojů spalování (ať již průmyslových nebo domácích topenišť). Stanice Mariánské Hory rovněž vykazuje ve zmíněném období vyrovnanější trend dosažených ročních průměrů než stanice v Bartovicích, kde je patrné výraznější kolísání hodnot v letech. Nejvyšší hodnoty průměrných ročních koncentrací ve sledovaném období byly dosaženy na stanici v Bartovicích v letech 2011 (28 µg/m 3) a 2012 (25,4 µg/m3) a na stanici v Mariánských Horách v letech 2010 (12 µg/m3) a 2012 (12,1 µg/m3).

Koncentrace SO2 uvnitř budov je obvykle významně nižší, než ve venkovním ovzduší. Důvodem je rychlá reakce a absorpce SO2 na povrchu stěn a zařízení. V důsledku vysoké reaktivity a rozpustnosti ve vodném prostředí se SO2 po vdechnutí absorbuje na povrchu nosní sliznice a sliznice horních cest dýchacích a neproniká do nižších partií dýchacích cest a plic. V kombinaci s ultrajemnými pevnými částicemi, které se uplatňují jako nosič, však může pronikat až do plicních sklípků (Havel, 2008).

Účinky krátkodobých expozic

Při akutní expozicí SO2 dochází k dráždění sliznic dýchacích cest, jež vede následně k bronchokonstrikci (zúžení průdušek), zvýšené tvorbě hlenu, zvýšení dechového odporu a snížení plicních funkcí. Citlivou skupinou populace jsou především astmatici. U obou skupin (normální populace i astmatiků) se však vyskytují velké individuální rozdíly v citlivosti. Intenzita účinků je vyšší při fyzické námaze kdy zvýšený objem dýchání umožňuje oxidu siřičitému průnik do hlubších partií dýchacího traktu. Akutní účinky nastávají již po několika minutách a další expozice je nezvyšuje. SO2 může rovněž ovlivňovat autonomní nervový systém a srdeční činnost.

Ve studiích byly zjištěny následující vztahy závislosti dávky a účinku (hranice mezi ještě bezpečnou a neúčinnou prahovou koncentrací není jasně definována):

286 µg/m3 u 2 astmatických pacientů (starší studie)
572 µg/m3 malé, klinicky nevýznamné změny plicních funkcí (objem usilovného výdechu); první známky ovlivnění srdečního rytmu (WHO, 2005)
>1144 µg/m3 významnější snížení plicních funkcí o více než 20 % často doprovázené příznaky onemocnění dýchacích cest (US EPA, 2009).

Účinky dlouhodobých expozic

Z epidemiologických studií (zaměřených na expozici směsi průmyslových a dopravních emisí v ovzduší) zjištěny účinky na celkovou, kardiovaskulární i respirační úmrtnost a nemocnost.

Dle WHO (WHO, 2005), výsledky studií ukazují vztah mezi 24hodinovou koncentrací SO2 a zvýšením celkové úmrtnosti populace sledovaných měst. Metaanalýza denní úmrtnosti ve 12 evropských městech (APHEA-2) zjistila 3% vzestup úmrtnosti při nárůstu 24hod. koncentrace SO 2 o 50 µg/m3 (Katsouyanni et al., 1997). Z dalších studií uváděných WHO a podporujících vztah:

  • Hongkong (Hedley et al, 2002)
    Snížením obsahu síry v palivu došlo k razantnímu snížení imisí SO2 ze 44 na 21 µg/m3, aniž by došlo ke změně imisní zátěže pevnými částicemi. V ročním průměru zde následně došlo k poklesu úmrtnosti na respirační onemocnění o 3,9 % a kardiovaskulární úmrtnosti o 2 %;
  • HK a Londýn (Wong et al, 2002)
    Studie nepotvrdily existenci mezní denní koncentrace SO2 na úrovni 5-40 µg/m3 ve vztahu hospitalizacím z kardiovaskulárních příčin.
  • Kanada (Burnett et al., 2004)
    Ve 12 městech zjištěna vyšší denní úmrtnost při naměřené průměrné koncentraci pouze 5 µg/m3 (nejvyšší průměrná úroveň SO2 byla pod 10 µg/m3).
  • USA (Pope et al., 2002)
    Ve studii ACS zjištěn signifikantní vztah mezi koncentracemi SO2 (průměrná koncentrace 18 µg/m3 a nejvyšší průměrná hodnota 85 µg/m3) a úmrtností. Ve studiích sledujících vztah krátkodobých výkyvů imisní koncentrace SO2 a hospitalizací pro kardiovaskulární onemocnění nebyl zjištěn bezpečný práh při rozmezí koncentrací 5–40 µg/m3. Pokud by tedy takový práh existoval, byl by velmi nízký (WHO, 2005).

Dosud také nebylo uspokojivě prokázáno, zda se jedná o účinky způsobeny výlučně oxidem siřičitým, produkty jeho reakcí v ovzduší nebo případně souběžným účinkem jemné frakce prašného aerosolu po adsorbci SO2 na povrch částic (US EPA v současnosti nepovažuje účinky chronické expozice SO2 na úmrtnost a nemocnost, pozorované v epidemiologických studiích, za dostatečný průkaz kauzálního vztahu (US EPA, 2009)). Toto potvrzují i některé studie (Wichmann et al., 2000, Buringh, Fisher & Hoek, 2000), ve kterých se nepodařilo stanovit kauzální vztah mezi koncentracemi SO2 a úmrtností. I když u obou byla pozorována redukce, nebylo možné, v důsledku souběžného poklesu koncentrací suspendovaných částic, tento účinek jednoznačně přiřadit SO2 (WHO, 2005).

Doporučené hodnoty WHO

WHO z principu předběžné opatrnosti přistoupila v roce 2005 k úpravě doporučených hodnot SO2, které jsou stanoveny jako cílové limity v rámci národních opatření (WHO 2005):

20 µg/m3 24hodinový průměr Vychází z epidemiologických studií, které ukazují na kardiovaskulární účinky již při nízkých koncentracích SO2 od 5 µg/m3. Byly stanoveny přechodné cíle (IT) pro země, ve kterých by bylo dosažení doporučeného limitu v krátké době obtížné (netýká se ČR): IT1: 125 µg/m3 a IT2: 50 µg/m3.
500 µg/m3 10minutový průměr Vychází z experimentální studie astmatiků vystavených fyzické námaze a exponovaných koncentraci 1000 µg/m3 po dobu 10 min. U části z nich se po této expozici objevily změny plicních funkcí a příznaky dráždění dýchacích cest. Pro stanovení GV dále použit faktor nejistoty 2 vzhledem k přítomnosti citlivých skupin v populaci). Přepočet na delší časové období (1 hod) není doporučen vzhledem k tomu, že krátkodobé expozice SO2 závisí na charakteru zdrojů a převládajících meteorologických podmínkách.
Nestanoven roční průměr WHO nepovažuje tuto hodnotu za potřebnou, vzhledem ke stanovení 24hodinového průměru.

WHO air quality guidelines

Imisní limity v ČR

Nynější imisní limity v ČR (vycházejí ze Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50/ES z května 2008) stanovují mezní hodnoty SO2 pro ochranu zdraví:

350 µg/m3 - 1hodinový průměr Nesmí být překročena více než 24x/rok;
125 µg/m3 - 24hodinový průměr nesmí být překročena více než 3x/rok;

500 µg/m3 – Varovná prahová hodnota naměřená po tři po sobě následující hodiny, při jejímž překročení existuje riziko zdravotních účinků na zdraví obyvatel z krátkodobých expozic SO2 a vyžaduje se informování veřejnosti.

Hodnocení zdravotních rizik

Pro kvantitativní charakterizaci dlouhodobých zdravotních rizik imisí SO 2 nejsou v současné době k dispozici použitelné vztahy expozice a účinku. Dříve odvozené vztahy expozice a účinku byly většinou zaměřené na současnou expozici SO2 a suspendovaných částic, kde se předpokládá potencovaný účinek. Samostatně pro SO2 byly v rámci programu CICERO odvozeny vztahy k celkové úmrtnosti a kojenecké úmrtnosti na respirační onemocnění na základě polské a české studie z roku 1992. Tyto vztahy však lze použít pouze v případě, kdy koncentrace SO2 převyšují PM10, resp. kdy je roční průměrná koncentrace SO 2 vyšší nežli 35 µg/m3 (Aunan 1995).

Zdroje

  1. US EPA. 2009. Risk and Exposure Assessment to Support the Review of the SO2 Primary National Ambient Air Quality Standard, U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, July 2009
  2. Aunan, K. 1995. Exposoure-response Functions for Health Effect of Air Pollutants Based on Epidemiological Findings, Report 1995:8, University of Oslo, Center for International Climate and Enviromental Research.
  3. WHO. 2005. Air Quality Guidelines for particulare matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide, Global update 2005
  4. SZÚ. 2019. Střední hmotnostní koncentrace pro hodnocené kategorie městských stanic. Česká republika 2018. Zpracovala NRL pro venkovní ovzduší, Centra zdraví a životního prostředí, Státní zdravotní ústav v Praze.
  5. Katsouyanni K, Touloumi G, Spix C, Schwartz J, Balducci F, Medina S, Rossi G, Wojtyniak B, Sunyer J, Bacharova L, Schouten JP, Ponka A, Anderson HR. 1997. Short-term effects of ambient sulphur dioxide and particulate matter on mortality in 12 European cities: results from time series data from the APHEA project. BMJ., 314, 1658-1663.
  6. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50/ES ze dne 21.5.2008 o kvalitě vnějšího ovzduší a čistším ovzduší pro Evropu
  7. Nařízení vlády č. 597/2006 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší, ve znění nařízení vlády č. 60/2004 a č. 429/2005.
  8. Protokoly hodnocení rizik – MUDr. Bohumil, Havel, MUDr. Ivan Tomášek
  9. Acta hygienica, epidemiologica et microbiologica (AHEM), příloha č. 11/1984 - Čichové prahy látek
  10. SZÚ. 2019. Systém monitorování zdravotního stavu obyvatelstva České republiky ve vztahu k životnímu prostředí. Subsystém č. I. Zdravotní důsledky a rizika znečištění ovzduší. Odborná zpráva za rok 2018.ISBN 978-80-7071-385-3

Aktuality

 
Easy To Read
Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě
Partyzánské náměstí 2633/7, Moravská Ostrava, 702 00 Ostrava,
tel.: 596 200 111, fax: 596 118 661, podatelna@zuova.cz,
Datová schránka: pubj9r8
Web: zuova.cz