Venkovní ovzduší

Postup pro výpočet indexu kvality ovzduší

Index kvality ovzduší – IKO

Index kvality ovzduší slouží k hodnocení stavu ovzduší na základě výsledku měření hmotnostních koncentrací látek v ovzduší. Hodnocení zohledňuje možný vliv na zdravotní stav obyvatelstva. Index kvality ovzduší používá jak přímé numerické vyjádření, tak slovní popis (key words). Lze říci, že se jedná o jeden z možných postupů, jak kvantifikovat míru zátěže všemi škodlivinami.

Je koncipován jako otevřený systém lineárních nespojitých závislostí, jehož hodnotici škála je nezávislá na počtu a druhu zahrnutých látek, je možno ho využit k hodnocení delších časových řad. Naměřené a odvozené hodnoty (IZ a IO) jsou převáděny do bezrozměrného čísla charakterizujícího stav ovzduší. Na základě velikosti spočtené výsledné hodnoty IKO lze stav ovzduší vyjádřit šesti úrovněmi, které jsou charakterizovány pomocí popisných kategorií.

Postup výpočtu IKO

Index kvality ovzduší IKO se stanoví z ročních (k_r), 24-hodinových (k_d) nebo krátkodobých koncentrací (k_max).

I. Látky zahrnuté do výpočtu
Do výpočtu IKO lze zahrnout všechny sledované látky u nichž je stanoven vztah zohledňující možný dopad na zdravotní stav obyvatel vyjádřený formou:
– přípustné 24 hod. koncentrace nebo imisního limitu – IH_d
– přípustné krátkodobé 30 min. koncentrace nebo imisního limitu – IH_max
– přípustné roční koncentrace nebo imisního limitu – IH_r

II. Při souběžném hodnocení polétavého prachu a oxidu siřičitého nutno zahrnout jako další látky člen SYNERGIE – (SNG_p+s) obou látek vyjádřený jako součet naměřených koncentrací obou látek lomený přípustnou koncentrací jedné z nich (při rozdílných imisních limitech se bere imisní limit o nižší hodnotě).

Od roku 1997 je do výpočtu zahrnuto rozdělení frakcí polétavého prachu – tj. PM₁₀ a TSP. Potom plati pro výpočet synergie nasledující vzorce:

Pokud v oblasti není měřena frakce PM₁₀ IZmax(d,r)-SO2 + IZmax(d,r)TSP

SNGp+s = (vzorec la) IHmax(d,r)

Pokud v oblasti není měřena frakce TSP IZmax(d,r)-SO2 +IZmax(d,r)PMl0

SNGp+s = (vzorec lb) IHmax(d,r)

Pokud jsou v oblasti měřeny obě frakce :

SNG(p+s) =

IZSO2+IZTSP IZSO2 + IZPMl0

IH menší IH menší

III. Výpočet odhadu množství sekundárních oxidantů
Kalkulační odhad množství sekundárních oxidantů v ovzduší spočtený na základě znalosti koncentrace sumy oxidu dusíku a znalosti intenzity slunečního svitu. Pokud tyto údaje nejsou k dispozici vypočet neprovádíme.
Pokud předpokládáme molární podíly spolureagujících složek (NOx a uhlovodíku) v reakci tvorby sekundárních oxidantů za sobě rovné v poměru l/l, pokud předpokládáme průměrný koeficient konverze K_kon (charakterizující rychlost chemických reakcí) o průměrné hodnotě 0.0006 a známe hodnotu intenzity slunečního záření SZ [v cal/cm2.den] pak lze použít vzorec :

Sox = (Kkon) * (SZ) * (kd-NOx) (vzorec 2)*

*A combined pollution index for measured total air pollution, L.R.Babcock, Jr., J.A.P.C.A. 20(l0),PP. 653-659, (l970)

Určujícím faktorem při tvorbě sekundárních oxidantů je množství oxidu dusíku (relace NO /NO2 se zanedbává) a hodnota intenzity slunečního záření.
Pro výpočet koncentrace sekundárních oxidantů lze používat bud‘ průměrnou hodnotu slunečního záření pro území České republiky nebo přímo naměřenou hodnotu.

IV. Postup výpočtu indexu kvality ovzduší (platí pro všechny definované eventuality)

a.) Nejprve podle vzorce :

kl kn

n=l( ,…, )

Kl Kn

Y = (vzorec 3)

(kde k_n je namerena nebo odvozena hodnota koncentrace n-te latky zahrnute do vypoctu, kde K_n je hodnota pripustne koncentrace (imisniho limitu) n-te zahrnute latky (IH_d, IH_max, IH_r), kde se bere suma od l do N, kde N je pocet zahrnutych latek)
Výše uvedeným postupem spočteme hodnotu Y.

b.) Výsledná hodnota indexu je definována nespojitě, pro určení definovaných úrovní IKO se používají nasledující lineární nespojité funkce :

pro hodnotu Y < l je funkce definována vzorcem Yl = (vzorec 3) * 3 (vzorec 4)
pro hodnotu Y < 2 a Y l

Y2 = (vzorec 3) + 2 (vzorec 5)

pro hodnotu Y < 5 a Y 2

Y3 = ((vzorec 3) + l0) / 3 (vzorec 6)

pro hodnotu Y 5

Y4 = ((vzorec 3) + 20) / 5 (vzorec 7)

V. Převod spočtené hodnoty IKO do slovniho vyjádření (přiřazení jednotlivých hladin IKO a definice barevné škály pro barevné znazorneni)

1. Pokud hodnota Y_n leži v intervalu <0 ; l) pak těmto hodnotám IKO přidelíme hodnotu JEDNA – tj. první úroveň IKO se slovním popisem ČISTÉ OVZDUŠí – variabilní název ZDRAVÍ PŘÍZNIVÉ OVZDUŠÍ.
V barevné škále přísluší této úrovni z definice svěží zelená barva (v ideálním případě travní zeleň).

2. Pokud hodnota Y_n leží v intervalu <l ; 2) pak těmto hodnotám IKO přidelíme hodnotu DVA – druhá úroveň IKO se slovním popisem VYHOVUJÍCÍ OVZDUŠÍ – ZDRAVÉ OVZDUŠÍ.
V barevné škále přísluší této úrovni z definice matná zelená barva se žlutým nádechem.

3. Pokud hodnota Y_n leží v intervalu <2 ; 3) pak těmto hodnotám IKO přidelíme hodnotu TŘI – třetí úroveň IKO se slovním popisem MÍRNĚ ZNEČIŠTĚNÉ OVZDUŠÍ – ZDRAVOTNĚ PŘIJATELNÉ OVZDUŠÍ.
V barevné škále přísluší této úrovni z definice matně žlutá barva.

4. Pokud hodnota Y_n leží v intervalu <3 ; 4) pak těmto hodnotám IKO přidelíme hodnotu ČTYŘI – čtvrtá úroveň IKO se slovním popisem ZNEČIŠTĚNÉ OVZDUŠÍ – OVZDUŠÍ OHROŽUJÍCÍ CITLIVÉ OSOBY.
V barevné škále přísluší této úrovni z definice matná okrová barva.

5. Pokud hodnota Y_n leží v intervalu <4 ; 5) pak těmto hodnotám IKO přidelíme hodnotu PĚT – pátá úroveň IKO se slovním popisem SILNĚ ZNEČIŠTĚNÉ OVZDUŠÍ – OVZDUŠÍ OHROŽUJÍCÍ CELOU POPULACI.
V barevné škále přísluší této úrovni z definice matně červená barva.

6. Pokud hodnota Y_n leží v intervalu <5 ; 6) pak těmto hodnotám IKO přidelíme hodnotu ŠEST – šestá uroveň IKO se slovním popisem OVZDUŠÍ ZDRAVÍ ŠKODLIVÉ – VELMI SILNĚ ZNEČIŠTĚNÉ OVZDUŠÍ.
V barevné škále přísluší této úrovni z definice jasná karmínová barva.

VI. Zásady při uvádění hodnot IKO, při jejich srovnávání a při hodnocení dlouhodobých sledů kalkulovaných hodnot.

1. Při uvádění kalkulované hodnoty IKO je nutno vždy uvést:
– z jakých časových intervalů je počítán
– jaké jsou zahrnuté látky
– IKO uvádět vždy na 4 platné číslice (na tři desetinná místa)
2. Doporučuje se uvádět jmenovitě látku s nejvyšší hodnotou parametru (IZ nebo IO / IH), kde IZ nebo IO je naměřená či odvozená koncentrace n-te latky a IH je jeji imisni limit.
3. Pokud hodnoty IKO nejsou součástí většího celku (kde by bylo vše náležitě vysvětleno) doporučený způsob prezentace IKO například zní:

IKO = 2.452 ( T_max; SO₂-NO_x-CO-O₃-PM-10; SO₂ = 5.23)

(kde 2.452 je spočtená hodnota IKO, T_max udává hodnocený interval, nasledují zahrnuté látky (kde není zapotřebí uvádět synergii polétavého prachu a oxidu siričitého, tu je nutno zahrnout vždy pokud jsou obě látky sledovány) a látka s nejvyšši hodnotou vztahu (IZ nebo IO/ IH), kde IZ nebo IO je naměřená či odvozená koncentrace n-té látky a IH je její imisní limit.)

VII. Základními údaji IKO při hodnocení časových závislostí jsou hodnoty:

JKO_max– spočtený z IZ_max a IH_max (norma a naměřená koncentrace podle definic v příslušné vyhlášce či zákonu)

JKO_d – spočtený z IZ_d a IH_d (norma a naměřená koncentrace podle definic v příslušné vyhlášce či zákonu)

JKO_r – spočtený z IZ_r a IH_r (norma a naměřená koncentrace podle definic v příslušné vyhlášce či zákonu)

Vypočtené hodnoty IKO_(d,r,max) NELZE používat běžnými matematickými způsoby pro výpočet průměrných měsíčních, týdenních či jiných hodnot charakterizujících časová období. Jednotlivé indexy hodnotící různé časové intervaly jsou vzájemně nepřevoditelné a nelze počítat hodnoty indexu delších časových intervalů z hodnot indexu nižšího časového intervalu.
Tj. nelze:
počítat roční a denní index jako průměr 30ti minutových IKO
počítat roční index jako půuměr 30ti minutových IKO či 24 hodinového IKO