Emise a zdravotní rizika Polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) při manipulaci s asfalty

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) tvoří skupinu více než sta látek, které se skládají pouze z uhlíku a vodíku ve formě benzenových jader. Molekula PAH musí obsahovat více než dvě jádra. Čisté sloučeniny PAH jsou bílé nebo nažloutlé krystalické pevné látky. PAH jsou běžnou součástí životního prostředí a patří mezi nejběžnější polutanty.

Vznik a zdroje PAH

Až na výjimky se PAH cíleně nevyrábí. Jsou však součástí řady průmyslových produktů, jako je nafta nebo asfalt. Přirozeně vznikají při spalování jakékoliv organické hmoty, například v dopravě, elektrárnách, průmyslu, při kouření cigaret a dalších procesech. Typicky se tyto látky uvolňují při nedokonalém spalovacím procesu. Do prostředí se tedy dostávají zejména při výrobě energie, spalování odpadů, ze silniční dopravy, při krakování ropy, při výrobě hliníku, z metalurgických procesů, při výrobě koksu, asfaltu, při výrobě cementu, z rafinerií, krematorií a z požárů. Ve všech případech, kdy pozorujeme vznik sazí a tmavého kouře, vznikají velká množství PAH. Mezi přirozené zdroje PAH v prostředí řadíme především vulkanickou činnost a požáry. Podle některých studií představují PAH významný podíl veškerého uhlíku přítomného ve Vesmíru.

Historické zdroje PAH v silniční infrastruktuře

Dopravní infrastruktura má dlouhý a složitý vývoj. Nejvýznamnější pokrok v technologiích pro konstrukční vrstvy vozovek byl zaznamenán na přelomu 19. a 20. století s počátkem novodobého využívání přírodních asfaltů a uměle získaných dehtů z černého uhlí jakožto pyrolytických zbytků z výroby koksu nebo svítiplynu. Dehty nebo různé směsi dehtu s asfaltem byly hojně používány jako pojiva pro různorodé technologie stmelených vrstev vozovek. Byly využívány pro studené emulzní vrstvy, prolévané vrstvy PM (penetrační makadam) a za horka vyráběné obalované směsi. Problémem je však skutečnost, že našim předkům nebyly známy negativní účinky látek na lidské zdraví a životní prostředí, byť o existenci PAU věděli. Právě technologie v konstrukčních stmelených vrstvách vyvinuté na přelomu 19. a 20. století s masivním rozvojem ve 30. letech 20. století a zejména po 2. světové válce až do konce 80 let, jsou největším problémem, který se dá dnes označit jako významná ekologická zátěž z minulosti. Dehtová či směsná asfalto-dehtová pojiva jsou nejvýznamnějším zdrojem kontaminace PAU v současnosti ve vozovkách pozemních komunikací.

Současné sekundární zdroje kontaminace PAH

Jako sekundární a novodobou kontaminaci lze identifikovat například kontaminaci z pneumatik (rozpad gumy pneumatik vlivem otěru o povrch vozovky). Sledování obsahu PAU v pneumatikách se až téměř do současnosti neřešilo u pneumatik vyráběných v EU, a lze předpokládat, že se stále neřeší u mimoevropských, zejména některých asijských výrobců. Kontaminace PAU v pneumatikách vzniká zejména díky aditivům použitých při jejich výrobě. Dalším významným zdrojem sekundární novodobé kontaminace jsou ropné látky, a to zplodiny ze spalování ropných pohonných hmot a obecně úkapy pohonných hmot či olejů při provozu vozidel. Rovněž tak k sekundární kontaminaci mohlo dojít z různých, v minulosti používaných postřiků v AC souvrství, které mohly obsahovat různé příměsi, například z recyklovaných olejů či různých speciálních výrobních přísad. K sekundární povrchové kontaminaci PAU rovněž dochází v oblastech, kde jsou spalována fosilní paliva, tedy v průmyslových oblastech, ale i v intravilánech měst a obcí. Zplodiny ze spalování dlouhodobě v malém množství kontaminují povrch okolního území, a tedy nejen samotný kryt vozovky, ale samozřejmě i všechny okolní plochy, tedy lesy, louky a pole.

Vliv PAH na životní prostředí a zdraví

PAH se vyskytují prakticky ve všech složkách životního prostředí, v oblastech průmyslových i venkovských. V atmosféře mohou existovat v plynné i v pevné fázi. Poločas rozpadu plynných PAH je zpravidla kratší než jeden den. Navázané na pevné částice klesají PAH zpět na zem. V půdě je většina PAH jen málo pohyblivých, u některých PAH převládá zpětný odpar do ovzduší. Ve vodě dochází k postupné vazbě na sedimenty. PAH jsou v jen velmi málo rozpustné ve vodě, ale podléhají přirozené degradaci a rozpadu na mikročástice, které jsou pak vlivem změny vodního režimu schopny migrovat nejen do spodních částí konstrukčních vrstev, ale často vlivem vzlínání při plné saturaci v období bohatých na srážky i do vrstev nad nimi ležících. Dochází tak k sekundární kontaminaci okolních vrstev. Některé PAH mají vysoký bioakumulační potenciál.

Čtěte také: proč jsou minerály klíčové pro život

Zdravotní rizika expozice PAH

Člověk může být PAH vystaven vdechnutím, pozřením i kožním kontaktem. Při expozici dochází k podráždění kůže a očí. PAH poškozují ledvinovou a jaterní tkáň. Řada PAH je řazena mezi lidské karcinogeny (rakovina plic, trávicího traktu nebo kůže). Studie na zvířatech prokázaly vliv na snížení plodnosti a vývojové vady potomků. K nejzávažnějším vlivům PAH patří jejich karcinogenita. Rakovinotvornost PAH na člověka byla prokázána u cigaretového kouře či sazí. Nejznámější z kancerogenních PAH je benzo(a)pyren, u kterého byl objasněn i mechanismus, kterým přímo poškozuje genetickou informaci buněk. Benzo(a)pyren je spolu s ostatními PAH přítomen v kouři ze spalování uhlí, dřeva, ve výfukových plynech a v cigaretovém kouři. PAH jsou zde přítomny ve formě velmi jemných částic, které pronikají při vdechnutí až do plicních sklípků, kde se zachycují. Přítomnost PAH je hlavní příčinou vzniku rakoviny plic. PAH přijaté s potravou působí rakovinu zažívacího traktu a v případě kožního kontaktu rakovinu kůže. Karcinogenita PAH stoupá se vzrůstajícím počtem jader, až dosáhne maxima pro uhlovodíky s pěti kondenzovanými benzenovými jádry, pak opět klesá.

Rizika při manipulaci s horkým asfaltem

Asfalt je bezpečná látka, jež v horkém stavu představuje nebezpečný materiál, který může při nesprávném zacházení způsobit těžké popáleniny. Silniční stavební asfalty včetně polymerem modifikovaných asfaltů se dodávají a skladují při teplotách do 200 °C, průmyslové asfalty se zpracovávají dokonce při teplotě do 230 °C. Při manipulaci, překládce a transportu asfaltů proto vždy hrozí určitá potenciální rizika a nebezpečí. K hlavním rizikům a nebezpečím při zacházení s horkými asfalty patří těžké popáleniny (až do 3. stupně), vznik požáru a exploze přehřátého asfaltu, stejně jako přetečení nádrže v důsledku vniknutí vody. V nádržích s asfaltem se mohou navíc vytvořit a následně vznítit pyroforní, tj. samozápalné usazeniny. Dokonce i kontakt s nepatrným množstvím vody způsobuje u vtékajícího horkého asfaltu nebezpečné reakce. Voda se totiž okamžitě promění ve vodní páru a její objem se přitom zvětší až na 1 700násobek! Horký asfalt v tomto případě eruptivně a nekontrolovatelně velmi vysokou rychlostí uniká skrze napouštěcí otvor zpátky ven. H2S je toxický a hořlavý plyn, který je těžší než vzduch a může se hromadit v uzavřených prostorech. Při otevírání nádrže, vstupní šachty či poklopu skladovacích nádrží nebo autocisteren může dojít k výbuchu. Exploze hrozí také při uvolňování tlaku ventilačních otvorů a ventilů nebo během inspekce či čištění prázdných nádrží.

Legislativní rámec a limity

Pro účely sledování v Integrovaném registru znečišťování se PAH měří jako benzo(a)pyren, benzo(b)fluoranthen, benzo(k)fluoranthen a indeno(1,2,3-cd)pyren. V roce 2013 byly nahlášeny úniky PAH ve všech možných přenosech. S více než 12 nahlášenými tunami PAH uniklými do ovzduší byla v roce 2013 v České republice největším znečišťovatelem společnost SYNTHOS Kralupy, a.s. V zimě jsou koncentrace PAH v ovzduší několikanásobně vyšší než v létě. PAH v plynné fázi začínají od teploty cca 150 °C kondenzovat na prachové částice, a proto je vysoké procento vzdušných PAH vázáno na prach. Výsledky monitoringu z roku 2004 ukázaly, že ve většině sledovaných měst byl překročen stanovený limit pro benzo(a)pyren. Obsah benzo(a)pyrenu v půdách se běžně pohybuje v hodnotách 10 - 1000 ng/g.

Klasifikace karcinogenity PAH (IARC)

  • 2A - pravděpodobně karcinogenní pro lidi: benz(a)antracen, benzo(a)pyren, dibenz(ah)antracen
  • 2B - možná karcinogenní pro lidi: benzo(b)fluoranten, benzo(j)fluoranten, benzo(k)fluoranten, dibenzo(ae)pyren, dibenzo(ah)pyren, dibenzo(ai)pyren, dibenzo(al)pyren, indeno(123cd)pyren, 5-metylchrysen
  • 3 - neklasifikovatelné jako lidský karcinogen: IARC v této skupině uvádí dalších 20 sloučenin

Protože karcinogenita jednotlivých látek je různá, byl pro jednotlivé látky vyvinut systém toxických ekvivalentních faktorů (TEFs). Tyto hodnoty ukazují karcinogenní potenciál látky vztažený k benzo(a)pyrenu. Podle závěrů Vědeckého výboru pro potraviny (SCF) však tento systém vede k podcenění rizika.

Česká legislativa a limity

PAH jsou podle Přílohy č. 1 vyhlášky č. 356/2002 Sb. zařazeny do skupiny 3 mezi persistentní organické látky (POPs). Uvedena je jednak suma PAH, jednak deset látek, mezi které patří fluoranthen, pyren, chrysen, benzo(b)fluoranthen, benzo(k)fluoranthen, benzo(a)pyren, benzo(ghi)perylen, indeno(1,2,3-c,d)pyren, benz(a)antracen a dibenz(a)antracen. Platí obecný emisní limit 0,2 mg/m3 pro celkovou hmotnostní koncentraci těchto látek. Podle Přílohy č. 1 k nařízení vlády č. 350/2002 Sb. je stanoven limit pro PAH vyjádřených jako benzo(a)pyren ve výši 1 ng/m3.

Čtěte také: Jak minerály ovlivňují kosti

Limitní hodnoty pro PAH v různých médiích:

  • Pitná voda: 0,1 µg/l nejvyšší mezní hodnota (NMH) pro PAH (vyhláška č. 252/2004 Sb.). Limitní hodnota se vztahuje na součet kvantitativně stanovených následujících specifických látek: benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, benzo[ghi]perylen, indeno[1,2,3-cd]pyren.
  • Zemědělská půda: Vyhláška 153/2016 Sb. stanoví tzv. preventivní limity rizikových látek a prvků.
  • Skládky inertního odpadu: Vyhláška MŽP č. 294/2005 Sb. stanovuje v příloze č. 4 limit pro sumu PAU ve výši 80 mg/kg suš.
  • Odpady využívané na povrchu terénu: Vyhláška MŽP č. 294/2005 Sb. stanovuje v příloze č. 10 požadavek na obsah PAU ve výši 6 mg/kg suš.
  • Potraviny: Limity pro PAH v potravinách jsou uvedeny v příloze č. 2 vyhlášky č. 53/2002 Sb.
  • Pneumatiky: Od 1. ledna 2010 se na evropský trh nesmí dodávat pneumatiky, které byly vyrobeny s použitím olejů s vysokým obsahem PAH, a je omezeno používat i takovéto plnící oleje (usnesení Rady ze 17.10.2005).

Integrovaný registr znečišťování (NV č. 368/2003 Sb.): ohlašovací prahy v kg/rok pro emise do vzduchu = 50, pro emise do vody = 5, pro emise do půdy = 5 a pro přenosy mimo provozovnu = 50.

S ohledem na nejednoznačnost a jistý nepořádek v předpisové základně byla v roce 2019 vydána první legislativa, která se specificky zabývá PAU v asfaltových vrstvách vozovek. Resortní předpisy MD ČR již řadu let rovněž řeší problematiku PAU, a to v TP 105, TP 150 a částečně i TP 210. Aktuálně s platností k 1. 10. 2023 byla novelizována vyhláška 130/2019 Sb. a nahrazena vyhláškou 283/2023 Sb. Novela vyhlášky byla iniciována na základě čtyřleté účinnosti tohoto předpisu a nově nabytými zkušenostmi z projektové přípravy a realizace staveb. Bylo nezbytné do vyhlášky zahrnout i nejproblematičtější historickou vrstvu, a to PM - penetrační makadam se shodnými principy posuzování jako AC vrstvy. S ohledem na nehomogenitu konstrukčního složení vozovek bylo rovněž nutné zpřísnit kritéria pro odběr vzorků.

Vyhláška MŽP 283/2023 Sb., do loňského roku vyhláška MŽP 130/2019 Sb., klasifikují asfaltové materiály dle obsahu sumy PAU do čtyř tříd ZAS-T1 až ZAS-T4. V nové vyhlášce 283/2023 Sb. se předpokládá, že u materiálů třídy ZAS-T3 a ZAS-T4 se následně budou provádět analýzy výluhu těchto vzorků dle tabulky 2.1 této vyhlášky, která je svým rozsahem i limitními hodnotami totožná jako tabulka 10.1 třída IIa vyhlášky 273/2021 Sb.

Technologie zpracování materiálů s nadlimitním obsahem PAU

V kontextu výše uvedených předpisů a zejména pak TP 150 MD ČR byly v minulosti zavedeny technologie pro zpracování materiálů s nadlimitním obsahem PAU. Jednalo se o předpis MD ČR TP 162, následně TP 208 a nyní do normy převedeného předpisu ČSN 73 6147 - Recyklace konstrukčních vrstev vozovek za studena. Primárně se jedná o technologii recyklace za studena na místě, nově pak i dle vyhlášky 283/2023 Sb. s možností výroby směsi v mobilním míchacím centru na zřízené a schválené mezideponii. Recyklace spočívá v principu pasivace PAU přidáním asfaltového pojiva do frézovaného materiálu původních vrstev vozovky, a to obvykle AC, PM a nestmelených podkladních vrstev typu štěrkodrť (ŠD), kalené štěrky (KŠ) atd. Lze tak vyrobit recyklovanou vrstvu s označením RS A. Mnohem více, s ohledem na vyšší parametry a lepší vlastnosti vrstvy se pak používá hydraulicky stmelená recyklovaná vrstva RS CA, kdy pasivace PAU proběhne shodně přidáním asfaltového pojiva (asfaltová emulze nebo pěna), a navíc s přidáním hydraulického pojiva (cement, směsná hydraulická silniční pojiva nebo speciální anorganická pojiva). Nově dle vyhlášky 283/2023 Sb. se nám nabízí možnost pasivace PAU ve vrstvě recyklace při použití speciálního anorganického pojiva, samozřejmě při prokázání pasivace PAU pomocí výluhové zkoušky. Vzniká tak částečně tuhá vrstva s pevnostní charakteristikou ekvivalentu hydraulicky stmelené vrstvy SC C3/4, respektive u RS A v pevnosti SC C 1,5/2,0. Nejčastěji se vrstvy realizují se zrnitostí 0/63 případně 0/45 či 0/32 mm.

Laboratorní analýzy a monitoring

Analýzy PAU provádí v ČR řada laboratoří a některé z nich jsou akreditovány i na měření PAU v asfaltových matricích. Vždy je totiž podstatné, aby laboratoř nejen uměla tyto látky měřit, ale byla schopna je i měřit v tak obtížné matrici jako je asfaltový materiál. V oboru analýz PAU v asfaltových matricích vzniká potřeba porovnání a porovnatelnosti výsledků v analytických laboratořích. Vzhledem k tomu, že asfaltové matrice představují specifický typ vzorků, je třeba, aby laboratoře měly k dispozici porovnávací vzorek se známým obsahem PAU pro účely mezilaboratorního porovnávání.

Čtěte také: jak zajistit koním dostatek minerálů v létě

Zkušenosti s výsledky analýz PAH v asfaltové matrici

Z databáze výsledků naší laboratoře bylo statisticky zpracováno více než 3 000 ks vzorků pro stanovení PAU v asfaltových matricích. Vzorky byly rozčleněny dle jednotlivých vrstev vozovky (obrusná - ACO, ložná - ACL, podkladní - ACP a penetrační makadam - PM) a provedeno porovnání výsledků se zatříděním do jednotlivých tříd vyhlášky 130/2019 Sb. Výsledkem tohoto porovnání je, že pro vzorky z vrstev ACO, ACL a ACP je více než 75 % vzorků zařazeno do třídy ZAS-T1, ostatní třídy odpovídají jednotkám %. Pouze pro penetrační makadam bylo 53 % vzorků zařazeno do třídy ZAS-T4. Vzorky odpovídající zařazení do ZAS-T3 a ZAS-T4 byly poté podrobeny analýzám ve výluhu dle tab. 10.1 výluhová třída IIa vyhlášky 273/2021 Sb. Tato analýza je třeba v případě, že by se daný materiál měl ukládat na skládku jako odpad. Nebo, mohou tyto stejné rozbory porovnané s limity tab. 2.1 vyhlášky 283/2023 Sb. sloužit pro účely posouzení, zda je třeba materiál pasivovat na místě. Kritický ukazatel, u nějž lze předpokládat, že by mohl vykazovat nadlimitní výsledky je sumární ukazatel vyluhovaného organického uhlíku (DOC). Z cca 350 ks provedených výluhů byl jediný, který pro tento ukazatel dosáhl koncentrace 86 mg/l. Z tohoto výsledku vyplývá, že tento materiál by musel být uložen na skládku nebezpečného odpadu (limit pro DOC 100 mg/l) a nikoliv jako všechny ostatní vzorky na skládku ostatního odpadu (limit 80 mg/l).

Doporučení pro bezpečnost při práci s asfalty

Při popáleninách horkým asfaltem se postižená místa zraněné osoby musí nejméně 15 minut držet pod tekoucí studenou vodou. Popáleniny očí je třeba nejméně 5 minut vyplachovat vodou. Vedle správného zacházení s asfaltem má také vybavení osobními ochrannými pracovními prostředky rozhodující význam pro bezpečnost při práci s asfalty. Na některých pracovištích se může požadovat i další ochranné vybavení, jako jsou ochranné brýle, chrániče sluchu či antistatický oděv. Proto je třeba klást důraz na co nejúčinnější bezpečnostní a ochranná opatření a informovat o rizicích a nebezpečí při nakládání s asfalty s cílem zabránit případným nehodám.

Budoucnost recyklace materiálů s PAH

Recyklace materiálů se stane standardní součástí rekonstrukcí a oprav našich vozovek, a to i za cenu, že technologie recyklace či obecně recyklované materiály nemusí být vždy ekonomicky příznivější oproti konvenčním technologiím. Při využívání technologií recyklace omezíme zbytečné drancování omezených přírodních zdrojů a zároveň na maximum využijeme historické konstrukční vrstvy, respektive materiály, které naši předci vyrobili a nám dnes „jen“ nevyhovují s ohledem na své původní vlastnosti či parametry. S tím si však ve většině případů dokážeme poradit a materiály efektivně zpracovat. Samozřejmou výhodou recyklace je omezení vzniku odpadů, což by však mělo být naší esenciální prioritou.

Další velkou výzvou je nedostatečná připravenost či spíše neochota většiny stavebních firem investovat do nejnovějších strojů a zařízení, které jsou specificky určeny pro zpracování či úpravu původních materiálů a následné realizace vrstev recyklace za studena. Důvodem je vysoká nákladnost strojů a zařízení. Absurdně jsou pak ti, kteří to s kvalitou a nejmodernějšími technologiemi pro recyklaci myslí vážně a snaží se být o krok dále, fakticky znevýhodněni před ostatními s ohledem na své vyšší ceny. Navíc reálná praxe výkladu zákona o zadávání veřejných zakázek i přes politické proklamace nedokáže reflektovat a zvýhodnit ty, kteří nabízí na trhu efektivní, moderní a smysluplné technologie oproti ostatním. Aktuálně se stále reálně soutěží jen na cenu.

tags: #latky #pri #paleni #asfaltu #emise #zdravotni

Oblíbené příspěvky: