Čističky vzduchu - důležité informace

Pro zlepšení kvality vzduchu, který v domácnostech dýcháme, se začaly konstruovat různá zařízení a přístroje. Souhrnně se označují jako čističe vzduchu. Někdy se uvádějí i pod výrazy čističky nebo pračky 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.

Chcete mít doma nebo na pracovišti "robota", který v tichosti zničí všechny bakterie a viry v ovzduší?
Řešením je multifunkční čistič a sterilizátor vzduchu s fotokatalyzátorem. Některé čističe vzduchu jako např. přístroje značky Avair totiž obsahují soustavu filtrů a kombinují v sobě několik způsobů jak čistit vzduch.

Čističe vzduchu pracují na rozdílných principech
Na trhu je několik typů čističek vzduchu. Jedna skupina přístrojů zachycuje nečistoty do nádržky s vodou, která slouží zároveň k vlhčení vzduchu odpařováním z hladiny. Jde o tzv. vodní filtry a jejich protiprašná účinnost je 50 až 70 %. Znečištěná voda ve filtru musí být včas vyměňována, neboť se v ní mohou množit bakterie.

Další skupinu tvoří čističe s absorpčním principem čistění vzduchu. Jsou založeny na využití filtru s živočišným uhlím ve spojení s HEPAfiltrem na čištění pylu a prachu. Protiprašná účinnost těchto čističů dosahuje až 99,97 %.

Třetí skupina čističek vzduchu pracuje na fotokatalytickém principu. Podstatou této metody je rozklad chemický emisí do bezpečných komponent (voda, oxid uhličitý) a jejich okyselení na povrchu fotokatalyzátoru pod vlivem ultrafialového záření. Tento princip efektivně ničí toxiny, viry i bakterie. Reakce probíhají v přítomnosti katalyzátoru, např. oxid titanu (TiO2) pod vlivem ultrafialového záření vylučovaného speciální ultrafialovou lampou.

Čtvrtou skupinu tvoří přístroje s elektrostatickým filtrem. Jejich předností je možnost umývání filtrů vodou, čímž se podstatně snižují náklady na provoz. Jejich protiprašná účinnost přesahuje 90 %. Nevýhodou těchto přístrojů je vyšší pořízovací cena.

Další skupina čističek vzduchu využívá sterilizační vlastnosti ozónu. 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.

Poslední skupina čističů vzduchu obsahuje ionizátor. Ionizátory 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.
(Zdroj: ing. Alena Knoblochová - diplomová práce, MZLU Brno - červenec 2004)

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.

Zde jsou uvedeny koncentrace záporných iontů nacházejících se v různých lokalitách.

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

Zdroj: ing. Alena Knoblochová - diplomová práce, MZLU Brno - červenec 2004

Nejdokonalejší filtr pro čistění vzduchu je masivní HEPA systém neboli HEPA filtr (High Efficiency Particularte Air)
Tyto filtry byly vyvinuty v NASA pro ochranu osob před radioaktivními částicemi. Jejich speciální složení zajišťuje nejen jejich účinnost, ale i dlouhou životnost, kde i při jejich úplném naplnění nedojde k úniku kontaminovaných částic. Jejich úžasné schopnosti zaručují takřka 100 %ní filtraci vzduchu neboť z každých 10.000 částic od velikosti 0.3 mikronů propustí pouze 3 částice. Hovoří se tedy o účinnosti 99,97 %. U těchto filtrů je důležitá absorpční plocha, měla by být dostatečně masivní. V přepočtu na 0,1m2 filtru připadá 1 m2 filtrované plochy.

Příklad: místnosti o ploše 25 m2 odpovídá filtrační plocha filtru 2,5m2. HEPA dokáže odfiltrovat ze vzduchu nejen nejjemnější prach, ale i viry, výkaly roztočů, spory plísní, vázané částice kouře a smogu. Zlepší domácí prostředí, snižuje negativní zatížení organismu a ani prach již nebudete muset utírat tak často.

Alergie a její původci
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 níže uvedený graf. 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.

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

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 PM2,5 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 jiné zvířecí chlupy, části jejich výkalů a slin.

Zdroj: ing. Alena Knoblochová - diplomová práce, MZLU Brno - červenec 2004

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 17 komponentů 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.

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 vnitřního prostředí a objektivizaci zdravotních potíží.

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, oxidů síry a dalších plynných zplodin spalování uhlí při vysoké relativní vlhkosti vzduchu a je obvykle doprovázen hustou mlhou. 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.

Zdroj: ing. Alena Knoblochová - diplomová práce, MZLU Brno - červenec 2004