Prachu by sme sa mali vyhýbať. S tým vo všeobecnej rovine súhlasí v súčasnosti už asi väčšina z nás. Otázkou je, či si to dokážeme uvedomiť aj v tých situáciách, keď je nebezpečenstvo vdychovania malých častíc zo vzduchu najväčšie.
Vzťah ľudí k prachu je v niečom podobný ako k iným škodlivinám. Na informácie o problémoch súvisiacich s prachovou kontamináciou ovzdušia vrátane počtu úmrtí, ktoré sa u nás pripisujú na jej vrub, reagujeme niekedy veľmi úzkostlivo a inokedy ich zasa ignorujeme.
Zdravotné riziká
Problematika zdravotných rizík súvisiacich s vdychovaním prachu je veľmi široká. Rôzne látky v podobe prachu poškodzujú naše zdravie rôznym spôsobom. Vo všeobecnosti však platí, že čím sú prachové častice menšie, tým sú nebezpečnejšie. Súvisí to s tým, že so zmenšovaním ich veľkosti sa znižuje schopnosť nášho organizmu vylúčiť ich. Pod hranicou 100 nanometrov je táto schopnosť už veľmi slabá.
Zároveň sa pri zmenšovaní veľkosti prachových častíc znižuje jednak schopnosť ich usadzovania v dôsledku zemskej gravitácie a tiež sa zvyšuje ich potenciál dostávať sa do vzduchu vzdušným prúdením a putovať aj na veľké vzdialenosti. Platí to aj pri časticiach s vysokou hustotou, ktoré zastupujú najmä rôzne horniny, minerály, niektoré priemyselné exhaláty a mnoho stavebných materiálov. To sú tiež dôvody, prečo k hlavným monitorovaným údajom kvality ovzdušia patrí aj zastúpenie malých častíc. Konkrétne ide o tzv. hodnoty PM 10 a PM 2,5, ktoré hovoria o hmotnostnom zastúpení častíc menších ako 10 alebo 2,5 mikrometra. Redukovať znečistenie vzduchu iba na tieto údaje je však veľkou chybou, pretože z hľadiska ich hmotnostného zastúpenia môžu v mnohých prípadoch predstavovať zanedbateľnú časť prachových častíc.
Neviditeľné dýky
Nebezpečnosť malých častíc spočíva aj v tom, že si ich veľmi neuvedomujeme, pretože sú zväčša voľným okom neviditeľné. Časť z nich však predsa len zaregistrujeme ako vrstvy na kapotách a sklách našich áut a na policiach v našich bytoch.
Analýza veľkosti častíc
Spôsoby vyjadrovania zastúpenia veľkosti častíc v prachu môžu mať tri rôzne podoby. Prvým je početné zastúpenie, ktoré hovorí o tom, aké percentuálne zastúpenie pripadá na častice s určitou veľkosťou. Druhým je ich objemové zastúpenie s podobnou interpretáciou ako v prvom prípade. Tretí spôsob je ich hmotnostné zastúpenie, ktoré sa najčastejšie používa ako hlavná charakteristika znečistenia vzduchu prachovými časticami.
Od použitej metódy analýzy závisí, ktorý zo spôsobov vyjadrenia sa zvolí. Alebo opačne, metóda analýzy sa vyberie na základe toho, akým spôsobom to chceme vyjadriť, resp. čo je pre nás dôležitejšie. Hmotnostné zastúpenie malých prachových častíc je zvyčajne založené na prečerpaní známeho objemu vzduchu cez filtre s určitou veľkosťou pórov a zvážení toho, čo sa na nich zachytilo.
Uvedené charakteristiky prachu sú však iba malou časťou pravdy o veľkosti ich častíc. Tou je plynulá krivka, histogram alebo podrobná tabuľka obsahujúca stovky údajov, ktoré hovoria o tom, aké percentuálne zastúpenie majú častice napríklad s veľkosťou 1 až 2 µm, 2 až 3 µm, 3 až 4 µm atď. Z nich sa dozvieme to, aká je priemerná veľkosť častíc, akú veľkosť majú najčastejšie sa vyskytujúce častice, aké sú najväčšie či najmenšie častice a mnoho iných údajov. Tieto údaje sa získavajú tzv. metódami analýzy veľkosti častíc (ktoré majú oveľa širšie využitie, ako je spomenuté v tomto texte). Chemickou, prípadne inou analýzou jednotlivých veľkostných skupín častíc prachu sa potom vieme lepšie vyjadriť aj k stupňu ich zdravotných rizík.
Okrem veľkosti častíc vplýva na náš organizmus a zdravie aj chemická podstata prachu a s ňou súvisiace fyzikálno-chemické a iné vlastnosti. K nim patrí aj ich tvar. Ten môže zahrnovať častice s oblým povrchom, ale aj častice s ostrými hranami či ostrým zakončením. Keď ich tvoria tvrdé, vo vode nerozpustné látky, môžu byť veľmi nebezpečné. Pravdepodobne by mnohí z nás získali určitý rešpekt pred prachom, keby videli mikroskopické snímky tých miniatúrnych dýk, mečov, ihiel, ihlíc a žiletiek.
Vo všetkých skupinách spomenutých častíc sa nachádzajú nielen prírodné látky, ale aj látky získané ich úpravou či umelé látky vytvorené človekom. Toto rozdelenie však vôbec nie je rovnomerné. Do kategórie látok s ostrým zakončením patria aj rôzne druhy nerozpustných vláknitých materiálov, ako sú napríklad sklené, azbestové či uhlíkové vlákna, prípadne iné anorganické nanorúrky. To je jedna z tienistých stránok mnohých nanomateriálov.
Viazanie škodlivín
Všeobecnou vlastnosťou malých častíc je ich veľký povrch. Myslí sa tým plocha ich povrchu prepočítaná na hmotnostnú jednotku. Tá môže dosahovať úroveň niekoľkých desiatok až stoviek štvorcových metrov na gram, čo je nárast o niekoľko rádov v porovnaní s veľkými časticami.
Priamym dôsledkom toho je, že takmer všetky drobné častice majú veľký potenciál zachytávať na svojom povrchu látky v plynnom alebo kvapalnom skupenstve. Takže nás neohrozujú iba samy svojou podstatou, ale spolu so svojimi hosťami, ktorými môžu byť napríklad zložky výfukových plynov, cigaretového dymu alebo rôzne organické rozpúšťadlá či zložky kozmetických a čistiacich prostriedkov. Tu je potrebné spomenúť, že prach je iba časťou kontaminácie vzduchu malými časticami. Spadá totiž do kategórie ovplyvnenia v krátkodobom horizonte buď veľmi nízka, alebo takmer nulová. Patria k nim častice z priemyselnej a poľnohospodárskej činnosti, priemyselného spaľovania fosílnych palív, povrchovej banskej činnosti a mechanickej úpravy vyťažených hornín či automobilová doprava (sadze vo výfukových plynoch a častice z povrchu pneumatík a vozoviek).
Samozrejme, obdarúva nás nimi v dobrom aj zlom okolitá príroda, s čím zväčša nič nenarobíme. Ide napríklad o častice peľu alebo výtrusov rastlín, baktérií a húb či častice samotných zdrojových mikroorganizmov vrátane plesní.
K náročným problémom patrí obrovský rozsah kontaminácie ovzdušia spaľovaním dreva, uhlia a aj iných horľavých látok v rodinných domoch. Preto je paradoxne v mnohých obciach a malých mestách na Slovensku v zimných mesiacoch výrazne horšie ovzdušie ako vo veľkých mestách. Na tom sa často podpisuje aj zimná inverzia. V dôsledku súčasného zdražovania plynu a elektriny je nádej na zníženie týchto emisií asi v nedohľadne. V tejto súvislosti získalo zvláštnu reputáciu niekdajšie slávne banícke mesto Jelšava, ktoré týmto ukazovateľom už mnohokrát tromflo obrovskú ťažbu a spracovanie magnezitu v neďalekom Lubeníku.
Znižovanie prašnosti
Vnútorné prostredia mnohých výrobných a spracovateľských podnikov sa z pohľadu ich prašnosti za posledné desaťročia výrazne zlepšili. To, čo zažili staršie generácie v druhej polovici minulého storočia v zamestnaní a aj mimo neho, je – našťastie – nenávratne preč. Nie je to len výsledkom vonkajšieho tlaku na zlepšovanie pracovného prostredia, ale aj tým, že prašné prostredie diskvalifikuje mnohé technológie výroby vysokokvalifikovaných produktov. Neplatí to iba o mikroelektronike, optike a optoelektronike, kde dokonca platí, že tie najnáročnejšie výroby bytostne závisia od zvládnutia špeciálnych technológií zbavovania sa prachových častíc na mimoriadne nízku úroveň. To je však už druhý extrém bezprašného pracovného prostredia za cenu, ktorú by sotva niekto z nás chcel zaplatiť. Podobná situácia je vo výrobe farmaceutických produktov.
Iným prípadom je znižovanie prašnosti v rôznych poľnohospodárskych, potravinárskych, textilných, prípadne aj iných podnikoch, kde organické prachové častice môžu vo vzduchu vytvárať explozívne aerosóly, takže udržanie prašnosti pod určitou úrovňou je aj otázkou bezpečnosti.
Text a foto prof. Ing. Karol Jesenák, CSc.
