Požáry a přízemní ozon: jak kouř ovlivňuje ovzduší a zdraví
Požáry, ať už přírodní nebo způsobené lidskou činností, nejsou jen zdrojem viditelného kouře a popela, ale také celé řady neviditelných a zdraví škodlivých látek. Do ovzduší se uvolňují plyny a aerosoly, které mohou dráždit dýchací cesty, zhoršovat kvalitu vzduchu a při dlouhodobé expozici představovat vážné zdravotní riziko. Zvláštní pozornost si zaslouží tvorba přízemního ozonu – plynu, který se přirozeně vyskytuje ve vyšších vrstvách atmosféry a chrání nás před ultrafialovým zářením (především před UV-C a UV-B), avšak u zemského povrchu má zcela opačný efekt: působí jako škodlivina, negativně ovlivňuje lidské zdraví, ekosystémy i zemědělskou produkci. Tento problém se letos projevil obzvlášť výrazně v souvislosti s rozsáhlými a intenzivními požáry v Kanadě a v oblasti Středomoří, především v Portugalsku a Španělsku, odkud se znečištění šířilo i do dalších regionů. V dnešním článku si přiblížíme, které plyny a částice se při požárech do atmosféry dostávají, a také jak dochází ke vzniku přízemního ozonu.
Obr. 1 Situace nad Evropou 9. 6. 2025, kdy se aerosolové částice z kanadských požárů vyjádřené pomocí UV aerosol index šířily až do Evropy (vpravo) a spolu s nimi i oxid uhelnatý (CO). Zpracování: Programovací jazyk R, zdroj: browser.dataspace.copernicus.eu
Při hoření biomasy, v našem případě především tedy lesních porostů, se do ovzduší dostává směs plynů a částic, jejichž složení závisí na druhu paliva, intenzitě a podmínkách hoření. Primárně vzniká oxid uhelnatý (CO), oxid uhličitý (CO2) a různé uhlovodíky, z nichž mnohé jsou těkavé organické látky (VOC). Společně s oxidy dusíku (NOX), které se rovněž uvolňují během požárů, představují právě VOC a NOX klíčovou kombinaci pro následnou tvorbu přízemního ozonu. Kromě těchto plynů jsou významnou složkou kouře také jemné prachové částice (PM2.5 a PM10), které pronikají hluboko do dýchacího systému a zvyšují riziko především respiračních onemocnění. Dále se mohou uvolňovat i toxické látky, například formaldehyd, benzen nebo polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH z anglického polyaromatic hydrocarbons), které mají prokazatelně karcinogenní účinky (např. benzo[a]pyren).
Obr. 2 Koncentrace PM2.5 19. 8. 2025 v 17:00 UTC nad Pyrenejským poloostrovem při požárech ve Španělsku a Portugalsku, zdroj: ventusky.com
Přízemní ozon, který má negativní účinky na zdraví a životní prostředí, nevzniká přímo spalováním biomasy. U běžných požárů se molekuly kyslíku (O2) u zemského povrchu nerozpadají – k tomu je potřeba velmi intenzivní sluneční záření, které dopadá spíše ve stratosféře. Místo toho se ozon tvoří fotochemicky: klíčovou roli hrají oxidy dusíku (NOX) a těkavé organické látky (VOC), které se uvolňují při hoření. Sluneční světlo rozkládá molekuly NO₂ na NO a volný atom kyslíku, který se následně váže na O2 a vytváří O3. Tento proces vysvětluje i výrazný denní cyklus přízemního ozonu – během dne, kdy je dostatek světla, koncentrace ozonu stoupají a odpoledne kulminují, zatímco v noci se tvorba zastavuje a koncentrace klesají.
Obr. 3 Koncentrace přízemního ozonu 19. 8. 2025 v 17:00 UTC nad Pyrenejským poloostrovem při požárech ve Španělsku a Portugalsku, zdroj: ventusky.com
Existují však i výjimečné situace, kdy k rozkladu O2 na atomy dochází přímo u zemského povrchu. Typickým příkladem jsou blesky, jejichž extrémně vysoká teplota a krátkodobá energie dokážou štěpit molekuly kyslíku na jednotlivé atomy, které se pak spojují s O2 a vzniká ozon. V tomto případě může ozon vznikat i bez přítomnosti VOC, přičemž blesky tak představují přírodní, i když menší, zdroj přízemního ozonu. Celkově však u požárů hraje hlavní roli klasický fotochemický mechanismus přes NOX a VOC, přičemž vysoké teploty požáru mohou proces urychlit jen nepřímo – tím, že zvyšují množství uvolněných reaktivních látek a rychlost chemických reakcí.
Při porovnání Obr. 2 a 3 je zřejmé, že O3 vzniká při požárech až jako sekundární polutant, což znamená, že se netvoří přímo v místě spalování, ale až následnými fotochemickými reakcemi v atmosféře. Kouř z požáru obsahuje VOC a NOX, které jsou prekurzory ozonu, avšak hustý kouř často omezuje sluneční záření, a tím zpomaluje fotochemické reakce potřebné k tvorbě ozonu. Teprve po transportu těchto látek větrem a při dostatku UV záření dochází k oxidaci VOC a NOX a následnému vzniku ozonu. Proto maxima koncentrací O3 bývají pozorována několik kilometrů až desítek kilometrů od samotného požáru, zatímco přímo nad ohniskem je jeho tvorba omezená. Tento mechanismus ukazuje, že ozon není primární složkou kouře, ale vzniká sekundárně v atmosféře.
Rozsah požárů a samotné šíření požárů lze monitorovat také pomocí satelitních pozorování. Obr. 4 a 5 ukazují místa, kde se požáry na Pyrenejském poloostrově vyskytovaly.
Obr. 4 RGB (12,8,4) produkt ze satelitu Sentinel 2 zachycující západní Španělsko (uprostřed vodní nádrž Gabriel y Galán) ze dne 1. 7. 2025 a 20. 8. 2025. Porovnání ukazuje rozsah spálené plochy (červeně). Vpravo je patrný také stále aktivní požár, zdroj: browser.dataspace.copernicus.eu
Ozon vzniklý z požárů se může šířit desítky až stovky kilometrů od místa vzniku, záleží na rychlosti větru, stabilitě atmosféry a intenzitě slunečního záření. Čím silnější transport větrem a vyšší insolace, tím rychleji a dále se O3 dostává od zdroje. V praxi to znamená, že vysoké koncentrace ozonu často pozorujeme několik až desítky kilometrů od samotného požáru, nikoli přímo nad ním.
Obr. 5 RGB (12,8,4) produkt ze satelitu Sentinel 2 zachycující severní Portugalsko a severozápadní Španělsko ze 16. 8. 2025. Rozsah spálené plochy je zobrazen červeně, zdroj: browser.dataspace.copernicus.eu
Požáry představují významný zdroj znečištění ovzduší nejen kvůli viditelnému kouři a částicím, ale také díky uvolňování VOC a NOX, které mohou vést ke vzniku přízemního ozonu. Ten, ačkoliv vzniká sekundárně až po transportu reaktivních látek, má významný dopad na lidské zdraví, ekosystémy i zemědělskou produkci. Situace v Evropě a Severní Americe ukazuje, že účinky požárů mohou být regionálně i kontinentálně rozšířené. S ohledem na častější a intenzivnější požáry v důsledku klimatických změn je důležité sledovat kvalitu ovzduší.
Obr. 1 Situace nad Evropou 9. 6. 2025, kdy se aerosolové částice z kanadských požárů vyjádřené pomocí UV aerosol index šířily až do Evropy (vpravo) a spolu s nimi i oxid uhelnatý (CO). Zpracování: Programovací jazyk R, zdroj: browser.dataspace.copernicus.eu
Při hoření biomasy, v našem případě především tedy lesních porostů, se do ovzduší dostává směs plynů a částic, jejichž složení závisí na druhu paliva, intenzitě a podmínkách hoření. Primárně vzniká oxid uhelnatý (CO), oxid uhličitý (CO2) a různé uhlovodíky, z nichž mnohé jsou těkavé organické látky (VOC). Společně s oxidy dusíku (NOX), které se rovněž uvolňují během požárů, představují právě VOC a NOX klíčovou kombinaci pro následnou tvorbu přízemního ozonu. Kromě těchto plynů jsou významnou složkou kouře také jemné prachové částice (PM2.5 a PM10), které pronikají hluboko do dýchacího systému a zvyšují riziko především respiračních onemocnění. Dále se mohou uvolňovat i toxické látky, například formaldehyd, benzen nebo polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH z anglického polyaromatic hydrocarbons), které mají prokazatelně karcinogenní účinky (např. benzo[a]pyren).
Obr. 2 Koncentrace PM2.5 19. 8. 2025 v 17:00 UTC nad Pyrenejským poloostrovem při požárech ve Španělsku a Portugalsku, zdroj: ventusky.com
Přízemní ozon, který má negativní účinky na zdraví a životní prostředí, nevzniká přímo spalováním biomasy. U běžných požárů se molekuly kyslíku (O2) u zemského povrchu nerozpadají – k tomu je potřeba velmi intenzivní sluneční záření, které dopadá spíše ve stratosféře. Místo toho se ozon tvoří fotochemicky: klíčovou roli hrají oxidy dusíku (NOX) a těkavé organické látky (VOC), které se uvolňují při hoření. Sluneční světlo rozkládá molekuly NO₂ na NO a volný atom kyslíku, který se následně váže na O2 a vytváří O3. Tento proces vysvětluje i výrazný denní cyklus přízemního ozonu – během dne, kdy je dostatek světla, koncentrace ozonu stoupají a odpoledne kulminují, zatímco v noci se tvorba zastavuje a koncentrace klesají.
Obr. 3 Koncentrace přízemního ozonu 19. 8. 2025 v 17:00 UTC nad Pyrenejským poloostrovem při požárech ve Španělsku a Portugalsku, zdroj: ventusky.com
Existují však i výjimečné situace, kdy k rozkladu O2 na atomy dochází přímo u zemského povrchu. Typickým příkladem jsou blesky, jejichž extrémně vysoká teplota a krátkodobá energie dokážou štěpit molekuly kyslíku na jednotlivé atomy, které se pak spojují s O2 a vzniká ozon. V tomto případě může ozon vznikat i bez přítomnosti VOC, přičemž blesky tak představují přírodní, i když menší, zdroj přízemního ozonu. Celkově však u požárů hraje hlavní roli klasický fotochemický mechanismus přes NOX a VOC, přičemž vysoké teploty požáru mohou proces urychlit jen nepřímo – tím, že zvyšují množství uvolněných reaktivních látek a rychlost chemických reakcí.
Při porovnání Obr. 2 a 3 je zřejmé, že O3 vzniká při požárech až jako sekundární polutant, což znamená, že se netvoří přímo v místě spalování, ale až následnými fotochemickými reakcemi v atmosféře. Kouř z požáru obsahuje VOC a NOX, které jsou prekurzory ozonu, avšak hustý kouř často omezuje sluneční záření, a tím zpomaluje fotochemické reakce potřebné k tvorbě ozonu. Teprve po transportu těchto látek větrem a při dostatku UV záření dochází k oxidaci VOC a NOX a následnému vzniku ozonu. Proto maxima koncentrací O3 bývají pozorována několik kilometrů až desítek kilometrů od samotného požáru, zatímco přímo nad ohniskem je jeho tvorba omezená. Tento mechanismus ukazuje, že ozon není primární složkou kouře, ale vzniká sekundárně v atmosféře.
Rozsah požárů a samotné šíření požárů lze monitorovat také pomocí satelitních pozorování. Obr. 4 a 5 ukazují místa, kde se požáry na Pyrenejském poloostrově vyskytovaly.
Obr. 4 RGB (12,8,4) produkt ze satelitu Sentinel 2 zachycující západní Španělsko (uprostřed vodní nádrž Gabriel y Galán) ze dne 1. 7. 2025 a 20. 8. 2025. Porovnání ukazuje rozsah spálené plochy (červeně). Vpravo je patrný také stále aktivní požár, zdroj: browser.dataspace.copernicus.eu
Ozon vzniklý z požárů se může šířit desítky až stovky kilometrů od místa vzniku, záleží na rychlosti větru, stabilitě atmosféry a intenzitě slunečního záření. Čím silnější transport větrem a vyšší insolace, tím rychleji a dále se O3 dostává od zdroje. V praxi to znamená, že vysoké koncentrace ozonu často pozorujeme několik až desítky kilometrů od samotného požáru, nikoli přímo nad ním.
Obr. 5 RGB (12,8,4) produkt ze satelitu Sentinel 2 zachycující severní Portugalsko a severozápadní Španělsko ze 16. 8. 2025. Rozsah spálené plochy je zobrazen červeně, zdroj: browser.dataspace.copernicus.eu
Požáry představují významný zdroj znečištění ovzduší nejen kvůli viditelnému kouři a částicím, ale také díky uvolňování VOC a NOX, které mohou vést ke vzniku přízemního ozonu. Ten, ačkoliv vzniká sekundárně až po transportu reaktivních látek, má významný dopad na lidské zdraví, ekosystémy i zemědělskou produkci. Situace v Evropě a Severní Americe ukazuje, že účinky požárů mohou být regionálně i kontinentálně rozšířené. S ohledem na častější a intenzivnější požáry v důsledku klimatických změn je důležité sledovat kvalitu ovzduší.
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
