Smog. Konsekwencje zdrowotne zanieczyszczeń powietrza - ebook

ROZDZIAŁ 1 Źródła zanieczyszczeń powietrza. Najważniejsze szkodliwe substancje spotykane w atmosferze Artur Badyda

1.1. WPROWADZENIE

Wśród kluczowych czynników odpowiedzialnych za degradację środowiska naturalnego należy wymienić różnego rodzaju źródła substancji o zróżnicowanych parametrach fizykochemicznych, które wskutek ich emisji do powietrza przyczyniają się do zmian naturalnego składu atmosfery. Czynniki te ogólnie nazywa się zanieczyszczeniami powietrza. Ich negatywny wpływ na niemal wszystkie komponenty środowiska, w tym także na zdrowie i życie człowieka, objawia się w sposób bezpośredni (np. oddziaływanie na organizmy żywe zwierzęce i roślinne czy materiały budowlane) lub pośredni (np. wymywanie zanieczyszczeń do gleb i ich kumulacja w tkankach roślin).

Do najważniejszych źródeł emisji antropogenicznych, kształtujących jakość powietrza na poziomie zarówno lokalnym, regionalnym, jak i w skali globalnej, należą:

• produkcja i dystrybucja energii,

• procesy produkcyjne i wykorzystanie energii w przemyśle,

• procesy spalania w źródłach komunalno-mieszkaniowych,

• transport, w szczególności drogowy.

W przypadku niektórych rodzajów zanieczyszczeń i niektórych krajów liczącymi się źródłami emisji są również rolnictwo czy sektor zagospodarowania odpadów.

Z wymienionych źródeł emisji do powietrza atmosferycznego trafia wiele substancji zanieczyszczających o zróżnicowanym potencjale wpływu na zdrowie lub środowisko. Wśród najważniejszych, najpowszechniej występujących w powietrzu zanieczyszczeń, należy wymienić: tlenki azotu (NO_(x), a zwłaszcza tlenek i ditlenek azotu ), tlenki siarki (SO_(x), a zwłaszcza ditlenek siarki ), tlenek węgla (CO), ozon troposferyczny (O₃), związki organiczne (m.in. lotne związki organiczne , wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne czy polichlorowane dibenzo-para-dioksyny ), jak również cząstki stałe klasyfikowane najczęściej jako PM₁₀ i PM_(2,5) (frakcje pyłu zawieszonego o średnicy aerodynamicznej cząstek nieprzekraczającej odpowiednio 10 µm i 2,5 µm). Jakość powietrza, którym oddychamy, nie jest tylko uzależniona od skali emisji wynikającej z obecności wspomnianych źródeł. Ich presja na środowisko jest w pewnej mierze korygowana przez lokalne warunki klimatyczne, meteorologiczne czy topograficzne. Od tych uwarunkowań zależy rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w powietrzu i ich przemiany chemiczne, co sprzyja zmianom stężeń. Niemniej emisja pozostaje dominującym czynnikiem, który warunkuje jakość powietrza i rejestrowane stężenia zanieczyszczeń, choć nie wolno pomijać aspektów związanych z procesami zachodzącymi w atmosferze, jak w szczególności: transport, dyfuzja turbulencyjna, sucha i mokra depozycja czy przemiany fizykochemiczne, przyczyniające się m.in. do powstawania zanieczyszczeń wtórnych (np. ozonu troposferycznego). Zatem istotne znaczenie dla kształtowania jakości powietrza będzie miał także stopień rozproszenia źródeł emisji (punktowe, liniowe, powierzchniowe) czy właściwości związane z ukształtowaniem i pokryciem terenu. Przebieg zachodzących procesów będzie uzależniony również od warunków meteorologicznych, w tym takich jak typ cyrkulacji atmosferycznej, stan równowagi atmosfery, prędkość i kierunek wiatru, temperatura powietrza i jej pionowy gradient, wysokość tzw. warstwy mieszania, wielkość i rodzaj opadów atmosferycznych, natężenie promieniowania słonecznego czy wilgotność powietrza.

Rokrocznie Inspekcja Ochrony Środowiska, przez 17 inspektoratów wojewódzkich, dokonuje oceny jakości powietrza w wyznaczonych strefach (wyznaczonych ze względu na ochronę zdrowia człowieka i ochronę roślin) – odrębnie dla każdego z zanieczyszczeń. Opiera się na obowiązujących obecnie przepisach (w szczególności: Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 roku w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu , Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/50/WE z dnia 21 maja 2008 roku w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy , zwanej dyrektywą CAFE, oraz Dyrektywie 2004/107/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 15 grudnia 2004 roku w sprawie arsenu, kadmu, rtęci, niklu i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w otaczającym powietrzu ), w których określone są m.in. kryteria i sposoby pomiaru substancji zanieczyszczających powietrze. Monitoruje się łącznie 12 zanieczyszczeń podlegających ocenie:

• substancje gazowe

• ditlenek siarki (SO₂),

• ditlenek azotu (NO₂),

• tlenek węgla (CO),

• benzen (C₆H₆),

• ozon (O₃),

• zanieczyszczenia pyłowe

• pył zawieszony PM₁₀,

• pył zawieszony PM_(2,5),

• zanieczyszczenia oznaczane w pyle PM₁₀

• metale ciężkie:

– ołów (Pb),

– kadm (Cd),

– nikiel (Ni),

– arsen (As),

• benzo(a)piren (BaP) – jeden z wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, traktowany jako substancja wskaźnikowa dla zanieczyszczenia powietrza przez WWA.

Od 2010 roku Polska podzielona jest na 46 stref, w których dokonuje się oceny jakości powietrza ze względu na ochronę zdrowia człowieka (ze względu na ochronę roślin jest to 16 stref), spośród nich zaś wyróżnia się odrębnie: aglomeracje miejskie (miasta o liczbie mieszkańców powyżej 250 tys.), miasta niebędące aglomeracjami, w których liczba mieszkańców przekracza 100 tys., oraz pozostałe obszary województw niebędące częściami składowymi wymienionych obszarów miejskich.

Strefy, na terenie których stwierdza się występowanie obszarów z przekroczeniami dopuszczalnych stężeń jednego zanieczyszczenia lub większej liczby zanieczyszczeń powietrza, zalicza się do klasy C. Z kolei strefy, w których jakość powietrza spełnia standardy wyznaczone na podstawie wspomnianych wcześniej aktów prawnych, a więc gdzie nie występują przekroczenia wartości dopuszczalnych, zalicza się do klasy A (do 2014 roku, w przypadku niektórych rodzajów zanieczyszczeń możliwe było również zaliczenie strefy do klasy B, oznaczające, że przekroczone zostało stężenie dopuszczalne, ale nie został przekroczony poziom wyznaczony przez dodatkowy margines tolerancji). Zaliczenie strefy do klasy C wskazuje na potrzebę podjęcia określonych działań naprawczych, które w założeniu powinny prowadzić do zmniejszenia stężeń zanieczyszczenia powodującego zaliczenie danej strefy do klasy C.

Według danych Inspekcji Ochrony Środowiska z lat 2010–2016, o zaliczeniu niektórych obszarów w Polsce do tzw. klasy C, decyduje sześć zanieczyszczeń: pył PM₁₀ i związany z nim benzo(a)piren (BaP) oraz pył PM_(2,5), w mniejszym zaś stopniu NO₂, O₃ i As. W przypadku zanieczyszczeń pyłowych dopuszczalne stężenia są przekraczane regularnie w około 40 (dla PM₁₀ ) i ponad 20 (dla PM_(2,5) ) strefach, a poziom docelowy dla związanego z pyłem benzo(a)pirenu jest przekraczany w ponad 40 strefach (w niektórych latach nawet we wszystkich 46). Przekroczenia stężeń dopuszczalnych ditlenku azotu, ozonu i arsenu, w zależności od roku, dotyczyły od dwóch do ośmiu stref. Przykładowo w 2016 roku tylko w dwóch strefach (aglomeracja białostocka i miasto Olsztyn) nie stwierdzono przekroczeń wartości normatywnych żadnego z zanieczyszczeń i przypisano je do klasy A. Pozostałym 44 strefom wskutek przekroczenia stężenia dopuszczalnego przynajmniej jednego zanieczyszczenia przypisano klasę C.

Polskie społeczeństwo cechuje coraz większa świadomość w zakresie problemów jakości powietrza, źródeł emisji zanieczyszczeń, skutków, jakie generują one dla zdrowia człowieka, jak również metod ograniczania emisji. W tę tematykę wpisuje się również rosnąca potrzeba wiedzy o jakości powietrza, w szczególności w najbliższej okolicy miejsca zamieszkania. Z owym zagadnieniem związany jest rozwój niskokosztowych urządzeń pomiarowych, które jednak w wielu przypadkach nie dostarczają rzetelnej wiedzy o jakości powietrza ze względu na zastosowanie niezweryfikowanych metod pomiarowych. Ponadto poszczególne składniki zanieczyszczeń bardzo rzadko występują pojedynczo, a zazwyczaj wspólnie z innymi substancjami (zwykle powstającymi w procesach spalania). Trudne jest więc jednoznaczne powiązanie konsekwencji narażenia z określonymi pojedynczymi związkami chemicznymi.

Z myślą o rosnącej świadomości zagrożenia stworzono indeksy jakości powietrza wyrażające informację o stężeniach mieszaniny zanieczyszczeń w postaci jednej liczby (będącej odzwierciedleniem określonych stężeń wybranych zanieczyszczeń powietrza), odpowiedniego koloru przypisanego konkretnym przedziałom stężeń zanieczyszczeń lub kombinacji obu tych metod. Indeksy Jakości Powietrza (Air Quality Indices – AQI) są prostymi wskaźnikami, swego rodzaju syntetycznymi miarami, stosowanymi do prezentowania wyników oceny jakości powietrza. Wyznacza się je na podstawie wyników pomiarów lub prognoz stężeń wybranych zanieczyszczeń powietrza. Indeksy oparte są zwykle na danych uwzględniających stężenia zanieczyszczeń, takich jak pył PM₁₀ i pył PM_(2,5), ozon, ditlenek azotu, ditlenek siarki, benzen czy tlenek węgla. Obok wskaźników jakości powietrza do obliczania indeksów stosuje się niekiedy modele szacowania ryzyka zdrowotnego. Przykładami zastosowań tego typu indeksów w warunkach polskich są np. Polski Indeks Jakości Powietrza (PIJP), będący oficjalnym produktem Inspekcji Ochrony Środowiska, czy też Warszawski Indeks Powietrza, występujący w wersji ogólnej (służącej do informowania wszystkich zainteresowanych o bieżącej i prognozowanej jakości powietrza), jak też zdrowotnej (służącej do informowania o ryzyku wystąpienia określonych skutków w wybranych grupach szczególnie wrażliwych na negatywne oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza). Dzięki zastosowaniu takich indeksów osoby zainteresowane informacją o jakości powietrza nie muszą same dokonywać interpretacji stężeń mieszaniny poszczególnych zanieczyszczeń i próbować oceniać potencjalne skutki wynikające z narażenia na te zanieczyszczenia, tylko otrzymują tę informację w postaci syntetycznej miary, z którą związane są pewne dodatkowe dane na temat zagrożeń, a zwykle również zalecenia co do podejmowania lub niepodejmowania określonych aktywności (np. uprawiania sportu w warunkach zewnętrznych czy korzystania z określonych rodzajów paliw i środków transportu).