Smog, cichy zabójca w powietrzu

Partnerem publikacji jest Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

W połowie grudnia zeszłego roku Kraków zyskał niechlubne miano miasta o najbardziej zanieczyszczonym powietrzu na świecie według rankingu jakości powietrza firmy IQAir. Tego dnia normy stężenia pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5 zostały przekroczone aż o 400 proc., a Kraków wyprzedził Delhi czy pakistańskie miasto Lahaur, które w ostatnim czasie było liderem tego rankingu. Kraków nie jest niestety jedynym polskim miastem, które od lat boryka się z tym palącym problemem. Najgorszym powietrzem oddychają mieszkańcy Małopolski i Śląska.

Słowo "smog" powstało z połączenia dwóch angielskich słów: "smoke", czyli "dym" oraz "fog", czyli "mgła". Porównanie jest nieprzypadkowe, smog rzeczywiście przypomina mgłę, z tą różnicą, że w przeciwieństwie do neutralnej skraplającej się pary wodnej, w skład smogu wchodzą szkodliwe związki chemiczne, takie jak tlenki siarki i tlenki azotu, pyły zawieszone czy wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Zanieczyszczenia mogą wystąpić naturalnie, na przykład na skutek wybuchu wulkanu czy transgranicznego transportu pyłu, ale główną przyczyną powstawania smogu w miastach jest działalność człowieka.

Rozróżnić można dwa typy smogu: Los Angeles, który powstaje głównie w upalne, bezwietrzne dni przy dużym ruchu ulicznym oraz londyński. Ten drugi typ smogu powstaje w sezonie grzewczym, czyli w miesiącach jesiennych i zimowych. Składa się przede wszystkim z mieszanki różnych pyłów.

Głównym winowajcą powstawania smogu w Polsce jest tzw. emisja niska, czyli spaliny pochodzące z niespełniających norm kotłów i pieców wykorzystywanych do ogrzewania gospodarstw domowych.

- Smog londyński powstaje w wyniku emisji do atmosfery takich zanieczyszczeń, jak dwutlenek siarki czy tlenek azotu. W atmosferze dwutlenek siarki dość szybko utlenia się do trójtlenku siarki i w wilgotnym powietrzu (duża wilgotność, bliska stanu nasycenia albo wręcz kropelki wody budujące mgłę) tworzy aerozol siarczanowy, czyli kropelki kwasu siarkowego - tłumaczy dr hab. Tomasz Rozbicki z Katedry Hydrologii, Meteorologii i Gospodarki Wodnej Instytutu Inżynierii Środowiska SGGW. - Podobna sytuacja zachodzi w przypadku tlenku azotu - gazu, który zawsze powstaje w procesie spalania. Wyemitowany do atmosfery bardzo szybko utlenia się do dwutlenku azotu i w wilgotnym powietrzu tworzy aerozol azotanowy, czyli kropelki kwasu azotowego. Ten typ smogu jest charakterystyczny dla okresu zimy, kiedy z jednej strony zwiększa się zapotrzebowanie na energię, a więc zwiększa się emisja, zwłaszcza ze źródeł niskich (gospodarstwa domowe, lokalne kotłownie itp.), a warunki meteorologiczne sprzyjają kondensacji pary wodnej. Ze względu na udział tlenków siarki i okres występowania obok nazwy "smog londyński" funkcjonują jeszcze dla tego zjawiska i inne: smog siarkowy, smog zimowy albo smog czarny. 

- Z kolei smog typu Los Angeles powstaje w wyniku emisji do atmosfery zanieczyszczeń komunikacyjnych, takich jak tlenek azotu, dwutlenek azotu, tlenek węgla, proste węglowodory, a także dwutlenek węgla i para wodna, chociaż te dwa gazy wymienione na końcu nie należą do substancji toksycznych. Wyemitowane do atmosfery zanieczyszczenia pod wpływem promieniowania słonecznego i w wysokiej temperaturze reagują między sobą, wchodzą w reakcję z tlenem atmosferycznym i w wyniku tego powstają inne zanieczyszczenia zwane wtórymi, do których zaliczamy głównie wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, wolne rodniki i przede wszystkim ozon. Ten typ smogu jest typowy dla dużych aglomeracji, występuje w okresie letnim i często towarzyszy letnim falom upałów. Ze względu na charakter reakcji fotochemicznych (przy udziale intensywnego promieniowania słonecznego) i okres występowania obok nazwy "smog Los Angeles" funkcjonują jeszcze nazwy: smog fotochemiczny, smog letni albo smog biały - mówi dr hab. T. Rozbicki.

Z problemem smogu o wiele trudniej sobie poradzić, gdy miasto leży w kotlinie. Otoczenie gór czy pagórków, a także ciasna zabudowa sprawiają, że zanieczyszczenia z trudnością rozprzestrzeniają się pod wpływem wiatru. Jeżeli jeszcze na bezwietrzne warunki nałoży się tzw. równowaga stała atmosfery, czyli brak pionowych ruchów powietrza, cały wyemitowany ładunek zanieczyszczeń skoncentruje się w obrębie miasta. W takiej sytuacji jest właśnie Kraków, w którym występuje smog siarkowy. Natomiast smog fotochemiczny jest częstym zjawiskiem w największych aglomeracjach Polski centralnej i południowej, tj. w Warszawie, Łodzi, Poznaniu czy Wrocławiu.

W dni, gdy normy są znacznie przekroczone, mieszkańcy mogą dojrzeć gęsty dym zalegający nad miastem, a nawet wyczuć smog w powietrzu. W tym czasie aktywność na powietrzu może powodować złe samopoczucie, kaszel, katar, duszności. Ale długotrwała ekspozycja na zanieczyszczone powietrze może mieć znacznie poważniejsze konsekwencje dla zdrowia. Smog może powodować alergię i astmę, może obniżać odporność organizmu, wywołać niewydolność oddechową. Zanieczyszczone powietrze ze względu na rakotwórczy benzo(a)piren przypomina składem dym papierosowy, dlatego nawet u osób niepalących może powodować nowotwór płuc. Ale cząsteczki pyłu zawieszonego są również w stanie przeniknąć przez płuca do krwiobiegu, a stamtąd - do różnych narządów. Dlatego smog wpływa negatywnie także na układ krążenia, mogąc powodować zaburzenia jego funkcjonowania, problemy z ciśnieniem tętniczym, zawał, wylew, niewydolność serca czy zmiany miażdżycowe. To właśnie choroby układu krążenia spowodowały najwięcej zgonów przypisywanych smogowi.

Wielki smog londyński, który w 1952 roku utrzymywał się przez pięć dni, zabrał ze sobą 4 tysiące ofiar, a w kolejnych tygodniach zmarło jeszcze 8 tysięcy osób. Najnowsze badania naukowców z Uniwersytetu Harvarda i University Collage London opublikowane w czasopiśmie "Environmental Research" wykazują, że współcześnie ofiar smogu jest znacznie więcej, niż myśleliśmy. Na skutek zanieczyszczenia powietrza paliwami kopalnianymi umiera rocznie jedna na pięć osób na świecie. W Polsce udział zgonów spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza zdaniem naukowców wynosić ma aż 23,8 proc.

Na negatywne działanie smogu szczególnie narażone są osoby z chorobami układu oddechowego, astmą i alergią. Ciężarnym grozi ryzyko obumarcia płodu lub przedwczesnego porodu. W dni szczególnie wysokiego stężenia pyłów zawieszonych dzieci i osoby starsze powinny zostać w domach. Grupą podwyższonego ryzyka są oczywiście mieszkańcy najbardziej zanieczyszczonych miast oraz ci, w których sąsiedztwie znajduje się droga o natężeniu ruchu powyżej 10 tysięcy pojazdów dziennie.

Smog ma negatywne oddziaływanie nie tylko na człowieka, ale również na otaczające go środowisko. Nie wszystkie rośliny radzą sobie z filtrowaniem zanieczyszczeń takich jak tlenki azotu, dwutlenek siarki, ozon czy pył zawieszony. Przedostawanie się tych substancji do wnętrza rośliny może powodować zaburzenia fotosyntezy, a wysokie ich stężenie może prowadzić nawet do obumierania roślin. Do roślin hodowlanych podatnych na zanieczyszczenia powietrza należy m.in. pomidor, ziemniak, marchew, kukurydza czy truskawka.

Nie jesteśmy skazani na smog, wielu krajom udaje się podejmować skuteczne działania mające na celu wyeliminowanie zanieczyszczenia powietrza. Takie cele stawiają sobie również polskie miasta.

- Zmniejszenie zagrożenia smogiem można osiągnąć właściwie tylko poprzez zmniejszenie emisji. Jeżeli nie będzie w powietrzu zanieczyszczeń pierwotnych albo będą występowały w mniejszym stężeniu, to nawet przy sprzyjających warunkach atmosferycznych nie dojdzie do formowania się zanieczyszczeń wtórnych i smog nie wystąpi - wyjaśnia dr hab. T. Rozbicki. - W odniesieniu do smogu siarkowego (londyńskiego) oznacza to redukcję emisji produktów spalania ze źródeł niskich, natomiast dla smogu fotochemicznego (typu Los Angeles) redukcję emisji komunikacyjnej poprzez zmniejszenie natężenia ruchu, np. przez jego upłynnienie, wyznaczenie stref ograniczonego ruchu, preferowanie pojazdów o napędzie elektrycznym albo hybrydowych. Na warunki pogodowe nie mamy wpływu, ale dysponując dobrą prognozą pogody i rozeznaniem o potencjalnej emisji można ocenić zagrożenie i opracować alert wystąpienia smogu.

Partnerem publikacji jest Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego