Przeczytaj
W latach 80. i 90. XX wieku przyjmowano, że przyczyną zanieczyszczenia powietrza w miastach jest przede wszystkim emisja ze źródeł przemysłowych. Dlatego zagrożenie środowiska miast i zespołów miejsko‑przemysłowych oceniano nie tylko na podstawie stężeń poszczególnych substancji w komponentach środowiska (jak to ma miejsce obecnie), ale także w sposób pośredni, posługując się statystycznymi wskaźnikami. Należały do nich m.in. gęstość zaludnienia, zużycie wody, ilość odprowadzanych ścieków, struktura użytkowania gruntów, powierzchnia gruntów zdegradowanych, wielkość produkcji odpadów przemysłowych, wielkość emisji zanieczyszczeń gazowych i pyłowych, stopień uprzemysłowienia i wielkość zatrudnienia w przemyśle. W ten sposób wyznaczono na przykład w 1983 roku obszary ekologicznego zagrożenia, przewidując, że na ich terenie, wskutek intensywnej działalności gospodarczej człowieka, nastąpiła degradacja komponentów środowiska przyrodniczego doprowadzająca do naruszenia stanu równowagi ekologicznej.
Dziś w świetle wyników pomiarów prowadzonych w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska wiadomo, że ten powstały przed ponad 30 laty obraz przestrzenny zagrożenia miast i regionów nie do końca pokrywa się ze stanem rzeczywistym. Nie istnieje także wyraźny, wprost proporcjonalny związek między wielkością miasta a poziomem zanieczyszczenia środowiska na jego terenie.
Długoletnie badania prowadzone w ramach monitoringu jakości powietrza wskazują bowiem, że głównym źródłem zanieczyszczenia są substancje pochodzące z tzw. niskiej emisji. Jej źródłem są przede wszystkim indywidualne paleniska domowe, piece, kotłownie i inne instalacje grzewcze wyposażone w kotły nieodpowiedniej klasy, w których wykorzystuje się niskiej jakości węgiel, muł i miał węglowy, a czasem odpady. Szczególnie narażone na negatywne skutki oddziaływania zanieczyszczonego powietrza są małe dzieci, kobiety w ciąży i osoby starsze, a także ludzie chorujący na choroby układu oddechowego lub krążenia. Dlatego miasta są obszarami, w których prowadzona jest bieżąca kontrola i ocena jakości powietrza.
Zanieczyszczenie powietrza w miastach
Corocznie w blisko 2000 punktów pomiarowych, z których znaczna część leży na obszarze miast, dokonywana jest ocena jakości powietrza pod kątem zanieczyszczenia dwutlenkiem siarki (SOIndeks dolny 22), dwutlenkiem azotu (NOIndeks dolny 22), tlenkiem węgla (CO), benzenem (CIndeks dolny 66HIndeks dolny 66), ozonem (OIndeks dolny 33), pyłem zawieszonym PM10 i PM2,5 oraz oznaczanymi w pyle PM10 metalami ciężkimi: ołowiem (Pb), arsenem (As), kadmem (Cd), niklem (Ni) oraz benzo(a)pirenem (B(a)P).
Długoletnie pomiary prowadzone w ramach monitoringu jakości powietrza wskazują, że zanieczyszczenia w miastach pochodzą głównie z transportu i komunikacji oraz tzw. niskiej emisji. Szacuje się, że z tych źródeł pochodzi 46% zanieczyszczeń pyłowych (PM10) i przeważająca część niezwykle toksycznego już w małych stężeniach benzo(a)pirenu (84%). Dlatego tak często na obszarze miast występuje zjawisko smogu, którego skład obfituje w te substancje. Natomiast głównym zanieczyszczeniem komunikacyjnym jest powstający w wyniku spalania paliw płynnych dwutlenek azotu i wspomniane powyżej węglowodory.
Znacznie mniejszy udział w zanieczyszczeniu powietrza na obszarze miast mają źródła przemysłowe. Elektrownie, elektrociepłownie, huty i inne zakłady produkcyjne leżą bowiem z reguły poza granicami zwartej zabudowy miejskiej, a poza tym są wyposażone w filtry kominowe i posiadają wysokie kominy, które umożliwiają dalekie wynoszenie zanieczyszczeń i ich rozpraszanie. Niekiedy jednak obszar wokół zakładów wykazuje wysokie zanieczyszczenie powietrza, którego źródłem jest tzw. emisja niezorganizowanaemisja niezorganizowana pochodząca z nieszczelności instalacji.
Zanieczyszczenie powietrza na obszarze miast zależy jednak nie tylko od emisji pyłów i gazów, ale także od czynników środowiskowych. Podstawowe znaczenie mają w tym względzie warunki meteorologiczne, w tym pogoda wyżowa i towarzysząca jej inwersja temperatury hamująca konwekcyjny (wznoszący) ruch powietrza. Równie ważnymi czynnikami są: temperatura powietrza, wilgotność, prędkość wiatru i ukształtowanie terenu. Istotny wpływ na zanieczyszczenie powietrza ma również regionalna i ponadregionalna cyrkulacja atmosferyczna powodująca napływ zanieczyszczeń z regionów sąsiednich.
Znaczącym czynnikiem warunkującym zanieczyszczenie powietrza może być także osłabione przewietrzanie charakterystyczne dla terenów położonych w obniżeniach, kotlinach i dolinach. Jest ono także cechą terenów zurbanizowanych, w przypadku których zabudowa ogranicza prędkość wiatru i deformuje cyrkulację powietrza. Istotny wpływ, zwłaszcza latem, na zanieczyszczenie powietrza w miastach ma również duży dopływ promieniowania słonecznego.
Wymienione warunki sprzyjają powstawaniu smogu kwaśnegosmogu kwaśnego, zwanego też londyńskim, lub smogu fotochemicznegosmogu fotochemicznego (typu Los Angeles). Więcej na temat smogu przeczytasz w materiałach: Rodzaje smogu, Jak walczyć ze smogiem i Wielki Smog Londyński.
Najbardziej zanieczyszczone miasta w Polsce
Dwutlenek siarki (SOIndeks dolny 22)
Dwutlenek siarki (SOIndeks dolny 22) jest uwalniany wskutek działalności przemysłowej, przede wszystkim spalania paliw kopalnych w elektrowniach i elektrociepłowniach. W 2019 roku stężenia dwutlenku siarki w powietrzu wszystkich ośrodków badanych w ramach monitoringu utrzymują się poniżej dopuszczalnego poziomu (1 godzina - 350 µg/m3, 24h godziny - 125 µg/m3). Oczywiście podwyższone stężenie dwutlenku siarki może występować lokalnie, zjawisko to nie ma jednak charakteru trwałego.
Z kolei dwutlenek azotu (NOIndeks dolny 22) powstaje w wyniku procesów spalania paliw płynnych w wysokiej temperaturze (np. w silnikach samochodowych). Z tego względu najwyższe stężenia występują na obszarach o dużym natężeniu ruchu samochodowego. Poziom dopuszczalny (rok – 40 µg/m3) jest przekroczony z reguły w centrach dużych miast, głównie w Krakowie, Warszawie, Wrocławiu oraz w miastach aglomeracji górnośląskiej.
Ozon troposferycznyOzon troposferyczny powstaje w wyniku reakcji fotochemicznych, tzw. prekursorów ozonuprekursorów ozonu, do których należą m.in. tlenek węgla (CO), dwutlenek azotu (NOIndeks dolny 22), metan (CHIndeks dolny 44), lotne związki organiczne pochodzące ze spalania benzyny albo oleju napędowego, a których emisja jest największa na obszarze miast i zespołów miejsko‑przemysłowych. Powstawaniu ozonu sprzyja słoneczna pogoda i wysoka temperatura powietrza. Stężenie ozonu jest więc wypadkową oddziaływania czynników antropogenicznych i naturalnych.
Ozon ma zdolność przenoszenia się na duże odległości, dlatego jego stężenia na obszarze Polski zależą także od jego stężenia w masach powietrza napływających z południowej i południowo‑zachodniej Europy.
Najwyższe stężenia ozonu występują z reguły w miastach południowej i południowo‑zachodniej Polski, zwłaszcza we Wrocławiu, Katowicach, Dąbrowie Górniczej czy Świeradowie Zdroju.
Obecność ozonu w powietrzu może prowadzić u mieszkańców miast do podrażnienia oczu, chorób dróg oddechowych, w tym nasilenia objawów astmy i zmniejszenia wydolności płuc, chorób układu krążenia, występowania objawów senności, bólu głowy i innych dolegliwości.
Pył zawieszony (PM10, PM2,5)
Pył zawieszony jest mieszaniną bardzo małych cząstek stałych, które mogą mieć rozmiar od kilku nanometrów do nawet 100 mikrometrów. W pyle zawieszonym wyróżnia się ziarna o średnicy poniżej 10 mum (PM10), w skład których wchodzą cząstki o średnicy poniżej 2,5 mum (PM2,5). Ich źródłem w powietrzu na obszarze miast jest przede wszystkim emisja bezpośrednia, głównie emisja niska (źródła komunalne, transport), choć mogą one powstawać także wtórnie w wyniku reakcji między substancjami znajdującymi się w powietrzu. Pył zawieszony jest głównym składnikiem smogu występującego w polskich miastach.
Wpływ pyłu zawieszonego na zdrowie mieszkańców miast zależy od wielkości cząstek oraz ich składu chemicznego. Może on być powodem nasilenia astmy, ostrych reakcji układu oddechowego czy osłabienia czynności płuc. Pył bardzo drobny (PM2,5) jest transportowany wraz z krwiobiegiem po całym organizmie.
W chwili obecnej duże stężenia pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5 są głównym zagrożeniem jakości powietrza w polskich miastach i aglomeracjach. Najwyższe ich wartości występują z reguły w okresie zimowym i związane są głównie z emisją niską (indywidualnym ogrzewaniem budynków i transportem). Dopuszczalny średni roczny poziom stężeń wynosi dla PM2,5 - 25 µg/mIndeks górny 33, a dla PM10 - 40 µg/mIndeks górny 33.
Najwyższe stężenia pyłu zawieszonego występują w miastach województwa śląskiego i małopolskiego, co - oprócz najwyższej w kraju emisji - spowodowane jest także ich położeniem w słabo przewietrzanych obniżeniach.
W świetle raportów Europejskiej Agencji Środowiska (EEA) i Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) z 2018 roku dotyczących jakości powietrza w Europie i na świecie, 36 z 50 miast w Unii Europejskiej o największym stężeniu pyłu zawieszonego PM2,5 znajduje się w Polsce. Co ważne, na liście znalazły się przede wszystkim małe i średnie miasta, w których nie ma rozbudowanego przemysłu, a zanieczyszczenie powodowane jest przez niską emisję i występuje głównie w sezonie grzewczym (wrzesień–kwiecień). Obserwowane tam stężenia pyłu zawieszonego PM2,5 są większe niż w większości dużych miast wojewódzkich. Najbardziej zanieczyszczonymi PM2,5 polskimi miastami są Opoczno, Żywiec, Rybnik i Pszczyna. Te i wiele innych uwzględnionych w rankingu miast leży w obniżeniach terenu (kotlinach i dolinach), co dodatkowo sprzyja powstawaniu niekorzystnych warunków aerosanitarnych.
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - benzo(a)piren
Zanieczyszczeniami powietrza stwarzającymi ryzyko wystąpienia negatywnych skutków zdrowotnych są również związki z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) mające udowodnione właściwości kancerogenne i mutagenne. Szczególne zagrożenie stwarza benzo(a)piren obecny w pyle zawieszonym PM10, którego źródłem jest niska emisja.
Benzo(a)piren w ilościach przekraczających średnią roczną dopuszczalną normę (1 ng/mIndeks górny 33) jest obecny we wszystkich badanych w ramach monitoringu miastach Polski z wyjątkiem Olsztyna, Koszalina oraz aglomeracji trójmiejskiej. Największe stężenia i przekroczenia normy są notowane w miastach południowej i zachodniej Polski. Są one znacznie większe niż w dużych miastach wojewódzkich.
Tabela. Zanieczyszczenie powietrza w miastach wojewódzkich (stężenia średnie roczne - 2018).
Miasto | PM2,5 | PM10 mug/mIndeks górny 33 | Ozon | Dwutlenek | B(a)P mug/mIndeks górny 33 | Dwutlenek |
Białystok | 17,9 | 21,4 | 48,3 | 11,2 | 0,5 | 3,5 |
Bydgoszcz | 20,1 | 32,3 | 40,3 | 23,4 | 4,1 | 4,2 |
Gdańsk | 11,6 | 20,2 | 44,8 | 16,8 | 2,0 | 5,4 |
Gorzów Wlkp. | 18,2 | 28,0 | 36,1 | 22,6 | 2,1 | 6,5 |
Katowice | 28,9 | 39,2 | 40,7 | 43,2 | 5,4 | 12,0 |
Kielce | 22,0 | 31,9 | 43,1 | 25,7 | 4,6 | 8,4 |
Kraków | 30,9 | 41,4 | 34,3 | 40,8 | 4,6 | 6,6 |
Lublin | 22,9 | 28,0 | 38,0 | 21,7 | 1,6 | 4,0 |
Łódź | 22,1 | 32,0 | 46,7 | 23,3 | 5,6 | 6,2 |
Olsztyn | 15,5 | 23,8 | 42,8 | 15,3 | 1,1 | 2,9 |
Opole | 23,2 | 31,0 | 42,5 | 15,7 | 3,7 | 4,6 |
Poznań | 23,5 | 30,5 | 41,9 | 23,5 | 1,1 | 3,3 |
Rzeszów | 22,2 | 27,2 | 44,4 | 18,7 | 3,9 | 4,7 |
Szczecin | 16,7 | 23,2 | 43,3 | 22,1 | 1,6 | 3,1 |
Toruń | 18,3 | 29,1 | 44,7 | 18,8 | 2,3 | 3,1 |
Warszawa | 23,9 | 32,3 | 39,9 | 37,1 | 1,3 | 4,5 |
Wrocław | 24,7 | 32,1 | 44,2 | 31,0 | 3,1 | 3,4 |
Zielona Góra | 21,4 | 23,8 | 48,6 | 18,2 | 1,6 | 7,2 |
Norma | 25 | 40 | 120 | 40 | 1 | 20 |
Indeks górny Źródło danych: roczne oceny jakości powietrza w województwach – raporty WIOŚ https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/rwms/ Indeks górny koniecŹródło danych: roczne oceny jakości powietrza w województwach – raporty WIOŚ https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/rwms/
Indeks Jakości Powietrza
Aktualny stan zanieczyszczenia powietrza w miastach można sprawdzić na stronie internetowej Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska (http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/current) oraz w wielu aplikacjach na urządzenia mobilne. Oprócz informacji o stężeniach konkretnych substancji w powietrzu, prezentowany jest także Indeks Jakości Powietrza, który charakteryzuje w sposób kompleksowy aktualny poziom zanieczyszczenia. Wyznacza się go na podstawie stężeń wybranych substancji (najczęściej pyłu zawieszonego PM10 i PM2,5, ozonu OIndeks dolny 33, dwutlenku azotu NOIndeks dolny 22, dwutlenku siarki SOIndeks dolny 22, benzenu CIndeks dolny 66HIndeks dolny 66 i tlenku węgla CO). Stężenie każdej z substancji zostało podzielone na 6 przedziałów odpowiadających warunkom bardzo dobrym, dobrym, umiarkowanym, dostatecznym, złym i bardzo złym. O wartości Indeksu decyduje stan zanieczyszczenia osiągającego najwyższe stężenie. Dla każdej z klas Indeksu określono również możliwe skutki zdrowotne, jakie niesie dla ludzi przebywanie w takich warunkach oraz proste wskazówki pozwalające ograniczyć niekorzystne oddziaływanie zanieczyszczeń na organizm.
Słownik
wprowadzenie do powietrza zanieczyszczeń w sposób niezorganizowany: z hałd, wysypisk, nieszczelności instalacji, przeładunku substancji sypkich lub lotnych, wentylacji itp.
emisja pyłów i gazów ze źródeł o wysokości mniejszej niż 40 m, np. domowych pieców grzewczych, lokalnych kotłowni węglowych, transportu spalinowego; większość zanieczyszczeń odpowiedzialnych za niską emisję uwalniana jest na wysokości do 20 m
ozon znajdujący się w troposferze, będący zanieczyszczeniem wtórnym; powstaje w troposferze wskutek przemian chemicznych innych związków (zanieczyszczeń pierwotnych - prekursorów ozonu) pod wpływem ultrafioletowego promieniowania słonecznego, a nie wskutek emisji antropogenicznej
substancje mające udział w tworzeniu ozonu w warstwie przyziemnej; należą do nich tlenek węgla (CO), dwutlenek azotu (NOIndeks dolny 22), metan (CHIndeks dolny 44), lotne związki organiczne pochodzące ze spalania benzyny albo oleju napędowego, a także węglowodory o naturalnym pochodzeniu (w tym izopren)
mieszanina substancji, w skład której wchodzą: dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenki węgla, sadza oraz pyły zawieszone; występuje głównie w umiarkowanej strefie klimatycznej, w miesiącach jesienno‑zimowych podczas inwersji temperatur
mieszanina substancji, w skład której wchodzą m.in.: tlenek węgla, tlenki azotu i węglowodory; związki te ulegają pod wpływem promieniowania słonecznego reakcjom fotochemicznym, w wyniku których powstają azotan nadtlenku acetylu, aldehydy oraz ozon; występuje przede wszystkim w miesiącach letnich przy dużym usłonecznieniu
wszelkie zanieczyszczenia emitowane na wysokości powyżej 40 m. Są to zazwyczaj kominy zakładów przemysłowych, w tym ciepłowni i elektrociepłowni