Smog czym jest i jak powstaje

Terminu smog po raz pierwszy użył w $1911$ roku lekarz Harold Des Voeux, określając nienaturalne zjawisko atmosferyczne, powstające na wskutek oddziaływania wysokich stężeń zanieczyszczeń, pochodzących ze źródeł antropogenicznych oraz specyficznych warunków terenowych, pogodowych i atmosferycznych.

Używany powszechnie termin „smog” powstał z połączenia dwóch angielskich słów: smoke, czyli ‘dym’ oraz fog, czyli ‘mgła’.

Smog to mieszanina różnych substancji. Smog tworzy się wskutek wprowadzenia do powietrza różnych substancji powstających w wyniku spalania paliw stałych i ciekłych  – pyłów zawieszonych o różnej granulacji, metali ciężkich, gazów (np. dwutlenku siarki i tlenków azotu), węglowodorów i wielu innych składników.

R14eWnnTA05NX

Zdjęcie przedstawia krajobraz górski. W dolinie są zabudowania. Nad doliną unosi się smog. Wzniesienia pokryte są śniegiem. Gdzieniegdzie są porośnięte drzewami. Pogoda jest słoneczna, niebo błękitne.

Długoletnie badania wskazują, że głównym źródłem smogu są zanieczyszczenia pochodzące z tzw. niskiej emisjiemisja niskaniskiej 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 nawet odpady. Szacuje się, że z tych źródeł pochodzi 46% zanieczyszczeń pyłowych (PM10) będących składnikiem smogu.

RDIsny4FAqWEo

Zdjęcie przedstawia widok z góry na teren z domkami jednorodzinnymi. Pomiędzy domami rosną drzewa. Zdjęcie jest zamglone.

Znacznie mniejszy udział mają źródła przemysłowe wyposażone w filtry kominowe i posiadające wysokie emitory, które umożliwiają dalekie wynoszenie zanieczyszczeń i ich rozpraszanie. Jeżeli smog występuje w bezpośrednim sąsiedztwie zakładów przemysłowych, to zwykle jego źródłem jest tzw. emisja niezorganizowanemisja niezorganizowanaemisja niezorganizowana pochodząca z nieszczelności instalacji. Pewne znaczenie w generowaniu smogu ma także transport drogowy. Pozostałe źródła (energetyka, rolnictwo i inne) charakteryzują się znacznie mniejszym udziałem w dostawie zanieczyszczeń pyłowych. Podobna struktura źródeł emisji występuje w przypadku benzo(a)pirenu. Przeważający udział ma w niej również niska emisja (84%).

Ta specyficzna struktura źródeł zanieczyszczeń jest wynikiem występowania smogu głównie na obszarze miast.

Rodzaje smogu

W zależności od struktury zanieczyszczeń powietrza oraz uwarunkowań środowiskowych powstają różne rodzaje smogu, w tym smog kwaśny – zwany też zimowym, siarkowym, londyńskim, redukującym lub mgłą przemysłową, oraz smog fotochemiczny, nazywany też smogiem letnim, utleniającym albo typu Los Angeles (to właśnie to miasto jako jedno z pierwszych miało problem ze smogiem na dużą skalę).

Ciekawostka

Wielki smog londyński – tragedia, która zmieniła historię Wielki smog londyński z grudnia 1952 roku to jedno z najbardziej dramatycznych wydarzeń ekologicznych XX wieku. Przez kilka dni Londyn spowity był gęstą, szarą mgłą, która okazała się śmiertelną pułapką dla tysięcy mieszkańców.

RIAbayQx2x0tx

Zdjęcie ukazuje miasto. Na pierwszym planie przez ulicę przechodzi grupa kobiet. Przy przejściu dla pieszych stoi policjant. Po lewej stronie zdjęcia na chodniku stoją ludzie. W tle drzewa bez liści oraz wysoka wieża - Big Ben. Tło jest zamglone.

Co się wydarzyło?

• Nagły spadek temperatury na początku grudnia zmusił londyńczyków do intensywnego ogrzewania domów węglem i innymi paliwami kopalnymi. W efekcie do atmosfery trafiły ogromne ilości pyłów i gazów, w tym tlenki siarki, tlenki węgla, tlenki azotu oraz sadza.

• Inwersja temperatury warstwa ciepłego powietrza zatrzymała zanieczyszczenia przy powierzchni ziemi, uniemożliwiając ich rozproszenie.

• Wysoka wilgotność i mgła sprawiły, że zanieczyszczenia utworzyły kwaśny smog, drażniący drogi oddechowe i wywołujący poważne problemy zdrowotne. Skutki smogu: Około 12 tysięcy osób zmarło w wyniku ostrej niewydolności oddechowej i chorób układu krążenia. Tysiące londyńczyków cierpiało na kaszel, duszności i nasilenie objawów alergii. Smog ograniczył widoczność do kilku metrów, paraliżując miasto i codzienne życie mieszkańców. Dlaczego smog był tak niebezpieczny?: Zawierał cząsteczki tlenku siarki, które reagując z mgłą, tworzyły aerozol kwasu siarkowego. Pyły o bardzo drobnej granulacji łatwo przenikały do płuc, powodując poważne dolegliwości zdrowotne. Smog miał kwaśny zapach i drażnił błony śluzowe, wywołując łzawienie i pieczenie oczu. Dziedzictwo Wielkiego smogu: Wielki smog londyński stał się symbolem zagrożeń, jakie niesie ze sobą zanieczyszczenie powietrza. To tragiczne wydarzenie doprowadziło do wprowadzenia surowych przepisów dotyczących ochrony środowiska i jakości powietrza, które na zawsze zmieniły podejście do problemu smogu w miastach.

Polecenie 1

Zapoznaj się z filmem i odpowiedz na pytanie: Jakie działania należało podjąć w celu ograniczenia rozmiarów katastrofy?

R1SpBip2ylInl

Film nawiązujący do treści dotyczącej wielkiego smogu londyńskiego.

Film nawiązujący do treści dotyczącej wielkiego smogu londyńskiego.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1SpBip2ylInl

Film nawiązujący do treści dotyczącej wielkiego smogu londyńskiego.

RDsCTc3vq5YMy

Pokaż odpowiedź

Aby zminimalizować rozmiar katastrofy należało monitorować pogodę i już wcześniej wprowadzić zakaz opalania węglem zarówno domów, jak i dużych zakładów. Ponadto, zakłady przemysłowe powinny znajdować się po za miastem, a w dniach z najgorszym stanem smogu, transport publiczny nie powinien funkcjonować.

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie

Smog występuje głównie w dużych miastach, które są skupiskami ludności, tym samym ma negatywny wpływ na duże grupy ludności. Wysoki poziom zanieczyszczenia powietrza jest szczególnie szkodliwy dla osób starszych i dzieci, jak również tych, którzy zmagają się z chorobami serca i płuc (szczególnie chorobami przewlekłymi, takimi jak astma).

Zanieczyszczone powietrze jest istotnym czynnikiem ryzyka wielu chorób, w tym m.in. infekcji dróg oddechowych, chorób serca,  przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP), udaru i raka płuc. Powoduje trudności w oddychaniu, kaszel, astmę i pogorszenie istniejących chorób układu oddechowego i serca. Najbardziej szkodliwym dla zdrowia człowieka składnikiem smogu jest PM2,5, który znajduje się w sadzy, dymie i kurzu. Ma on zdolność przenikania do najgłębszych partii płuc, gdzie jest akumulowany lub rozpuszczany w płynach biologicznych i następnie wraz z krwiobiegiem transportowany jest do całego ciała.

RAbSlqA6edOHV

Zdjęcie ukazuje metropolię z licznymi wysokimi budynkami. Nad miastem unosi się brązowoszary smog, przypomina dym. W tle pasmo górskie.

Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że zanieczyszczenia powietrza są przyczyną przedwczesnej śmierci około 7 milionów ludzi na całym świecie. Najwyższy odsetek zgonów wywołanych przez zanieczyszczenia powietrza notuje się w Indiach. W samej tylko Europie liczba zgonów spowodowanych tym czynnikiem sięga według różnych źródeł od 430 000 do 800 000, zaś oczekiwana długość życia ulega skróceniu o prawie dziewięć miesięcy. Współczynniki śmiertelności spowodowane zanieczyszczeniem powietrza są najwyższe w krajach o niskim i średnim dochodzie.

Oprócz zagrożeń dla zdrowia, zanieczyszczenie powietrza może również wpływać na ogólne bezpieczeństwo. Na przykład smog tworzy gęstą mgłę, która przysłania punkty orientacyjne i ulice. Stwarza niebezpieczne warunki drogowe dla kierowców i zmusza ruchliwe lotniska międzynarodowe do odwoływania lub przekierowywania lotów.

Zanieczyszczenie powietrza nie jest cechą stałą, zależy bowiem nie tylko od wielkości emisji zanieczyszczeń, ale także zmiennych w czasie warunków atmosferycznych. Żeby się o tym przekonać, wystarczy spojrzeć na aktualną mapę wskaźnika jakości powietrza w czasie rzeczywistym (waqi.info/pl). Okaże się wtedy, że jakość powietrza w miastach i regionach może ulegać diametralnym zmianom nawet w krótkim okresie.

Na stronie można zobaczyć aktualne zanieczyszczenie powietrza na świecie.

Ciekawostka

Wskaźnik jakości powietrza w czasie rzeczywistym, zwany Indeksem Jakości Powietrza (Air Quality Index - AQI), jest stosowany na całym świecie, a więc także w Polsce. Wyznacza się go na podstawie stężeń wybranych zanieczyszczeń powietrza (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). Stężenia każdej z substancji zostały podzielone na 6 przedziałów odpowiadających warunkom bardzo dobrym, dobrym, umiarkowanym, dostatecznym, złym i bardzo złym.

RvU0QNvrGqMFB

Ilustracja przedstawia klasyfikację jakości powietrza, wyznaczającą kilka kategorii jakości. Każda kategoria ma określone zakresy, w jakich muszą mieścić się wypisane w tabeli substancje. Wszystkie substancje mają podane wartości w mikrogramach na metr sześcienny. Bardzo dobry indeks jakości powietrza: PM10 od 0 do 10, PM2,5 od 0 do 13, O indeks dolny 3 od 0 do 70, NO indeks dolny 2 od 0 do 40, SO indeks dolny 2 od 0 do 50, C indeks dolny 6 H indeks dolny 6 od 0 do 6, CO od 0 do 3. Dobry indeks jakości powietrza: PM10 od 20,1 do 50, PM2,5 od 13,1 do 35, O indeks dolny 3 od 70,1 do 120, NO indeks dolny 2 od 40,1 do 100, SO indeks dolny 2 od 50,1 do 100, C indeks dolny 6 H indeks dolny 6 od 6,1 do 11, CO od 3,1 do 7. Umiarkowany indeks jakości powietrza: PM10 od 50,1 do 80, PM2,5 od 35,1 do 55, O indeks dolny 3 od 120,1 do 150, NO indeks dolny 2 od 100,1 do 150, SO indeks dolny 2 od 100,1 do 200, C indeks dolny 6 H indeks dolny 6 od 11,1 do 16, CO od 7,1 do 11. Dostateczny indeks jakości powietrza: PM10 od 80,1 do 110, PM2,5 od 55,1 do 75, O indeks dolny 3 od 150,1 do 180, NO indeks dolny 2 od 150,1 do 200, SO indeks dolny 2 od 200,1 do 350, C indeks dolny 6 H indeks dolny 6 od 16,1 do 21, CO od 11,1 do 15. Zły indeks jakości powietrza: PM10 od 110,1 do 150, PM2,5 od 75,1 do 110, O indeks dolny 3 od 180,1 do 240, NO indeks dolny 2 od 200,1 do 400, SO indeks dolny 2 od 350,1 do 500, C indeks dolny 6 H indeks dolny 6 od 21,1 do 51, CO od 15,1 do 21. Poziomy wyższe wyznaczają bardzo zły indeks jakości powietrza. Brak indeksu występuję, gdy nie ma pomiaru zanieczyszczenia dominującego w województwie.

Według najnowszego raportu „World Air Quality Report 2023” opracowanego przez IQAir, wśród krajów o najbardziej zanieczyszczonym powietrzu na świecie w 2023 roku znalazły się przede wszystkim państwa Azji Południowej, takie jak Bangladesz, Pakistan i Indie. Do tej grupy dołączają również Tadżykistan, Burkina Faso, Irak, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Nepal, Egipt oraz Rwanda.

Z kolei do państw i terytoriów o najlepszej jakości powietrza w 2023 roku należą Australia, Nowa Zelandia, Estonia, Finlandia, Grenlandia, Islandia, Nowa Kaledonia, Portoryko, Bermudy oraz Kajmany. Raport IQAir wyraźnie pokazuje, że problem zanieczyszczenia powietrza dotyczy głównie krajów rozwijających się, podczas gdy państwa wyspiarskie i nordyckie mogą cieszyć się najczystszym powietrzem na świecie.

Zapobieganie zanieczyszczeniu powietrza

Podstawowym sposobem poprawy jakości powietrza jest zmniejszanie emisji zanieczyszczeń do atmosfery, głównie tzw. emisji niskiej, która ma największy wpływ na powstawanie smogu. Wymaga to podjęcia szeregu działań o charakterze prawnym, organizacyjnym, technicznym, planistycznym, które polegają na:

• opracowaniu prawnie umocowanego systemu zarządzania ochroną powietrza umożliwiającego m.in. bieżącą kontrolę emisji gazów i pyłów, stanu zanieczyszczenia atmosfery, nakładanie kar z tytułu nadmiernego wprowadzania zanieczyszczeń do powietrza, obowiązek likwidacji pieców i kotłów niespełniających norm,

• zapewnieniu środków pomocowych i stworzenie programów na dofinansowanie realizacji inwestycji związanych np. z wymianą źródeł ciepła na bardziej ekologiczne lub na termomodernizację budynków,

• wprowadzeniu lokalnych uchwał antysmogowych określających np. rodzaj urządzeń grzewczych, które są dopuszczone do stosowania oraz paliw, których użycie jest zakazane (np. mułu węglowego, będącego w istocie zanieczyszczonym metalami ciężkimi odpadem kopalnianym, miału węglowego, węgla brunatnego czy drewna); inicjatywy takie podjęło wiele miast w Polsce i na świecie,

• określeniu norm zanieczyszczenia powietrza i ich prawnym umocowaniu,

• opracowaniu programów ochrony powietrza dla terenów zanieczyszczonych oraz długofalowej strategii ochrony powietrza zawierającej cele i kierunki działań, jakie powinny być podjęte na poziomie krajowym i międzynarodowym, aby obniżyć poziom zanieczyszczenia,

• bieżącym informowaniu społeczeństwa o zagrożeniu, co pozwala zmniejszyć ekspozycję ludzi na zanieczyszczenia oraz uwrażliwia opinię społeczną na zagrożenie smogiem, a jednocześnie wymusza stosowanie przez władze bezpośrednich działań zapobiegających jego występowaniu,

• podejmowaniu działań doraźnych w przypadku dużego zanieczyszczenia powietrza polegających m.in. na wprowadzeniu darmowej komunikacji miejskiej, intensywnych kontrolach palenisk, ograniczeniu ruchu samochodowego w centrum miast, kontroli zakładów przemysłowych itp.,

• odpowiednim planowaniu zabudowy miast, uwzględniającym obecność korytarzy przewietrzających oraz zakładanie terenów zieleni w miastach.

RVRPPA75U6BJC

Na zdjęciu znajduje się wysoka ściana pokryta zieloną roślinnością. Na szczycie ściany stoją anteny. Pod ścianą jest plac z rzeźbą, na placu stoją trzy osoby.

Jak TY możesz przyczynić się do ograniczenia smogu?

• Wybieraj komunikację miejską, rower lub chodzenie pieszo zamiast samochodu – mniej spalin to czystsze powietrze.

• Oszczędzaj energię w domu – wyłączaj światło, korzystaj z energooszczędnych urządzeń, ogranicz ogrzewanie.

• Nie pal śmieci ani mokrego drewna w piecu – to jeden z głównych źródeł szkodliwych substancji w powietrzu.

• Sadź rośliny – drzewa i krzewy pomagają oczyszczać powietrze.

• Rozmawiaj z innymi o problemie smogu – im więcej osób będzie świadomych zagrożenia, tym łatwiej o wspólne działania.

• Wspieraj akcje i inicjatywy ekologiczne – udział w zbiórkach, sprzątaniu czy kampaniach edukacyjnych robi różnicę.

Polski smog

Smog nie jest w Polsce problemem nowym. Zanieczyszczenie to pojawiało się już w latach 80. XX w. Już wtedy ostrzegali przed nim lekarze i ekolodzy. Stężenia pyłów i węglowodorów były niejednokrotnie wyższe niż obecnie.

W ostatnich latach problem smogu w Polsce był szeroko nagłaśniany z powodu alarmujących raportów Europejskiej Agencji Środowiska, które wskazują, że Polska wciąż należy do krajów o najwyższych stężeniach pyłów zawieszonych PM2.5 i benzo(a)pirenu w Europie. Wzrost świadomości społecznej, działania mediów oraz aktywność organizacji ekologicznych sprawiły, że temat zanieczyszczenia powietrza stał się jednym z najważniejszych problemów środowiskowych w kraju.

Podstawą walki ze smogiem jest tzw. ustawa antysmogowa, która umożliwia samorządom wprowadzanie lokalnych uchwał ograniczających stosowanie najgorszych paliw i przestarzałych kotłów. W większości województw zakazane jest spalanie mułu i miału węglowego, węgla brunatnego oraz mokrego drewna. Dopuszczone są wyłącznie paliwa lepszej jakości, takie jak ekogroszek, nieimpregnowane drewno, brykiety czy gaz ziemny i lekki olej opałowy.

Najbardziej restrykcyjne przepisy obowiązują w Krakowie, gdzie od 2019 roku całkowicie zakazano spalania węgla i drewna w domowych kotłach i kominkach. W innych miastach ograniczenia są mniej surowe i dotyczą głównie odpadów węglowych oraz wilgotnej biomasy.

R1NfL5LAAbI2w

Zdjęcie przedstawia Kraków z budynkami starówki. Nad miastem unosi się jasny smog, przypomina dym lub mgłę.

Działania miast i nowe technologie

Podczas epizodów smogowych w wielu miastach ogranicza się ruch samochodowy, a niektóre europejskie aglomeracje (np. Hamburg, Helsinki) planują całkowite wyeliminowanie aut spalinowych z centrum. W Atenach, Madrycie i Paryżu już od 2025 roku obowiązuje zakaz wjazdu samochodów z silnikiem diesla.

W Polsce kluczowe jest przyspieszenie wymiany starych pieców – według szacunków wciąż używa się ponad 3 mln tzw. „kopciuchów”. Rządowy program „Czyste powietrze” oferuje dofinansowanie na wymianę źródeł ciepła i termomodernizację domów, a jego realizacja zaplanowana jest do 2027 roku.

Zielone inwestycje i inicjatywy społeczne

Coraz większą rolę odgrywają inwestycje w zieleń miejską, wieże antysmogowe, zielone ściany oraz pilotażowe „antysmogowe” chodniki, które redukują szkodliwe związki azotu. Ważną funkcję pełnią organizacje społeczne, takie jak Polski Alarm Smogowy, które skutecznie wpływają na zmiany prawa i edukację społeczeństwa.