Zanieczyszczenie powietrza jest poważnym zagrożeniem zarówno dla środowiska jak i zdrowia. Dane World Health Organization (WHO) pokazują, że 9 na 10 osób oddycha powietrzem przekraczającym limity określone w wytycznych i zawierającym wysokie poziomy zanieczyszczeń. Ponadto według raportów tej organizacji kraje o niskich i średnich dochodach są na nie najbardziej narażone. W ostatnich latach zwiększyło się zainteresowanie tematem smogu. Stał się on popularny wśród badaczy, którzy starają się przedstawić jego skutki i uświadomić społeczeństwo, że prowadzi on do poważnych konsekwencji zarówno wobec żywych organizmów jak i środowiska. Co to jest smog, jakie mogą być jego następstwa oraz co możemy zrobić, żeby ograniczyć jego powstawanie?
Co to jest smog?
Smog to nienaturalne zjawisko atmosferyczne. Termin ten pochodzi od angielskich słów “smoke – dym” i “fog – mgła”. Powstaje on na skutek połączenia dwóch czynników: substancji zatruwających powietrze wytworzonych przez ludzi, a także sprzyjających warunków atmosferycznych tj. znacznego zamglenia oraz bezwietrznej pogody. Przy małej prędkości wiatru wszystkie zanieczyszczenia, pyły i dymy kumulują się przy powierzchni ziemi nie mając możliwości rozproszenia. Ponadto zostają one wtedy niejako uwięzione pod cieplejszą warstwą powietrza, co dodatkowo utrudnia ich unoszenie. Następstwem tego nienaturalnego zjawiska jest powstanie skłębionej mieszaniny powietrza, która trafia do naszych płuc.
Termin smog został po raz pierwszy użyty na początku XX wieku do opisania mglistej mieszaniny dymu i dwutlenku siarki powstającej podczas spalania dużych ilości węgla w Londynie. Określono go wtedy jako tzw. smog londyński lub inaczej siarkowy. Jest to jeden z dwóch rodzajów smogu wynikający z podziału na miejsce, warunki powstawania oraz skład chemiczny. Oprócz dwutlenku siarki zawiera on również: tlenki azotu, sadzę oraz trudno opadające pyły. Dziś występuje raczej rzadko, głównie w okresie od listopada do stycznia. Obecnie częściej możemy spotkać drugi rodzaj tego nienaturalnego zjawiska atmosferycznego, którym jest smog fotochemiczny, znany również jako “smog z Los Angeles”. Występuje on najczęściej w miesiącach letnich w dużych miastach, w których jest dużo samochodów i fabryk. Uwalniają one spaliny oraz zanieczyszczenia zawierające między innymi tlenki azotu, tlenki węgla i węglowodory. Związki te ulegają reakcjom fotochemicznym w atmosferze, w wyniku których powstają azotan nadtlenku acetylu (PAN), aldehydy oraz ozon. Silnie toksyczny gaz ozon powstaje w wyniku reakcji tlenków azotu z oparami węglowodorów w obecności światła słonecznego. Powstały smog powoduje między innymi jasnobrązowe lub szare zabarwienie atmosfery. Ponadto zmniejsza widoczność, uszkadza rośliny, wywołuje podrażnienie oczu, a nawet niewydolność oddechową.
Co jest w smogu?
W zależności od rodzaju smogu występują w nim rozmaite związki chemiczne, które są niebezpieczne zarówno dla nas jak i naszej planety. Należą do nich głównie: sadza, pyły zawieszone – PM2,5 ; PM10 (PM=particulate matters – cząstki stałe), dwutlenek siarki, tlenek azotu, ołów, rtęć, kadm, silnie rakotwórczy benzo(a)piren (ten sam, który występuje w dymie nikotynowym), dioksyny oraz ozon troposferyczny (tzw. zły ozon, znajdujący się w najniższej warstwie atmosfery).
Najniebezpieczniejszymi składnikami smogu są ozon oraz pyły zawieszone. Warto wiedzieć, że ozon występuje również naturalnie, ale wysoko w atmosferze. Chroni on życie na Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca pełniąc rolę filtra. Jednak na poziomie gruntu niewidoczny ozon stanowi nie tylko zagrożenie dla ludzi, ale również niszczy roślinność i degraduje materiały wytworzone przez człowieka. Jak już wspomniano powstaje on, gdy gazy takie jak tlenki azotu reagują z lotnymi związkami organicznymi, np. węglowodorami pod wpływem światła słonecznego. Z tego powodu w gorące letnie dni smog jest większym problemem niż w chłodne. Występujące w zanieczyszczonym powietrzu tlenki azotu są wytwarzane przez spalanie paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa, gaz i olej napędowy w pojazdach silnikowych, przemyśle, elektrowniach i domach, a lotne związki organiczne powstają podczas spalania benzyny i innych rozpuszczalników na bazie oleju.
Drugim składnikiem smogu jest drobny pył zawieszony, który składa się m.in. z benzo(a)pirenu i metali ciężkich np. kadmu, rtęci i ołowiu. Pył PM10 zawiera cząstki o średnicy mniejszej niż 10 μm, które mogą docierać do górnych dróg oddechowych i płuc. Co ciekawe jego wielkość stanowi ⅕ średnicy włosa ludzkiego. Dopuszczalny średniodobowe stężenie tych zanieczyszczeń wg norm unijnych wynosi 50 μg/m3 i może być przekraczany nie częściej niż przez 35 dni w ciągu roku. Dopuszczalne średnioroczne stężenie wynosi 40 μg/m3, a poziom alarmowy 200 μg/m3. Pył PM2,5 zawiera cząstki o średnicy mniejszej niż 2,5 μm (1/20 średnicy włosa ludzkiego), które nie tylko docierają do płuc, ale mogą również przenikać do krwi. Dopuszczalna średnioroczna wartość stężenia pyłu PM2,5 wynosi 25 μg/m3. Benzo(a)piren tworzy się podczas niecałkowitego spalania. Jest on obecny w dymie tytoniowym oraz powstającym w wyniku palenia węgla i śmieci. Związek ten może być również obecny w powietrzu na skutek emisji spalin samochodowych. Co ciekawe lockdown i związane z nim środki wdrożone przez wiele krajów europejskich w celu powstrzymania rozprzestrzeniania się koronawirusa SARS-CoV-2 doprowadziły do gwałtownego spadku aktywności gospodarczej, w tym również spadku transportu drogowego w wielu miastach całego kontynentu. W celu oceny, jak wpłynęło to na stężenia zanieczyszczenia powietrza, European Environment Agency (EEA) przeanalizowała tygodniowe i miesięczne średnie stężenia dwutlenku azotu (NO2) i pyłu zawieszonego (PM10 i PM2,5). Dane z krajów członkowskich EEA pokazują, że stężenie dwutlenku azotu (NO2) – zanieczyszczenia emitowanego głównie przez transport drogowy – uległy znacznemu spadkowi w wielu europejskich miastach.
Z drugiej jednak strony, choć można by było się spodziewać spadku stężenia drobnego pyłu zawieszonego (PM 2,5), w europejskich miastach taka sytuacja nie miała miejsca. Wynika to najprawdopodobniej z faktu, że główne źródła tego zanieczyszczenia są bardziej zróżnicowane. Pochodzą m. in. ze spalania paliwa do ogrzewania budynków mieszkalnych, handlowych i instytucjonalnych, działalności przemysłowej oraz ruchu drogowego. Znaczna część pyłu zawieszonego powstaje również w atmosferze w wyniku reakcji innych zanieczyszczeń powietrza, w tym amoniaku – typowo emitowanego do atmosfery przy stosowaniu nawozów rolniczych.
Co wywołuje smog?
Za największą emisję pyłów odpowiada spalanie węgla w starych kotłach i kominkach. Wiele ludzie często używa do tego celu również plastiku, odpadów czy słabej jakości węgla. Uważają, że jest to oszczędny sposób na ogrzanie domu. Jednak należy pamiętać, że powoduje to ogromne szkody dla środowiska, które nas otacza, a w rezultacie oddziałuje na nasze zdrowie. W dużych miastach głównym problemem są spaliny samochodowe i pył oponowy. Dodatkowo do powstawania smogu przyczyniają się elektrownie, fabryki, przemysł chemiczny i metalurgiczny. Jednak obowiązujące przepisy prawne regulują wielkość emisji ich zanieczyszczeń, dzięki czemu ich negatywny wpływ na jakość powietrza został znacznie ograniczony. Występowanie smogu często wiąże się również ze sprzyjającymi warunkami pogodowymi, czyli z wysokimi temperaturami, nasłonecznieniem oraz niską prędkością wiatru. Dodatkowo teren w jakim znajduje się miasto, również ma wpływ na pojawienie się w nim smogu. W dolinie otoczonej wzgórzami zanieczyszczone masy powietrza są uwięzione i trudniej je rozproszyć przez wiatr. Jak na ironię, smog jest często bardziej dotkliwy w miejscach oddalonych od źródeł zanieczyszczeń, ponieważ reakcje chemiczne, które go wywołują zachodzą w atmosferze, a następnie mogą być przenoszone z wiatrem na duże odległości.
Jak smog wpływa na zdrowie człowieka?
Smog nie tylko ogranicza widoczność, ale ma również negatywne skutki zdrowotne. Mogą być one poważne i zależeć m. in. od ilości wdychanego powietrza, rodzaju zawartych w nim zanieczyszczeń, a także od wieku, wagi, poziomu aktywności i samopoczucia człowieka. Jednak badania pokazują, że jakakolwiek ekspozycja na te zanieczyszczenia jest szkodliwa. Szczególnie narażone na ich skutki są dzieci, ludzie starsi oraz osoby, które cierpią np. na cukrzycę czy choroby dotyczące układu oddechowego czy sercowo – naczyniowego.
Warto wiedzieć, że smog jest również niebezpieczny dla kobiet w ciąży i płodu. Badania wykazały, że zwiększa on ryzyko niskiej masy urodzeniowej, wad genetycznych, przedwczesnego porodu, a nawet śmierci dziecka. Jak wiemy palenie w ciąży jest zakazane, a dobowe narażenie na smog może odpowiadać wypaleniu aż 5-10 sztuk papierosów. Widzimy więc, że problem jest poważny. Dodatkowo badania prowadzone w Stanach Zjednoczonych pokazały że narażenie ciężarnych na PM2.5 w czasie trzeciego trymestru ciąży (nie podczas pierwszego i drugiego) związane było z podwyższonym ryzykiem wewnątrzmacicznego obumarcia płodu. Najbardziej zauważalnym skutkiem smogu jest jednak jego wpływ na układ oddechowy. Może on uszkadzać tkankę płuc, co może spowodować zaostrzenia chorób przewlekłych takich jak np. astmy, przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP), a nawet przyczynić się do rozwoju nowotworu. Należy pamiętać, że każdy ciężki przebieg chorób płuc wymagający hospitalizacji zwiększa ryzyko śmierci. Dwutlenek siarki i dwutlenek azotu zawarte w smogu powodują podrażnienie dróg oddechowych, spojówek i skóry. W organizmie zostają aktywowane wtedy naturalne mechanizmy obronne np. kaszel, nasilone wydzielanie śluzu w drogach oddechowych i łzawienie. Przyczynia się to do zwiększenia ryzyka infekcji układu oddechowego. Dodatkowo mogą wystąpić trudności z oddychaniem. Smog jest również niebezpieczny dla osób cierpiących na choroby układu sercowo-naczyniowego np. na nadciśnienie tętnicze, niewydolność serca i chorobę wieńcową. Co ciekawe, najwięcej zgonów związanych z zanieczyszczeniem powietrza występuje właśnie w tej grupie osób. Wykazano m. in. zwiększone ryzyko zawału serca i udaru mózgu ze względu na to, że małe cząsteczki pyłu (PM 2,5) mogą wnikać do krwioobiegu. Dodatkowo w niektórych przypadkach zaobserwowano nawet nagły zgon sercowy jak i zgon w wyniku zaostrzenia niewydolności serca.
Zapamiętaj: Podczas Wielkiego Smogu w 1952 roku, powietrze w Londynie w Anglii było tak zanieczyszczone od spalanego węgla że ponad 4000 osób zmarło z powodu chorób układu oddechowego. Smog był tak gęsty, że konieczne było zamknięcie dróg, linii kolejowych i lotniska.
Smog wpływa również negatywnie na układ nerwowy. Szczególnie jest to obserwowane u dzieci i osób starszych. Z przeprowadzonych na ten temat badań wynika, że osoby mieszkające na terenie o dużym stopniu zanieczyszczenia mają gorsze wyniki w nauce. Natomiast osoby w podeszłym wieku na skutek wieloletniej ekspozycji na szkodliwe związki obecne w smogu mają przyspieszony proces starzenia się układu nerwowego, a w konsekwencji pogłębione upośledzenie zdolności poznawczych i ogólnej sprawności umysłowej. Dla dorosłych zdrowych ludzi zanieczyszczenie powietrza również nie jest obojętne. Wykazano, że częściej cierpią oni na depresję oraz zaobserwowano więcej samobójstw w tej grupie. Każdego roku około 48 tysięcy ludzi, w tym głównie osoby starsze, przedwcześnie umiera z powodu chorób związanych z zanieczyszczeniem powietrza. Skraca to życie przeciętnego obywatela Polski o około 9 miesięcy.
Jak przeciwdziałać skutkom smogu?
Wiele krajów, w tym Stany Zjednoczone, stworzyło przepisy ograniczające smog. Niektóre z nich zawierają ograniczenia o tym, jakie związki chemiczne, a także w jakim czasie fabryka może uwolnić do atmosfery. W Polsce również podejmuje się tego rodzaju działania. Dąży się do wyeliminowania ogrzewania domów węglem. W dużych miastach w ścisłym centum coraz więcej ulic jest zamkniętych dla ruchu drogowego oraz tworzy się więcej terenów zielonych. Co ciekawe w Krakowie od 1 września 2019 r. obowiązuje całkowity zakaz stosowania paliw stałych, czyli np. drewna i węgla w indywidualnych instalacjach grzewczych, zapisany w tzw. „uchwale antysmogowej” dla Gminy Miejskiej Kraków.
Warto również pamiętać, że każdy człowiek może przyczynić się do zmniejszenia smogu, zmieniając kilka zachowań, takich jak:
- Kiedy tylko jest to możliwe ograniczać korzystanie z samochodu jako głównego środka transportu. Więcej spacerować, jeździć na rowerze czy korzystać z przejazdów środkami transportu publicznego. Warto jednak pamiętać, żeby w okresie maksymalnego stężenia substancji toksycznych w atmosferze nie jeździć rowerem, a nawet unikać każdego wysiłku fizycznego, gdyż powoduje on przyspieszenie oddechu i przez to więcej pyłu dostaje się do płuc.
- Należy dbać o samochód np. poprzez regularną wymianę oleju i filtrów, co może poprawić obieg paliwa i zmniejszyć emisję spalin.
- Należy tankować w chłodniejsze godziny dnia – wieczorem lub wcześnie rano, co zapobiega nagrzewaniu się spalin i wytwarzaniu szkodliwego ozonu.
- Unikać produktów, które uwalniają duże ilości lotnych związków organicznych np. farb i wybierać takie, w których jest ich znacznie mniej.
- Unikać urządzeń ogrodniczych zasilanych paliwem, takich jak kosiarki spalinowe. Zamiast tego lepiej używać urządzeń elektrycznych.
Polski Alarm Smogowy
W Polsce, która ma najbardziej zanieczyszczone powietrze w całej Europie, coraz częściej pojawiają się inicjatywy obywatelskie dążące do zmian i polepszenia jakości powietrza. Dzięki temu powstał Polski Alarm Smogowy, aby zrzeszać wszystkie ruchy społeczne tego rodzaju i działać razem na rzecz ochrony środowiska. Organizacja ta współpracuje z samorządami i naukowcami. W 2015 roku odbyło się jej pierwsze spotkanie, na którym omówiono wspólny plan działania. Według niego praca będzie się koncentrować na poprawianiu jakości powietrza tak, by spełniało ono zalecane normy. Ponadto Polski Alarm smogowy ma na celu monitorowanie zanieczyszczeń oraz budowanie świadomości o nich. Dodatkowo sukcesywnie będą wdrażane uchwały dotyczące wycofywania najbardziej niebezpiecznych dla środowiska kotłów, pieców i kominków a na ich miejsce będą promowane źródła ciepła emitujące jak najmniej szkodliwych związków do atmosfery. Planuje się także wprowadzenie norm jakości dla wszystkich sprzedawanych paliw stałych oraz kontroli przestrzegania wszystkich przepisów wprowadzonych w celu poprawienia jakości powietrza w Polsce.
Ryc. 1 Miasta z największą liczbą dni smogowych
Stworzono ranking przedstawiający miasta o najwyższym zanieczyszczeniu powietrza pod względem stężenia rakotwórczego benzo(a)pirenu oraz liczby dni, w których dobowe stężenie pyłu PM10 było powyżej normy. Warto zauważyć, że na przedstawionym poniżej schemacie nie zaznaczono Krakowa. Wynika to z tego, że od września 2019 r. obowiązuje w tym mieście całkowity zakaz spalania węgla i drewna w gospodarstwach domowych.
Ryc. 2 Miasta z najbardziej rakotwórczym powietrzem
Dane z ostatniego raportu Głównej Inspekcji Ochrony Środowiska (GIOŚ) z 2020 roku obejmującego podsumowanie 2019 roku wykazały, że normy dla stężenia PM10 w powietrzu są przekroczone na 90% powierzchni Polski. W dodatku ocena stężenia rakotwórczego benzo(a)pirenu jest jeszcze gorsza — norma dla stężenia tej substancji została przekroczona we wszystkich strefach monitorujących jakość powietrza w kraju. Niejednokrotnie o 1000% normy. Polacy oddychają niestety najbardziej zanieczyszczonym powietrzem w całej Unii Europejskiej.
Czy wiesz że: na początku XX wieku Meksyk jako jedno z kilku słynęło z najczystszego powietrza na świecie? Autor Carlos Fuentes napisał nawet powieść o tym mieście w 1959 roku i nazwał ją “Kraina najczystszego powietrza”. Niestety, dziś Meksyk jest jednym z miejsc na Ziemi, gdzie smog występuje najczęściej.
Ze względu na postępujący rozwój techniki i przemysłu trudno jest w dzisiejszych czasach uciec od zanieczyszczenia powietrza, bez względu na to, gdzie mieszkamy. Mimo że jakość powietrza w Europie poprawiła się w ostatnich dziesięcioleciach, poziomy zanieczyszczeń nadal przekraczają zalecane normy UE i wytyczne Światowej Organizacji Zdrowia. Powinniśmy sobie jednak zdawać sprawę, że smog może poważnie wpłynąć zarówno na zdrowie ludzi jak i na całe otaczające nas środowisko. Z tego powodu warto przyczyniać się do zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska nawet poprzez małe zmiany takie jak częstsze korzystanie z roweru niż z samochodu. Pamiętajmy, że im więcej osób tak zrobi tym lepszy efekt uda się nam uzyskać. Świadczą o tym między innymi wspomniane w tym artykule wyniki badań przeprowadzonych w czasie lockdownu, kiedy zmniejszyła się emisja dwutlenku azotu do atmosfery. Wspólnie zadbajmy o nasze zdrowie i nasze środowisko.