niskaemisja.com

Czynniki powodujące pyłowe zanieczyszczenie powietrza

W powietrzu atmosferycznym zawsze znajdują się substancje stałe, choćby w postaci bardzo drobnych pyłów. Co więcej, ich obecność jest niezbędna do tworzenia się chmur zarówno podczas procesu kondensacji, jak i krystalizacji. Nadmierna koncentracja pyłów pochodzenia antropogennego, przede wszystkim pochodzących ze spalania, obserwowana była w latach intensywnego rozwoju przemysłu. W różnych krajach przypadało to na wiek XIX i XX. W Polsce maksymalne zapylenie powietrza zakończyło się wraz z zainstalowaniem różnego rodzaju instalacji odpylających w samym końcu XX stulecia. W tamtych zadymionych czasach mierzono opad pyłu, czyli wagę czastek stałych, które docierały do powierzchni terenu. Skrajne wartości przekraczały setki kilogramów pyłu na kilometr kwadratowy w miesiącu. 
  • Zanieczyszczone powietrze w Polsce

    Jak wynika z opublikowanych w latach 2010 i 2011, przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska Raportu o stanie środowiska w Polsce 2008 i „Raportu Stan Środowiska w Polsce. Sygnały 2011”, pomimo systematycznej poprawy jakości powietrza w Polsce istotnym problemem nadal pozostają zbyt wysokie stężenia ozonu troposferycznego w sezonie letnim, a w sezonie zimowym – ponadnormatywne stężenia pyłu zawieszonego PM10 oraz benzo(a)pirenu.
     



Obecnie zapylenie ma inny charakter. Antropogenny pył jest na tyle drobny, że przebywa w dolnej atmosferze długo, najczęściej do czasu, aż wypłuczą go opady. Mierzymy więc stężenie pyłu zawieszonego. Na podglądowym rysunku widoczne są rozmiary pyłu  PM10 i PM2,5 w porównaniu z ziarnami piasku kwarcowego oraz ludzkim włosem.
W powietrzu zawieszone są cząstki stałe, które mogą wpływać niekorzystnie na zdrowie człowieka. Rodzaj, wielkość i skład chemiczny zależą od źródeł emisji. Skondensowane substancje małolotne lub nielotne adsorbują się na cząstkach stałych (pyłach) i unoszą się w powietrzu na równi z zanieczyszczeniami lotnymi. Różni je jednak od związków lotnych trwałość. Pył zawieszony długo utrzymuje się w atmosferze i może być przenoszony na duże odległości, nie tylko w obrębie jednego państwa. Na utrzymywanie się i przemieszczanie pyłów w powietrzu, jak i przechodzenie pyłu osiadłego w stan zawieszony, mają ogromny wpływ warunki pogodowe, takie jak: prędkość wiatru, temperatura i wilgotność.
Wielkości i kształt cząstek emitowanych do powietrza są bardzo zróżnicowane.
W zależności od sposobu zachowywania się ich w powietrzu i w układzie oddechowym, cząstki podzielono na podzakresy wymiarowe:
– pył opadający ( cząstki bardzo grube o średnicy większej od 10 mikrometrów),
– pył zawieszony, a w nim:
v  cząstki grube o średnicy większej od 2,5 mikrometra a mniejszej lub równej 10 mikrometrom (PM10),
v  cząstki drobne o średnicy większej od 0,1 mikrometra a mniejszej lub równej 2,5 mikrometra (PM2,5),
v  cząstki bardzo drobne o średnicy mniejszej lub równej 0,1 mikrometra.
Pod pojęciem „średnica” należy rozumieć wartość umowną, przyrównującą cząstkę do kuli o takich samych właściwościach aerodynamicznych co rzeczywista cząstka.
Średnica 2,5 mikrometra jest granicą dzielącą pyły drobne od grubych. Badanie frakcji grubych różni się od metod badania frakcji drobnych. Frakcje drobne wolniej się osadzają, mogą przebywać dłużej w stanie zawieszonym, przedostawać się do układu oddechowego, jak również różnić się składem chemicznym od frakcji grubych.
Według zachowania się w układzie oddechowym pyły ( UE i USA) dzieli się na:
v  frakcję wdychaną, czyli wszystkie cząstki wdychane przez nos i usta,
v  frakcję tchawiczną, czyli tę część cząstek wdychanych, która wnika poza krtań,
v  frakcję respirabilną (pęcherzykową), czyli frakcję, która wnika aż do bezrzęskowych dróg oddechowych (pęcherzyków płucnych).
Wieloletnie badania imisji zanieczyszczeń w obrębie szlaków komunikacyjnych potwierdzają fakt, że transport drogowy jest istotnym czynnikiem wpływającym na wielkość emisji pyłu PM10. Wielkość emisji cząstek stałych PM10 zależy: od rodzaju silnika, od budowy i rodzaju materiału hamulców i sprzęgieł, od materiałów ogumienia, od masy pojazdu, od prędkości poruszania się, od warunków pogodowych i jakości jezdni, przy czym wymienione czynniki są od siebie zależne.
Najpoważniejsze zanieczyszczenia komunikacyjne przenoszone przez pyły to wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, metale ciężkie, dioksyny i inne.
Najistotniejszym, ze zdrowotnego punktu widzenia, skutkiem oddziaływania WWA na organizm jest zdolność niektórych z nich do wywoływania zmian nowotworowych. Liczne badania dostarczyły dostatecznej ilości danych pozwalających zakwalifikować takie związki, jak: benzo(a)piren, dibenzo(a,h)antracen, benzo(a)antracen, benzo(b)fluoranten, czy
dibenzo(a,e)piren do substancji rakotwórczych. WWA występują w powietrzu zawsze w postaci stałej na powierzchni cząstek pyłów, mgły lub dymu, co przyspiesza ich mokrą i suchą depozycję. Stężenie tych związków jest odwrotnie proporcjonalne do odległości źródła emisji.
Bardzo groźnymi związkami zaadsorbowanymi na powierzchni pyłów są nitrowe pochodne WWA pochodzące ze spalin (silniki Diesla i spalinowe) oraz powstające, w wyniku reakcji chemicznych WWA z tlenkami azotu i zachodzących w fazie gazowej. Nitrowe pochodne WWA charakteryzują się wielokrotnie wyższą mutagennością i kancerogennością w porównaniu z WWA.
Inną groźną dla zdrowia grupą związków jest rodzina dioksyn, do której zalicza się polichlorodibenzodioksyny, polichlorodibenzofurany, polichlorowane bifenyle i polichloronaftaleny. Dioksyny mogą kumulować się w organizmach zwierząt i ludzi wzdłuż powiązań troficznych, gdzie w przypadku zatruć ostrych wywołują uszkodzenia wątroby, śledziony, trzustki i nerek. Uważa się, że mają właściwości rakotwórcze, mutagenne i teratogenne. Szkodliwe działanie dioksyn polega również na zakłóceniu funkcji reprodukcyjnych.
Następna grupa zanieczyszczeń roznoszonych z frakcją pylistą to pierwiastki śladowe, w tym szczególnie groźne metale ciężkie. Pod pojęciem „metale ciężkie” należy rozumieć pierwiastki o gęstości powyżej 4,5 g/cm3. Niektóre z nich, jak miedź, cynk, są niezbędne do funkcjonowania organizmów żywych, inne – jak kadm, rtęć czy ołów są zbyteczne lub ich funkcja biologiczna nie jest jeszcze znana. Natomiast znane są skutki nadmiernego nagromadzenia metali ciężkich w organizmie – powodują one wiele chorób, w tym nowotworowych. Na uwagę zasługuje rtęć uważana za jedną z przyczyn chorób układu nerwowego i nowotworowych. Toksyczność rtęci zależy od jej chemicznej postaci. Najmniej toksyczne są jej związki nieorganiczne, najbardziej – alkilowe pochodne. Rtęć emitowana z antropogenicznych źródeł emisji jest transportowana głównie przez powietrze i może być przenoszona na znaczne odległości. Głównymi źródłami emisji są procesy spalania paliw kopalnych, przeróbki rud żelaza i metali nieżelaznych, produkcji cementu. Istotny udział w emisji rtęci mają również spalarnie odpadów. Rtęć w powietrzu znajduje się w postaci gazowej lub zaadsorbowana na cząstkach pyłu zawieszonego. Niestety, poziom rtęci w powietrzu w ostatnich latach wzrasta.
Przedostawanie się metali wraz z pyłami do wody i gleby powoduje zmiany np. odczynu (pH), właściwości biochemicznych, składu ilościowego i jakościowego pierwiastków śladowych.



Z zapyleniem wiąże się zjawisko smogu. Smog to ogólna nazwa stanu zanieczyszczonej dolnej troposfery „bukietem” związków pochodzenia antropogenicznego; wyróżniamy smog fotochemiczny, gdzie istotną rolę mają takie gazy, jak: tlenki azotu i ozon oraz smog siarkowo-pyłowy generowany nieoczyszczonymi spalinami, zjawisko charakterystyczne dla obszarów zurbanizowanych o niskim poziomie starań o redukcję emisji, w tym emisji niskiej. Na starej rycinie pokazany jest historyczny smog londyński z początków XX stulecia.
Ze względu na znaczny negatywny wpływ pyłu PM2,5 na zdrowie ludzi, wobec tego zanieczyszczenia oprócz poziomu dopuszczalnego i docelowego określony jest również pułap stężenia ekspozycji, który odnosi się do terenów tła miejskiego w miastach powyżej 100 tys. mieszkańców i aglomeracji. Pułap ten określony dla trzech kolejnych lat kalendarzowych 2013-15 wynosi 20 µg/m3. Wiemy już, że w Polsce generalnie nie został osiągnięty. Większość kraju, w tym obszar Zielonych Płuc Polski wykazuje wartości zdecydowanie przekraczające ten pułap. Warto jeszcze zauważyć, że krajowy cel redukcji narażenia pyłem PM2,5 w powietrzu wynosi 18 µg/m3 z terminem osiągnięcia w roku 2020 (średnia z lat 2018-20). Jest więcej niż pewne, że poziomu tego nie osiągniemy. Popatrzmy na mapkę z miastami, gdzie notorycznie przekraczane są dopuszczalne wartości stężenia pyłu zawieszonego.



Pewnym specyficznym problemem jest spalanie biomasy, teoretycznie spełniającej warunek odnawialności. Niektóre rodzaje biomasy są podawane do spalania w stanie lepiej rozdrobnionym niż inne paliwa stałe, co zmniejsza możliwość nadmiernego uwalniania tlenku węgla oraz pyłów. Należy stwierdzić, że udział w emisji pyłów pochodzących ze spalania biomasy w paleniskach domowych pozostaje niezinwentaryzowany.  Można wszakże przypuszczać, że jest on znaczny. Nieco światła na ten problem dają oceny szacujące relacje pomiędzy emisją pyłów przy spalaniu drewna i odpadów drewna w porównaniu z węglem. Przedstawia to tabelka z uśrednionymi poziomami emisji pyłów zawieszonych w tonach na teradżul energii
Emisja pyłu w Mg/TJ
Pył zawieszony TSP PM 10 PM 2,5
Drewno i odpady drewniane 0,2 0,19 0,18
Węgiel kamienny 0,5 0,375 0,125
 
 
Traktując te dane orientacyjnie należy zwrócić uwagę, że wprawdzie wskaźniki te są wyższe dla TSP (pył całkowity) i PM10 przy spalaniu węgla, ale spalanie drewna powoduje o 30% większą emisję frakcji PM2,5 niż spalanie węgla. Czyli przewidywane w najbliższym okresie skierowanie zainteresowania służb ochrony środowiska na coraz drobniejsze pyły (PM2,5 μm i 1 μm) spowoduje pogorszenie stanu tam, gdzie spala się biomasę roślinną lub jej udział w spalaniu jest znaczący. Jest to oczywiście marne pocieszenie dla zwolenników węgla, gdyż tabelka ta jednoznacznie uświadamia, że generalnie emisja pyłu standaryzowana produkcją energii jest w przypadku węgla zbliżona do występującej przy spalaniu biomasy.
Jak już wspominano, zapylenie Polski pyłami submikronowymi jest nadmierne. Obrazuje to mapka z klasyfikacją stref ochrony powietrza w stosunku do stężeń PM10. Tylko Podlasie (bez Białegostoku) mieści się w strefie A, czyli bez przekroczeń.



W dużej mierze emisja pyłu TSP, PM10 i PM2,5 zależy od technologii spalania oraz ściśle zależnych od niej – rodzaju i właściwości fizyko-chemicznych spalanej biomasy.
Wyróżnia się 2 główne źródła emisji cząstek stałych podczas spalania biomasy:
– cząstki z niezupełnego spalania paliwa, w tym sadzę, smołę i niespalony węgiel,
– cząstki pochodzące z nieorganicznego materiału w popiele w paliwie.
Warto także zapoznać się ze strukturą źródeł pyłu zawieszonego w Polsce. Pokazano to w odniesieniu do pyłu PM2,5 – obecnie najdrobniejszego z mierzonych. Zdecydowanie przeważa spalanie komunalne.



Pył formowany jest głównie z parujących składników nieorganicznych, takich jak KCl, które w obecności SO2 poddawane są dalszym chemicznym transformacjom np. do K2SO4. W składzie emitowanych nieorganicznych submikronowych cząstek stałych występują głównie: potas, chlor, siarka i tlen, a sposób uwalniania metali alkalicznych podczas spalania biomasy zależy od wzajemnego stosunku zawartości chloru i metali alkalicznych, a także obecności siarki i azotu. 
W praktyce najczęściej jest tak, że biomasa o większych frakcjach (uzyskanych po zrębkowaniu na rębaku) jest bardzo skutecznie podawana do kotła, ale kocioł uzyskuje niewielką moc. Spala się więc w nim paliwa rozdrobnione za pomocą sieczkarni, a także ziarno, zrębki i pelety. Tam, gdzie nie ma takich możliwości występują gorsze warunki pracy i relatywnie większa emisja CO oraz pyłu.
Z powyższego wynika, że bez radykalnej zmiany systemu pracy palenisk domowych nie ma szans na poprawę sytuacji w zakresie zagrożenia NE, w szczególności zagrożenia pyłami.
 

Tabela. Emisja zanieczyszczeń z różnych typów pieców bez systemu odprowadzania spalin

 
NFOŚiGW NFOŚiGW

Kontakt

Polska Federacja Pacjentów Dialtransplant
ul. Indiry Gandhi 21, 02-776 Warszawa

tel./fax: + 48 22 644 67 95

biuro@federacjapacjentow.pl
www.federacjapacjentow.pl

Newsletter

Jeśli chcesz otrzymywać informacje wpisz w poniższe pole swój adres e-mail i wyślij


Odwiedziny: 71636
zamknij
Ten serwis, podobnie jak większość stron internetowych wykorzystuje pliki cookies. Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianie ustawień cookie w przeglądarce. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki. | Polityka cookies