Gdy powietrze przy ziemi staje się ciężkie, widoczność spada, a po wyjściu na zewnątrz pojawia się kaszel, problemem nie jest jedna substancja, lecz mieszanina wielu zanieczyszczeń. Wyjaśniam, z czego składa się smog, które jego składniki są najgroźniejsze, skąd się biorą oraz dlaczego temat dotyczy także rolnictwa i ochrony środowiska.
Smog to mieszanina pyłów i szkodliwych związków chemicznych
- Pyły PM10 i PM2,5 tworzą najważniejszą część smogu i mogą przenikać głęboko do układu oddechowego.
- Benzo(a)piren i inne WWA powstają głównie podczas niepełnego spalania paliw stałych oraz odpadów.
- Tlenki azotu, siarki i tlenek węgla pochodzą między innymi z ogrzewania, transportu i przemysłu.
- Ozon jest typowym składnikiem smogu fotochemicznego, który tworzy się przede wszystkim w słoneczne, upalne dni.
- Rolnictwo może wpływać na jakość powietrza przez emisję amoniaku, pyłów i spalanie resztek roślinnych.
Smog to mieszanina, a nie jedna substancja
Najprościej mówiąc, smog jest mieszaniną pyłów zawieszonych, gazów i związków organicznych, które gromadzą się przy powierzchni ziemi. Jego dokładny skład zmienia się zależnie od pory roku, pogody, źródeł emisji i lokalnych warunków terenowych.
To ważne rozróżnienie, bo widoczna mgła nie zawsze oznacza smog, a smog nie zawsze jest dobrze widoczny. Cząstki mogą mieć mikroskopijny rozmiar, dlatego nawet przejrzyste powietrze bywa zanieczyszczone. W mojej ocenie największym błędem jest ocenianie jakości powietrza wyłącznie na podstawie tego, co widać za oknem.
Pył PM10 i PM2,5
PM10 oznacza cząstki o średnicy aerodynamicznej nie większej niż 10 mikrometrów. W ich skład mogą wchodzić fragmenty sadzy, popiołu, gleby, soli, metali oraz substancji organicznych. Część tych cząstek trafia do nosa i gardła, ale drobniejsza frakcja może docierać głębiej.
PM2,5 ma średnicę do 2,5 mikrometra, więc jest znacznie trudniejszy do zatrzymania przez naturalne mechanizmy obronne organizmu. Może docierać do pęcherzyków płucnych, a związane z nim substancje chemiczne zwiększają ryzyko stanów zapalnych i problemów z układem krążenia.
Pył może być emitowany bezpośrednio, na przykład z komina lub rury wydechowej, ale może też powstawać już w atmosferze. Tak tworzy się pył wtórny, będący efektem reakcji gazów, między innymi amoniaku, tlenków azotu i dwutlenku siarki.
Sadza, metale i związki organiczne
W smogu często występuje sadza, czyli czarny materiał powstający przy niepełnym spalaniu. Jej cząstki są bardzo małe i mogą przenosić na swojej powierzchni inne toksyczne substancje. W pyle wykrywa się również metale ciężkie, takie jak ołów, arsen, kadm i nikiel.
Nie każdy składnik smogu występuje w takim samym stężeniu. O szkodliwości decyduje nie tylko ilość pyłu, lecz także to, co znajduje się na jego powierzchni. Dlatego dwa dni z podobnym wynikiem PM2,5 mogą oznaczać nieco inne zagrożenie, jeśli zanieczyszczenia pochodzą z różnych źródeł.
Najgroźniejsze składniki smogu powstają przy spalaniu
W polskich warunkach zimowy smog jest silnie związany z ogrzewaniem budynków. Spalanie węgla, drewna niskiej jakości, mokrej biomasy lub odpadów w starym piecu może uwalniać pyły, sadzę, tlenek węgla, tlenki siarki, tlenki azotu i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.
Benzo(a)piren i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
Benzo(a)piren należy do grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, nazywanych w skrócie WWA. Powstaje przede wszystkim wtedy, gdy paliwo spala się w zbyt niskiej temperaturze albo przy niedoborze tlenu.
To jeden z powodów, dla których dym z niewłaściwego spalania jest szczególnie niebezpieczny. Benzo(a)piren przykleja się do cząstek pyłu i wraz z nimi może być wdychany. Nie jest więc trafne stwierdzenie, że problemem jest wyłącznie sam „dym”. Znaczenie ma także niewidoczna warstwa substancji osadzonych na cząstkach.
Tlenek węgla i tlenki azotu
Tlenek węgla, czyli czad, jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Powstaje przy niepełnym spalaniu i w wysokim stężeniu ogranicza zdolność krwi do transportowania tlenu. W domu jest przede wszystkim zagrożeniem związanym z wadliwą instalacją, ale należy do grupy zanieczyszczeń obecnych także w powietrzu miejskim.
Tlenki azotu pochodzą między innymi ze spalania paliw w silnikach, kotłach i instalacjach przemysłowych. Mogą podrażniać drogi oddechowe, a w atmosferze uczestniczą w reakcjach prowadzących do powstawania ozonu i wtórnych cząstek pyłu.
Inny skład ma smog zimowy, a inny fotochemiczny
Nie każdy smog powstaje w ten sam sposób. W Polsce najczęściej mówi się o smogu zimowym, ale w cieplejszej części roku mogą pojawić się epizody smogu fotochemicznego. Różnica dotyczy zarówno składu, jak i warunków, w których zanieczyszczenia się kumulują.
| Rodzaj smogu | Najważniejsze składniki | Typowe warunki |
|---|---|---|
| Smog zimowy | PM10, PM2,5, sadza, benzo(a)piren, SO2, CO | Sezon grzewczy, bezwietrzna pogoda, inwersja temperatury |
| Smog fotochemiczny | Ozon, tlenki azotu, lotne związki organiczne | Silne słońce, wysoka temperatura, słaby wiatr |
Smog zimowy
Smog zimowy, nazywany też londyńskim, tworzy się przede wszystkim przy intensywnym ogrzewaniu domów. Gdy występuje inwersja temperatury, chłodne powietrze zostaje uwięzione przy ziemi, a cieplejsza warstwa nad nim działa jak pokrywa. Zanieczyszczenia nie rozpraszają się i szybko rosną ich stężenia.
W takich warunkach szczególne znaczenie mają pyły PM2,5, sadza i benzo(a)piren. Problem pogłębiają doliny, zwarte zabudowania oraz brak przewietrzania. Dlatego dwa sąsiednie miejsca mogą mieć zupełnie różną jakość powietrza.
Przeczytaj również: Co to jest smog londyński i jak wpływa na nasze zdrowie?
Smog fotochemiczny
Smog fotochemiczny powstaje głównie latem, gdy promieniowanie słoneczne uruchamia reakcje między tlenkami azotu i lotnymi związkami organicznymi. Jednym z ich produktów jest ozon przyziemny, który w górnych warstwach atmosfery chroni przed promieniowaniem UV, lecz przy ziemi podrażnia płuca i oczy.
Ten typ smogu częściej dotyczy obszarów o dużym natężeniu ruchu samochodowego. Nie oznacza to jednak, że latem można ignorować komunikaty o jakości powietrza. Zimą zwracam uwagę głównie na pyły, latem także na poziom ozonu.
Skąd biorą się składniki smogu
Źródła zanieczyszczeń są różne, dlatego skuteczna poprawa jakości powietrza wymaga kilku działań jednocześnie. W polskich miastach ogromne znaczenie ma tak zwana niska emisja, czyli zanieczyszczenia wypuszczane na niewielkiej wysokości z domowych pieców i małych kotłowni.
- Ogrzewanie budynków dostarcza głównie pyłów, sadzy, benzo(a)pirenu i tlenków siarki.
- Transport emituje między innymi tlenki azotu, tlenek węgla, benzen oraz pyły z hamulców i ścierania opon.
- Przemysł i energetyka mogą być źródłem pyłów, tlenków siarki, tlenków azotu i metali ciężkich.
- Rolnictwo emituje amoniak, pyły oraz związki powstające przy gospodarowaniu nawozami naturalnymi.
- Spalanie odpadów i resztek roślinnych zwiększa emisję toksycznych produktów niepełnego spalania.
W przypadku gospodarstw rolnych szczególne znaczenie ma amoniak, uwalniany między innymi z nawozów naturalnych i miejsc przechowywania obornika. W atmosferze może reagować z innymi związkami i uczestniczyć w tworzeniu wtórnego pyłu. Z tego powodu ograniczanie strat azotu pomaga nie tylko nawożeniu, lecz także jakości powietrza.
Znaczenie mają również metody pracy z biomasą. Suche, odpowiednio przygotowane paliwo spalane w sprawnym urządzeniu emituje mniej dymu niż mokre drewno lub odpady spalane w nieprzystosowanym palenisku. W rolnictwie rozsądniejsze zagospodarowanie resztek roślinnych zwykle przynosi więcej korzyści niż ich spalanie na miejscu.
Jak czytać informacje o smogu i reagować praktycznie
W komunikatach o jakości powietrza najczęściej pojawia się stężenie pyłu podane w mikrogramach na metr sześcienny. Nie należy traktować jednej liczby jako pełnego opisu sytuacji, ponieważ oprócz PM10 i PM2,5 znaczenie mogą mieć także ozon, dwutlenek azotu czy benzo(a)piren.
Przy podwyższonym stężeniu pyłów ograniczam intensywny wysiłek na zewnątrz, szczególnie u dzieci, seniorów i osób z chorobami układu oddechowego. Krótki spacer nie zawsze jest problemem, ale bieganie lub ciężka praca fizyczna zwiększa ilość wdychanego powietrza.
Popularne oczyszczacze z filtrem HEPA mogą ograniczać stężenie pyłów w pomieszczeniu, lecz nie usuwają wszystkich gazów. Ich skuteczność zależy od powierzchni, szczelności pomieszczenia, wydajności urządzenia i regularnej wymiany filtrów. To pomocne rozwiązanie, ale nie zastąpi ograniczania emisji u źródła.
Typowym błędem jest także wietrzenie mieszkania bez sprawdzenia aktualnych pomiarów. Przy wysokim stężeniu PM2,5 lepiej przewietrzyć krótko, gdy jakość powietrza się poprawi, zamiast długo otwierać okna w czasie szczytu zanieczyszczeń.
Co naprawdę warto zapamiętać o składzie smogu
Smog nie jest pojedynczym związkiem chemicznym, lecz zmienną mieszaniną pyłów, gazów i toksycznych substancji osadzonych na cząstkach. Największe znaczenie w polskich warunkach mają PM10, PM2,5, sadza, benzo(a)piren, tlenki azotu, tlenek węgla i w sezonie letnim ozon.
Na jego skład wpływa nie tylko transport i przemysł, lecz także sposób ogrzewania domów, jakość paliwa, gospodarowanie nawozami oraz spalanie resztek. Najskuteczniejsza ochrona zaczyna się od sprawdzania pomiarów, ograniczenia wysiłku przy złej jakości powietrza i eliminowania emisji tam, gdzie powstają.
