Monitoring powietrza

Powietrze i potrzeba jego ochrony

Płuca dorosłego człowieka wykonują przeciętnie 18 oddechów na minutę, trzyletniego dziecka do 30 oddechów. Dzięki oddychaniu organizm dostarcza do swoich komórek tlen, który jest niezbędnym składnikiem procesów energetycznych na poziomie komórkowym. Wraz z tlenem do płuc dostaje się wszystko, co w danej chwili unosi się w powietrzu i może być do nich wciągnięte. Organizm ludzki potrafi zapobiegać dostawaniu się do płuc części zanieczyszczeń takich jak kurz i większe pyły. Niestety zanieczyszczenia gazowe, rozpylone w powietrzu, bez problemu do nich się przedostają.

Powietrze atmosferyczne jest bezbarwną i bezwonną mieszaniną gazów. Głównymi jego składnikami są: azot stanowiący 78,1% i tlen – 20,9%. Pozostałą część stanowią gazy, takie jak dwutlenek węgla oraz w niewielkich ilościach: hel, neon, ksenon, wodór i para wodna. Zawartość procentowa poszczególnych składników powietrza atmosferycznego nie zmienia się do wysokości 80 km nad powierzchnią Ziemi. Wyjątek stanowi para wodna oraz aerozole atmosferyczne, których maksymalne stężenia przypadają na warstwę powietrza najbliższą Ziemi. Powyżej 80 km skład chemiczny powietrza ulega zmianie pod wpływem krótkofalowego promieniowania słonecznego, za sprawą którego cząsteczki ulegają dysocjacji, jonizacji oraz reakcjom fotochemicznym.

EMISJA ZANIECZYSZCZEŃ DO POWIETRZA

Zanieczyszczenia powietrza to wszelkie substancje zawarte w atmosferze, odbiegające od jego naturalnego składu lub też substancje naturalnie występujące w powietrzu, ale w nadmiernych ilościach. Mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia organizmów bądź niekorzystnie wpływać na klimat ziemski. To miedzy innymi działalność człowieka i gwałtowny rozwój przemysłu, oparty na energii pozyskiwanej z ropy naftowej i węgla, spowodowały wzrost zanieczyszczeń. Stężenia tych zanieczyszczeń w niektórych regionach świata są tak wysokie, że mogą zagrażać życiu ludzi, zwierząt i roślin.

Zanieczyszczenia powietrza wśród wszystkich zanieczyszczeń są najbardziej mobilne i na dużych obszarach mogą wpływać praktycznie na wszystkie komponenty środowiska. W zależności od rodzaju źródła emisji rozróżnia się:

  • emisję punktową, gdzie zanieczyszczenia głównie pochodzą z zakładów przemysłowych, w których następuje spalanie paliw do celów energetycznych oraz procesy technologiczne,
  • emisję liniową, której źródło znajduje się w transporcie drogowym, kolejowym, wodnym i lotniczym,
  • emisję powierzchniową, jako sumę emisji z palenisk domowych, małych kotłowni przydomowych, niewielkich kotłowni dostarczających lokalnie ciepło, pożarów i pyłów niesionych silnymi wiatrami.

Źródła emisji zanieczyszczeń powietrza

Zwarta, niska zabudowa oraz związane z nią procesy ogrzewania w sektorze komunalno-bytowym powodują występowanie wysokich stężeń przede wszystkim pyłu zawieszonego (PM10). Na terenie województwa pomorskiego największe zagęszczenie zabudowy niskiej koncentruje się głównie w mniejszych miastach i wokół aglomeracji trójmiejskiej, oferując bliskość Trójmiasta, a zarazem spokój i ciszę pozamiejską. Tym samym roczna emisja pyłów zawieszonych na tych obszarach w skali roku jest największa.

CHARAKTERYSTYKA GŁÓWNYCH ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA

  • Dwutlenek siarki (SO2) i produkty jego utleniania

Powstają głównie w procesie spalania. Ma działanie toksyczne, atakuje najczęściej drogi oddechowe i struny głosowe. Po wniknięciu do ściany dróg oddechowych przenika do krwi i dalej do całego organizmu. Kumuluje się w ściankach tchawicy i oskrzelach oraz w wątrobie, śledzionie, mózgu i węzłach chłonnych. Duże stężenie SO2 może prowadzić również do zmian w rogówce oka. Szczególną szkodliwość na zdrowie człowieka przypisuje się jednoczesnemu skażeniu powietrza SO2 i siarczanami, jak też mieszaniną SO2, cząstek stałych i innych substancji powstających przy spalaniu kopalin. Związki te mogą być transportowane z powietrzem na odległość tysięcy kilometrów i następnie wymywane z atmosfery opadami tworząc kwaśne deszcze. Kwaśne deszcze powodują duże zmiany w środowisku, głównie przez zakwaszanie zbiorników wodnych, przyspieszając korozję niszcząc florę.

  • Tlenki azotu (NOx)

Główne rodzaje występujących w atmosferze tlenków to tlenek azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO2). Suma tlenków azotu (NOx) jest głównym zanieczyszczeniem emitowanym z transportu drogowego. Tlenek azotu ma działanie toksyczne. Obniża odporność organizmu na infekcje bakteryjne, działa drażniąco na oczy i drogi oddechowe, jest przyczyną zaburzeń w oddychaniu, powoduje choroby alergiczne (m.in. astmę). Tlenki azotu są prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. Pod wpływem promieniowania nadfioletowego reagują z węglowodorami tworząc tzw. smog fotochemiczny (tzw. letni). Biorą one również udział w tworzeniu kwaśnych deszczów.

  • Pyły

Pyły po przedostaniu się do organizmu pozostają w nim przez pewien czas, powodując podrażnienia naskórka i śluzówki. Przeważnie są to cząstki stałe o wymiarach mniejszych niż 300 µm, jednak najniebezpieczniejsze są te najdrobniejsze o wielkości cząstki poniżej 10 µm (pył PM10 – pył o średnicy aerodynamicznej ziaren do 10 µm; jest jednym ze stałych punktów monitoringu powietrza). Pyły wprowadzane są do powietrza w wyniku bezpośredniej emisji, której podstawowym źródłem są procesy spalania paliw w niezmodernizowanych lokalnych (domowych) systemach grzewczych oraz z transportu samochodowego. Pyły przedostają się również do powietrza podczas procesów zachodzących podczas przenoszenia gazów w atmosferze, a także pylenia z podłoża. Pyły mogą powodować zapalenie górnych dróg oddechowych, pylicę płuc, choroby nowotworowe, alergiczne i astmę.

  • Kadm

Kadm w formie pyłu, pary i dymu znajdujący się w atmosferze należy do najbardziej toksycznych metali. Wchłaniany przez błony śluzowe dróg oddechowych, może powodować zatrucia ostre lub przewlekłe. Kumulując się w organizmie działa rakotwórczo i mutagennie.

  • Ołów

Ołów powoduje długotrwałe zanieczyszczenie środowiska, do którego dostaje się między innymi z zakładów produkujących farby, i lakiery, powłoki kabli, emalie, szkło oraz z kopalni i hut metali. Z powietrza, w wyniku depozycji odkłada się w glebie, z której z kolei może przenikać do roślin. Do organizmu dostaje się poprzez przenikanie przez śluzówkę dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. Szczególnie negatywnie oddziałuje na układ krwiotwórczy, nerwowy, sercowo-naczyniowy, oddechowy, nerki, a także na rozrodczość.

  • Ozon

Ozon (O3) w naturalny sposób powstaje na wysokości 30-50 km. Poniżej 25 km ozon już nie powstaje, jak również nie ulega rozpadowi. Powoli osiadając tworzy maksymalną koncentrację w stratosferze na wysokości ok. 23 km gdzie znajduje się prawie 90% ozonu. Do dolnych, gęstych warstw atmosfery (troposfera, ok. 10% ozonu) ozon przenika w niewielkich ilościach, gdzie szybko ulega rozpadowi. W stratosferze ozon stanowi swoistą „tarczę ochronną” chroniącą biosferę Ziemi przed promieniowaniem słonecznym. W troposferze jest niepożądany, gdyż należy do gazów cieplarnianych. Ozon troposferyczny jest zanieczyszczeniem wtórym. Powstaje w wyniku reakcji fotochemicznych zachodzących w powietrzu zanieczyszczonym tlenkami azotu, węglowodorami i tlenkiem węgla (są to głównie reakcje transformacji tlenowych związków azotu) pochodzących ze źródeł antropogenicznych, głównie transportu drogowego. Formowaniu ozonu sprzyja wysoka temperatura, duże nasłonecznienie i duża wilgotność powietrza. Przy wyższych stężeniach ozon powoduje podrażnienia oczu, głównie zapalenie spojówek, zmiany w parametrach widzenia, zmiany czynności płuc (szczególnie u dzieci), zwiększoną częstotliwość ataków astmy oraz wzrost zachorowalności na raka skóry. Ozon jest związkiem bakteriobójczym.

Oprócz ww. substancji w powietrzu może występować także szereg innych zanieczyszczeń emitowanych w procesach produkcji oraz ze spalania paliw i odpadów.

WARUNKI METEOROLOGICZNE

Aerozole i gazy znajdujące się w atmosferze, opadając bezpośrednio w wyniku sedymentacji lub na drodze dyfuzji, przenoszone są do podłoża. Ocenia się, że na półkuli północnej rocznie opada z atmosfery na lądy 370 tys. ton, a na powierzchnię mórz i oceanów 31 tys. ton w postaci suchej i mokrej depozycji. Najbardziej efektywnym mechanizmem usuwania cząstek z atmosfery jest sedymentacja grawitacyjna, ale podlegają jej tylko duże cząsteczki aerozoli.

Rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w powietrzu w przyziemnej warstwie atmosfery zależne jest od takich czynników atmosferycznych, jak prędkość i kierunek wiatru, opad atmosferyczny, temperatura powietrza oraz pionowa struktura termiczna warstwy granicznej atmosfery.

Cisze wiatrowe i niewielkie prędkości wiatru pogarszają poziomą wentylację powietrza, co jest przyczyną wzrostu stężeń zanieczyszczeń. Prędkość wiatru wpływa na tempo przemieszczania się zanieczyszczeń powietrza, natomiast kierunek decyduje o trasie ich transportu.

Opady atmosferyczne, głównie deszcze, w zależności od ich intensywności i czasu trwania, wymywają niektóre zanieczyszczenia powietrza. Wymywanie jest procesem oczyszczającym atmosferę. Oszacowano, że w umiarkowanych szerokościach geograficznych deszcze usuwają 70-80% masy aerozoli z atmosfery. Wymywanie jest procesem dwustopniowym, rozpoczyna się w momencie kondensacji pary wodnej na cząstkach i formowaniu dużych kropli w chmurach, a kończy na opadzie w formie ciekłej lub stałej.

Temperatura pośrednio wpływa na jakość powietrza. W sezonie zimowym przy niskich temperaturach zwiększa się tzw. niska emisja pochodząca z ogrzewania w sektorze komunalno-bytowym. Zanieczyszczenia pochodzące z tzw. niskiej emisji koncentrują się lokalnie, a zważywszy na ich niepełne spalanie, są bardziej szkodliwe niż te powstające wskutek przemian w sektorze przemysłowym, wyposażonym w paleniska o wysokiej sprawności, gdzie procesy spalania przebiegają w wyższej temperaturze, a emitory wynoszą spaliny zdecydowanie wyżej, niż w przypadku emisji niskiej, co ułatwia rozcieńczenie tych zanieczyszczeń.

PRAWO

Obowiązki władz publicznych dotyczące zdrowia obywateli i dbałości o stan środowiska zapisane są w wielu aktach prawnych obowiązujących na terenie Polski: w Konstytucji Rzeczypospolitej Polskiej, Dyrektywach Parlamentu Europejskiego, ustawach i rozporządzeniach krajowych oraz w aktach prawa miejscowego.

W najważniejszym spośród nich – Konstytucji Rzeczypospolitej Polskiej, znajdują się dwa kluczowe artykuły: art. 68 mówiący m.in. o zapobieganiu negatywnym dla zdrowia skutkom degradacji środowiska oraz art. 74, w którym nałożony został obowiązek ochrony środowiska. Dlatego obowiązkiem władz samorządowych jest podjęcie działań, które ograniczą poziom zanieczyszczenia powietrza oraz jego negatywny wpływ na zdrowie ludzi i na środowisko.

Zgodnie z zapisami prawa europejskiego[i] już od 2005 r. dobowy poziom dopuszczalny zanieczyszczenia powietrza pyłem PM10 wynoszący 50 μg/m3 nie powinien być przekraczany więcej niż 35 dni w roku, a poziom[ii] docelowy stężenia średniorocznego benzo(a)pirenu powinien być nie większy niż 1 ng/m3. Transpozycję tych zapisów do prawa polskiego stanowi Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu (Dz.U. z 2012 r. poz.1031).

W związku z brakiem znaczącej poprawy w zakresie jakości powietrza Trybunał Sprawiedliwości Unii Europejskiej wydał w dniu 22 lutego 2018 r. wyrok przeciwko Polsce. Wyrok ten zobowiązuje Państwo Polskie do wdrożenia zdecydowanych działań mających na celu jak najszybsze uporanie się z problemem złej jakości powietrza.

Jakość powietrza w województwie pomorskim jest badana w ramach państwowego monitoringu środowiska, realizowanego przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska. Z przygotowanego za rok 2021 raportu[iii] wynika, że podobnie jak oceny za lata wcześniejsze, na obszarze strefy pomorskiej występują obszary z przekroczeniami poziomu docelowego benzo(a)pirenu zawartego w pyle zawieszonym PM10. Wzrost stężeń benzo(a)pirenu zawartego w pyle zawieszonym PM10 w 2021 roku w porównaniu z 2020 rokiem w znacznej mierze należy wiązać z warunkami meteorologicznymi, skutkującymi zwiększoną emisją z ogrzewania domów i mieszkań w okresie jesienno-zimowym. W roku 2021 w strefie aglomeracji trójmiejskiej wystąpiło przekroczenie poziomu dopuszczalnego dla dwutlenku siarki, którego przyczyną było występowanie epizodów wysokich stężeń tego zanieczyszczenia związane z emisjami ze strefy przemysłowej. Było to pierwsze przekroczenie poziomu dopuszczalnego dla tego zanieczyszczenia w województwie pomorskim. Ponadto, w 2021 roku, ze względu na ochronę zdrowia ludzi na obszarze obu stref wystąpiło przekroczenie poziomu celu długoterminowego dla ozonu.

W związku z przekroczeniami poziomów dopuszczalnych i docelowych zanieczyszczeń dla stref województwa pomorskiego opracowywane są przez Zarząd Województwa Pomorskiego programy ochrony powietrza (POP). Program ochrony powietrza jest aktem prawa miejscowego, który wskazuje istotne powody (źródła) wystąpienia przekroczeń norm jakości powietrza w odniesieniu do ww. zanieczyszczeń w strefie oraz określa skuteczne i możliwe do zrealizowania działania, których wdrożenie spowoduje poprawę jakości powietrza i dotrzymanie wymaganych norm. Aktualne programy dostępne są  na stronie internetowej Urzędu Marszałkowskiego w Gdańsku.

Ponadto na początku 2020 roku weszła w życie tzw. uchwała antysmogowa dla miasta Sopotu. W dalszej kolejności podjęto uchwały antysmogowe dla pozostałego obszaru woj. pomorskiego. Szczegóły na stronie Urzędu Marszałkowskiego w Gdańsku.

ROCZNA OCENA JAKOŚCI POWIETRZA

Wyniki pomiarów monitoringu powietrza atmosferycznego prowadzonych w sieci województwa są podstawą dla GIOŚ do wykonania oceny jakości powietrza w województwie. Ocena jakości powietrza, którą wykonuje się corocznie, jest wynikiem obowiązku, jaki nakłada na niego art. 89 i 90 Prawa ochrony środowiska (ustawa z dn. 27 kwietnia 2001 r.). Celem rocznej oceny jakości powietrza jest uzyskanie informacji o stężeniach na obszarze poszczególnych stref w zakresie umożliwiającym dokonanie ich klasyfikacji na podstawie przyjętych kryteriów. Dla celów rocznej oceny jakości powietrza oraz uchwalenia i realizacji programów jego ochrony na terenie kraju, ustanowione zostały strefy. Swymi granicami obejmują one aglomeracje, miasta powyżej 100 tys. mieszkańców oraz pozostałe obszary leżące w granicach województwa. W województwie pomorskim zostały wyznaczone 2 strefy – Aglomeracja Trójmiejska, w skład której wchodzi Gdańsk, Gdynia i Sopot, oraz pozostała część województwa nazwana na potrzeby oceny rocznej – strefą pomorską.

strefa pomorska

Roczną ocenę jakości powietrza realizuje się w oparciu o kryteria uwzględniające ochronę zdrowia oraz ochronę roślin. Zgodnie z obowiązującymi przepisami w ocenie pod kątem ochrony zdrowia uwzględnia się takie zanieczyszczenia jak: dwutlenek siarki (SO2), dwutlenek azotu (NO2) , tlenek węgla (CO), benzen (C6H6), ozon (O3), pyły zawieszone (PM10 i PM2,5), metale ciężkie (ołów, kadm, nikiel i arsen) oraz benzo(a)piren w aerozolach PM10. Pod kątem ochrony roślin uwzględnia się tlenek siarki (SO2), sumę tlenków azotu (NO2 i NO) oraz ozon (O3) . Dla tego kryterium pod uwagę brane są tylko stężenia mierzone poza obszarami zurbanizowanymi.

W ramach oceny rocznej odrębnie dla każdej substancji dokonuje się klasyfikacji stref. Na podstawie analizy wyników monitoringu wyznaczone zostają strefy, gdzie jakość powietrza jest niezadowalająca. Następnie WIOŚ przekazuje ocenę roczną Zarządowi Województwa, który uruchamia systemy naprawcze na obszarach, na których doszło do przekroczeń stężeń dopuszczalnych.

 

MONITORING POWIETRZA

Na obszarze województwa pomorskiego w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska prowadzony jest monitoring powietrza atmosferycznego, którego koordynatorem jest Generalny Inspektorat Ochrony Środowiska (GIOŚ). Monitoring prowadzony jest przez Regionalny Wydział Monitoringu Środowiska w Gdańsku, Agencję Regionalnego Monitoringu Atmosfery Aglomeracji Gdańskiej (ARMAAG) oraz Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW). Główną metodą określania stanu jakości powietrza są pomiary imisji zanieczyszczeń powietrza.

W ramach systemu pomiarowego w województwie pomorskim działają dwa typy sieci pomiarowych:

  • sieć pomiarów automatycznych (ciągłych),
  • sieć pomiarów manualnych (dobowych).

Poszczególne typy pomiarów różnią się od siebie dokładnością i częstotliwością uzyskiwanych wyników pomiarów. Poszczególne metody monitoringu przeznaczone są do oceny jakości powietrza na obszarach o różnym zagrożeniu dla zdrowia ludności i ochrony środowiska. Wyniki badań prowadzonych w systemie automatycznym można obserwować na bieżąco na stronie internetowej: www.airpomerania.pl oraz http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/current#. W sieci województwa pomorskiego znajduje się 16 automatycznych stacji pomiarowych. Na pozostałych stanowiskach pomiary prowadzone są metodami manualnymi (10 stacji).

Ponadto od 2018 roku lokalne samorządy tworzą własne systemy pomiaru czystości powietrza. Wyniki można śledzić on-line na stronach internetowych:

Województwo pomorskie na tle całego kraju plasuje się w grupie najmniej zagrożonych województw pod kątem zanieczyszczeń powietrza.

[i] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/50/WE z dnia 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy (tzw. dyrektywy CAFE),

[ii] Dyrektywa 2004/107/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 15 grudnia 2004 r. w sprawie arsenu, kadmu, rtęci, niklu i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w otaczającym powietrzu

[iii] GIOŚ Regionalny Wydział Monitoringu Środowiska w Gdańsku, „Roczna ocena jakości powietrza w województwie pomorskim. Raport wojewódzki za rok 2021”, Gdańsk, 2022