Klimat miasta

Wiadomości podstawowe

Co to jest zanieczyszczenie powietrza?

Zanieczyszczenie powietrza to gazy oraz aerozole (czyli cząstki stałe i ciekłe unoszące się w powietrzu), które zmieniają naturalny skład powietrza atmosferycznego. Mogą one być szkodliwe dla zdrowia ludzi, zwierząt i roślin, a także niekorzystnie wpływać na glebę, wody i inne elementy środowiska przyrodniczego.

Czyste powietrze składa się z gazów, które występują w nim w sposób naturalny. Tlen i azot stanowią 99% suchego powietrza, zaś pozostałe 1% przypada na argon, dwutlenek węgla, hel i inne gazy śladowe. Ponadto powietrze zawiera parę wodną, od 0,1% w suchym, zimnym powietrzu do nawet 4% objętości w powietrzu wilgotnym i gorącym. Czyste powietrze nie zawiera ani szkodliwych ilości gazów je stanowiących, ani też innych, szkodliwych substancji, które niekorzystnie wpływają na organizmy żywe. Niektóre składniki czystego powietrza, np. dwutlenek węgla, mogą bowiem być szkodliwe jeśli ich koncentracja (czyli zawartość w powietrzu) wzrośnie znacznie powyżej naturalnego poziomu. Więcej na temat składu powietrza w części "Troposfera: skład".

Zanieczyszczenie powietrza pochodzi z dwu głównych grup źródeł.  Naturalne zanieczyszczenia powietrza pochodzą z wybuchów wulkanów, pożarów lasów, ale są to także drobinki soli z rozbryzgów wody morskiej, pył kosmiczny i pyłki roślin oraz inne substancje pochodzące z naturalnych źródeł, np. bagien. Zanieczyszczenia te pojawiały się w atmosferze prawie od początku jej istnienia i nie wywoływały większych szkód w środowisku naturalnym. 

Zanieczyszczenia powietrza spowodowane przez działalność ludzi, czyli antropogeniczne, pochodzą z wielu źródeł. Są to np. dymy z kominów domów i fabryk, spaliny samochodowe, rolnictwo, spalanie węgla, ropy i gazu w elektrociepłowniach, górnictwo czy składowanie odpadów. Często te dodatkowe zanieczyszczenia osiągają wysokie, szkodliwe koncentracje w danym miejscu czy regionie.  

Ze względu na typ substancji, zanieczyszczenie powietrza można podzielić na dwie zasadnicze grupy. Gazy pochodzą przede wszystkim ze spalania paliw kopalnych. Zanieczyszczenia gazowe, które wpływają na atmosferę w skali globalnej to dwutlenek węgla (CO₂), metan (CH₄) i tlenki azotu (np. podtlenek azotu N₂O). Freony (czyli chlorofluorowęglowodory, CFC) nie są już emitowane, bo ich produkcja jest zabroniona, ale te, które już dostały się do atmosfery wciąż wywieraja wpływ na klimat. Wszystkie te gazy nazywamy gazami cieplarnianymi ponieważ są odpowiedzialne za globalne ocieplenie, powodowane zarówno przez działalność człowieka, jak też procesy naturalne.  

Główne zanieczyszczenia gazowe powietrza w skali regionalnej i lokalnej to tlenki azotu (NO_x), dwutlenek siarki (SO₂), tlenek wegla (CO) oraz wiele różnych węglowodorów (tzw. lotne związki organiczne). Wszystkie one dostają się do atmosfery głównie podczas spalania  paliw kopalnych, z wyjątkiem lotnych związków organicznych, które są dostarczane do atmosfery przede wszystkim ze źródeł naturalnych. Zagrożenie dla zdrowia człowieka i środowiska przyrodniczego jest szczególnie duże, gdy dwa lub więcej z tych gazów występują w powietrzu równocześnie, w dużych stężeniach. Zarówno gazy cieplarniane jak też gazy oddziałujace w skali lokalnej to przykłady zanieczyszczeń pierwotnych, które pochodzą ze źródeł znajdujących się na powierzchni ziemi.

Zanieczyszczenia gazowe o zasięgu regionalnym mogą wchodzić w reakcje chemiczne zachodzące w atmosferze, mogą reagować między sobą. Gdy odbywa się to w obecności światła słonecznego, w wysokiej temperaturze, a czasem także przy wysokiej wilgotności powietrza to mogą się utworzyć zanieczyszczenia wtórne oraz smog fotochemiczny. Smog jest podstawowym problemem dotyczącym jakości powietrza w większości dużych miast na świecie. Głównym jego składnikiem jest ozon (O₃), który przy wysokim stężeniu może powodować problemy z oddychaniem i pieczenie oczu. Ozon w powietrzu miejskim jest więc zagrożeniem, natomiast działanie ozonu znajdującego się w stratosferze jest dla nas bardzo korzystne, ponieważ pochłania on tam szkodliwe promieniowanie nadfioletowe (ultrafioletowe) docierające ze Słońca. Dowiedz się więcej o smogu fotochemicznym (pole tematyczne "Troposfera")!

Drugim zasadniczym rodzajem zanieczyszczeń są aerozole; są to maleńkie cząstki różnych substancji w stanie stałym lub ciekłym, unoszące się w powietrzu. Aerozole o najmniejszych średnicach stanowią bardzo duże zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Dostają się do atmosfery z tych samych źródeł co gazy i również mogą powstawać w atmosferze wskutek zachodzących tam reakcji chemicznych. Zimą w wielu miejscowościach, zwłaszcza w krajach ubogich, ludzie palą drewnem w piecach aby ogrzać mieszkania. Dym powstający ze spalania drewna zawiera dużo cząstek stałych i może zalegać nad danym obszarem tworząc szkodliwą jakby mgłę. Większe cząstki osiadając powodują powstawanie plam na powierzchni, której dotkną. Mogą one też zaburzać rozwój roślin osiadając na ich liściach. Dowiedz się więcej o aerozolach i ich pochodzeniu (Pole tematyczne: Chmury i aerozole).

Jeszcze dwieście lat temu zanieczyszczenia powietrza pochodziły głównie ze źródeł naturalnych. Gwałtowny rozwój przemysłu po roku 1850, oparty na energii ze spalania węgla i ropy naftowej, stworzył wiele nowych antropogenicznych źródeł. Zanieczyszczenie powietrza jest głównym problemem dotyczącym środowiska naturalnego w wielu rejonach świata. Jeśli nie podejmiemy odpowiednich środków zaradczych to problem ten będzie coraz poważniejszy. 

Rycina poniżej prezentuje różne kryteria podziału zanieczyszczeń powietrza. Kolory w tekście odpowiadają kolorom na rycinie. 

6. Podział zanieczyszczeń powietrza.
Kolory na rycinie odpowiadają kolorom w tekście, gdzie odpowiednie kryteria podziału są objaśnione.
Autorzy: Anita Bokwa, Michael Seesing, Paweł Jezioro

Naturalne zanieczyszczenie powietrza można podzielić na:
- nieorganiczne, np. pyły i gazy z erupcji wulkanicznych, cząstki soli z wody morskiej, pył, który dostaje się do atmosfery w czasie burzy pyłowych, gazy powstające w czasie wyładowań atmosferycznych (w czasie burzy), pył kosmiczny, 
- organiczne, na które składają się dymy i pyły z pożarów lasów, niewielkie cząstki roślinne (np. pyłki roślin, zarodniki grzybów), organizmy żywe (np. bakterie) oraz tzw. fitoncydy, czyli lotne związki organiczne wydzielane przez drzewa i kwiaty; jest to mieszanina substancji organicznych produkowanych przez rośliny, np. terpeny i olejki aromatyczne. 

Antropogeniczne zanieczyszczenia powietrza można podzielić na dwie grupy zależnie od charakteru emisji:
- kontrolowane emisje, które odbywają się wg określonych przepisów, pod nadzorem wykwalifikowanego personelu, 
- przypadkowe emisje, występujące w czasie np.wyburzania budynków, eksploatacji kamieniołomów, katastrof przemysłowych, wskutek wycieków w instalacjach przemysłowych. 

Ze względu na przemiany jakim podlegają zanieczyszczenia w atmosferze możemy je podzielić na: 
- pierwotne, czyli szkodliwe substancje emitowane bezpośrednio do atmosfery, 
- wtórne , czyli substancje, które stają się szkodliwe jakiś czas po ich wyemitowaniu lub powstają wskutek reakcji chemicznych zachodzących w powietrzu.

Wszystkie rodzaje zanieczyszczeń wymienione dotychczas są nazywane zanieczyszczeniami zewnętrznymi, jako że ludzie czasami powodują także zanieczyszczenie powietrza wewnątrz pomieszczeń. Powietrze w domach czy innych budynkach jest czasem bardziej zanieczyszczone niż powietrze na zewnątrz, nawet w największych i najbardziej uprzemysłowionych miastach. Zanieczyszczenie wewnątrz pomieszczeń może być spowodowane nieprawidłowym działaniem kominków, pieców, i gazy takie jak tlenek węgla (CO) dostają się wtedy do pomieszczenia zamiast być odprowadzane przez komin. Jest to spory problem zwłaszcza w biednych krajach, gdzie warunki mieszkalne są złe, a paleniska domowe raczej prymitywne i źle wentylowane. 

Inne źródła zanieczyszczenia powietrza wewnątrz pomieszczeń to np. palenie tytoniu, używanie chemicznych środków czystości, kosmetyków, albo uprwianie jakiegoś hobby, np. klejenie modeli pojazdów. Wadliwa wentylacja może spowodować wzrost koncentracji zanieczyszczeń powietrza wewnątrz pomieszczeń, ponieważ z jednej strony nie ma dopływu wystarczającej ilości czystego powietrza żeby rozcieńczyć zawartość zanieczyszczeń, a z drugiej strony zanieczyszczenia powietrza nie są odprowadzane na zewnątrz pomieszczeń. Wysoka temperatura i wilgotność powietrza również mogą dodatkowo spowodować wzrost koncentracji zanieczyszczeń w powietrzu. Wielu ludzi żyjących w miastach spędza około 90% czasu wewnątrz budynków. Z tego powodu dla wielu ludzi zanieczyszczenia wewnątrz budynków mogą stanowić większe zagrożenie zdrowotne niż zanieczyszczenia zewnętrzne. 

Przeczytaj o przyczynach i skutkach zanieczyszczenia powietrza! Antropogeniczne zanieczyszczenia powietrza są szerzej omówione w  "Spalanie paliw", "Przemysł i inne źródła" .

Inne przydatne strony Encyklopedii ESPERE:
Troposfera - podstawy - część 1 - Skład
Troposfera - podstawy - część 3 - Smog ozonowy
Troposfera - podstawy - część 2 - Emisje
Chmury i aerozole - podstawy - część 2 - Źródła pochodzenia

O tej stronie:
 
Autorzy: Pawel Jezioro, Anita Bokwa - Uniwersytet Jagielloński - Kraków
Współpraca: Lilianna Skublicka, Grzegorz Wawrejko
1. Recenzent: Prof. Barbara Obrebska-Starkel -  Uniwersytet Jagielloński - Kraków - 2003-06-20
2. Recenzent: Dr. Marek Nowosad - Uniwersytet Marii Curie-Sklodowskiej - Lublin - 2003-06-16
3. Recenzent: Prof. Howard Bridgman - University of Newcastle - Newcastle / Australia - 2003-10-01
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - University of Duisburg - Duisburg / Niemcy - 2003-07-16
ostatnia zmiana: 2005-03-11