Klimat miasta

Wiadomości podstawowe

Negatywne skutki zanieczyszczenia powietrza

Zanieczyszczenie powietrza ma zarówno charakter lokalny, jak i globalny. Szkodliwe substancje, emitowane do atmosfery wraz z wiatrem przekraczają granice państw. Konieczna jest więc współpraca międzynarodowa, aby temu przeciwdziałać.

Globalne negatywne skutki zanieczyszczenia powietrza to np. zwiększony efekt cieplarniany czy dziura ozonowa. Smog i kwaśne deszcze to najbardziej znane skutki o zasięgu lokalnym, a dotyczą one głównie ludzi żyjących w miastach. Zanieczyszczenie powietrza jest zagrożeniem dla naszego zdrowia, i może także powodować straty ekonomiczne.

Przyjrzyjmy się zanieczyszczeniu powietrza w mieście. Z powodu emisji z różnych źródeł, następujące substancje można znaleźć w miejskim powietrzu: tlenki siarki i azotu, węglowodory (głównie z rafinerii i spalin samochodowych), a także tlenek węgla, metale ciężkie (ze spalin samochodowych, przemysłu, hut) i związki organiczne (głównie z przemysłu chemicznego), a także pył i sadzę. Jednak udział poszczególnych substancji w całkowitym zanieczyszczeniu powietrza nie jest wszędzie taki sam. W krajach rozwiniętych siarka nie jest już tak ważnym zanieczyszczeniem jak to było dawniej. Stężenie zanieczyszczenia w powietrzu (które jest skutkiem imisji zanieczyszczeń) decyduje o jakości powietrza.

Smog

W wielu miastach świata zanieczyszczenie powietrza przekracza czasami wszelkie ustalone normy i konieczne jest ogłaszanie tzw. alarmu smogowego. Słowo smog oznacza połączenie dymu i mgły (ang. "smoke" i "fog"). Po raz pierwszy użył go w roku 1911 lekarz Harold Des Voeux. Wyróżniamy dwa rodzaje smogu:
 

 - smog typu londyńskiego, spowodowany głównie zanieczyszczeniem powietrza wskutek spalania węgla i emisji dwutlenku siarki (SO₂) i pyłów. Takie zanieczyszczenie w połączeniu z mgłą powoduje powstawanie kropelek kwasu siarkowego (H₂SO₄) zawieszonych w powietrzu. Gdy w 1952 r. w Londynie w czasie trwania smogu stężenie dwutlenku siarki przekroczyło 3,5 mg/m³ powietrza (czyli 3500 µg na 1 m³) to doprowadziło to do masowych zgonów. (Uwaga: 1 mg to 0,001 g; inną jednostką jest 1µg który jesy równy 0,000001 g. Zatem 1 g = 1000 mg albo 1000000 µg). Smog londyński obserwowano po raz pierwszy w połowie XIX wieku, a dziś występuje raczej rzadko. Przykładowo: w roku 2001 średnie roczne stężenie SO₂ osiągnęło 3 µg/m³  w Barcelonie (Hiszpania), 4 µg/m³  w Monachium (Niemcy), 7 µg/m³  w Londynie (Wielkka Brytania - dane w roku 1999) i 13 µg/m³  w Warszawie (Polska). Jednakże zdarza się, że w niektórych dniach stężenie SO₂ mosiąga znacznie wyższe wartości. Największe wartości średnie godzinne w roku 2001 wynosiły 211 µg/m³ w Warszawie, 106 µg/m³ w Londynie (dane dla roku 1999), 70 µg/m³ w Barcelonie i 17 µg/m³ w Monachium.

- smog typu Los Angeles (smog fotochemiczny), który występuje w słoneczne dni, przy dużym ruchu ulicznym. Tlenki azotu ze spalin samochodowych oraz węglowodory (z różnych źródeł antropogenicznych i biogenicznych) wchodzą w reakcje chemiczne w obecności światła słonecznego i tworzą szkodliwą mieszankę aerozoli i gazów. Smog fotochemiczny zawiera ozon (czyli ozon troposferyczny), formaldehyd, ketony i PAN (azotan nadtlenku acetylu). Ozon może osiągnąć stężenie nawet 12 ppm w stratosferze podczas gdy przy powierzchni ziemi zwykle nie przekracza ono 0,04 ppm. Wszystkie wymienione substancje podrażniają oczy i system oddechowy człowieka oraz uszkadzają rośliny. Ten typ smogu jest obecnie dość częsty w dużych miastach latem. Niejako zastąpił on smog typu londyńskiego po roku 1960, a w Europie Zachodniej po roku 1980.
 

Pył i sadza

Inną uciążliwością w miastach jest kurz i sadza. Przykładowo w 1999 r. średnie roczne stężenie pyłu zawieszonego o średnicy ziaren poniżej 10 µm wynosiło 21,8 µg/m³ w Londynie, 29,5 w Budapeszcie, 43,3 w Rzymie, 44,4 w Sewilli i 45,5 w Krakowie. Dla porównania: w Krakowie w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX w. średnie roczne stężenie przekraczało 100 µg/m³, a w zimie nawet 200 µg/m³, z powodu emisji z huty stali i elektrociepłowni. W ostatnim dziesięcioleciu XX w. produkcja stali spadła a ponadto znacznie zmodernizowano funkcjonowanie tych zakładów, co spowodowało znaczną poprawę jakości powietrza. 

Stężenia dopuszczalne

Dla każdego zanieczyszczenia zostały ustalone dopuszczalne stężenia w powietrzu, które nie powinny być przekraczane. W przeciwnym wypadku zanieczyszczenie powietrza może być szkodliwe i niebezpieczne dla naszego zdrowia a nawet życia.  Stężenia dopuszczalne i alarmowe dla krajów Unii Europejskiej zostały ustalone w dyrektywie 96/62/EC z dnia 27 września 1996 r. Szczegółowe przepisy zawierają trzy dalsze dyrektywy: 1. 1999/30/EC a dnia 22 kwietnia 1999 r., 2. 2000/69/EC z dnia 16 listopada 2000 i 3. 2002/3/EC z dnia 12 lutego 2002 r. Przepisy te obowiązują także w Polsce na mocy rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 6 czerwca 2002 r.

Dla dwutlenku azotu (NO₂), dwutlenku siarki (SO₂), ołowiu (Pb) i pyłu zawieszonego o średnicy do 10 µm (PM10), stężenia dopuszczalne zostały ustalone jako średnie roczne stężenia. Oznacza to, że w niektórych dniach stężenie może być nawet znacznie wyższe niż wartość dopuszczalna, zaś w innych dniach niższe, ale średnia roczna wartość jest brana pod uwagę przy ocenie jakości powietrza. Dopuszczalne stężenia dla SO₂ i Pb są znacznie niższe niż dla NO₂ czy PM10, ponieważ te substancje są bardzo szkodliwe dla zdrowia ludzi nawet w małych dawkach.

Dla ozonu (O₃) i tlenku węgla (CO), dopuszczalne wartości są określone jako średnie stężenia 8-godzinne. Te gazy są bardzo toksyczne dla ludzi nawet w małych dawkach i w krótkich okresach oddziaływania. Jak widać wartości dopuszcalne dla ozonu są znacznie niższe niż dla CO. Ozon w przygruntowej warstwie powietrza, tworzący się zwykle w czasie trwania smogu fotochemicznego, jest dla nas szkodliwy, natomiast ozon w stratosferze chroni życie na Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem UV.

Wartości alarmowe

Dla  NO₂, SO₂ and O₃, oprócz stężeń dopuszczalnych, określono także wartości alarmowe. Są to średnie 1-godzinne stężenia. Jeśli te wartości zostają przekroczone to władze lokalne mają obowiązek poinformować o tym opinię publiczną, a ponadto podjąć środki zaradcze, które zmniejszyłyby stężenie zanieczyszczeń w powietrzu, np. ograniczyć ruch samochodowy w mieście, nakazać czasowe ograniczenie produkcji przemysłowej itp. 

Zajrzyj na inne strony Encyklopedii ESPERE:

Stężenie i stosunek zmieszania:
Stratosfera - podstawy - część 1 - skład

Więcej informacji w części dotyczącej przyczyn zanieczyszczenia powietrza oraz w części o obszarach zagrożonych!

Efekt cieplarniany i dziura ozonowa:
Troposfera - podstawy - część 2 - Efekt cieplarniany i promieniowanie
Stratosfera - Podstawy - część 2 - dziura ozonowa i CFC
Kwaśne deszcze:
Klimat miasta - podstawy - część 3
Zagrożenia  zdrowia i mienia wskutek zanieczyszczenia powietrza:
Klimat miasta - więcej - część 2 - Bioklimat
Klimat miasta - więcej - część 1 - Oddziaływanie
Stężenie ozonu troposferycznego:
Troposfera - podstawy - część 3 - smog ozonowy
Ozon w stratosferze:
Stratosfera - podstawy - część 2 - powstawanie ozonu
 
 

O tej stronie:

Autorzy: Pawel Jezioro, Anita Bokwa - Uniwersytet Jagielloński - Kraków
Współpraca: 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
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - University of Duisburg - Duisburg / Niemcy
ostatnia zmiana: 2005-03-14