Zgodnie z danymi zaprezentowanymi w raporcie Europejskiej Agencji Środowiska [1] 21 proc. ludności miast europejskich w roku 2010 była narażona na nadmierne stężenia pyłu zawieszonego PM10.

To jedno z najważniejszych zanieczyszczeń pod względem szkodliwości dla zdrowia ludzkiego występujące w powietrzu*. W tym samym roku do 30 proc. ludności miast europejskich narażona była na nadmierne stężenie pyłu PM2,5. Znaczna część ludności (20 proc. w 2008 r. oraz 29 proc. w 2010 r.) była narażona na wysokie stężenia benzo(a)pirenu (BaP).


Podobne zjawiska mają miejsce w kilku województwach w Polsce, szczególnie w okresie sezonu grzewczego jakość powietrza jest bardzo zła. Powietrze jest mocno zanieczyszczone pyłem zawieszonym PM10, PM2,5 oraz benzo(a)pirenem. Za taki stan odpowiedzialna jest tzw „niska emisja”, czyli emisja pochodząca z indywidualnego ogrzewania budynków.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w spawie poziomów niektórych substancji w powietrzu (Dz. U. 2012 poz. 1031) określa dla pyłu zawieszonego PM10 dopuszczalną wartość dobową na poziomie 50 μg/m3, a dopuszczalną wartość roczną na poziomie 40 μg/m3.

Tymczasem w okresie sezonu grzewczego na terenie województwa śląskiego, podczas niekorzystnych warunków meteorologicznych związanych z bezwietrzną pogodą i brakiem opadów atmosferycznych, stężenia pyłu zawieszonego przekraczają dopuszczalną normę dobową nawet kilkukrotnie. W skrajnych przypadkach przekroczenia dochodzą nawet do 1000 proc. wartości dopuszczalnej dobowej (ryc. 1).


Tak duże zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym jest szczególnie zauważalne w sezonie grzewczym podczas niskich temperatur powietrza. W takich przypadkach intensywność spalania paliwa stałego wzrasta zwłaszcza w obiektach o niekorzystnych parametrach energetycznych, doprowadzając do emisji dodatkowych zanieczyszczeń. Przy poziomach stężeń pyłu zawieszonego PM10 powyżej 300 μg/m3 występuje stan alarmowy. Powołany powyżej przepis prawa określa poziom informowania społeczeństwa o ryzyku wystąpienia przekroczenia poziomu alarmowego, który dla pyłu PM10 wynosi 200 μg/m3. Funkcjonujący system powiadamiania społeczeństwa w województwie śląskim został zaprezentowany w poprzednich artykułach [2, 3] na łamach kwartalnika „Ekologia”.

Problem zanieczyszczenia powietrza nie dotyczy tylko dużych, zwartych aglomeracji miejskich, ponieważ tak samo niekorzystna, a czasem o wiele bardziej gorsza jest jakość powietrza w strefach pozamiejskich, wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z indywidualnym ogrzewaniem budynków. Spalanie węgla, często bardzo złej jakości (nierzadko z domieszką odpadów komunalnych) w starych piecach grzewczych o niekorzystnych parametrach sprawnościowo-energetycznych powoduje uwalnianie do naszego najbliższego otoczenia szeregu różnych substancji chemicznych. Przy czym rodzaj występującego zanieczyszczenia zależy od składu chemicznego użytego paliwa i skuteczności procesu spalania. Przy niekorzystnych warunkach meteorologicznych występujących w okresie zimowym co jakiś czas w cyklach kilkudniowych emitowane zanieczyszczenia rozprzestrzeniają się niezmiernie powoli i powodują znaczące a czasem wręcz odczuwalne zanieczyszczenie powietrza. W dużych śląskich miastach ze starą zabudową mieszkaniową dalej dominuje system ogrzewania indywidualnego w tzw. „familokach”, powodujący również opisane powyżej skutki.

Przepisy prawa dopuszczają możliwość przekroczenia poziomu dopuszczalnego pyłu zawieszonego PM10 do 35 razy w ciągu roku kalendarzowego, co ma uwzględniać m.in. niekorzystne warunki pogodowe, związane głównie z bezwietrzną pogodą (prędkość wiatru poniżej 1,5 m/s), przy niskich temperaturach. Niestety, w województwie śląskim dopuszczalny limit jest przekraczany na większości obszaru już w pierwszym kwartale. Powoduje to, że w skali roku liczba dni z przekroczoną wartością dobową pyłu zawieszonego PM10 wynosiła w 2011 roku od 36 (Złoty Potok gm. Janów) do 138 (Żywiec) dni. Powyższe informacje ilustruje ryc. 2.


Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Katowicach na podstawie blisko 200 stanowisk pomiarowych oraz wyników modelowania matematycznego wykonuje roczne oceny jakości powietrza. Wyniki zawarte w „Dziesiątej rocznej ocenie jakości powietrza w województwie śląskim, obejmującej 2011 rok” wykazały, iż średnie roczne stężenia pyłu zawieszonego PM10 mieściły się w przedziale od 68 proc. do 158 proc. poziomu dopuszczalnego wynoszącego 40 μg/m3. Na 18 stanowiskach spośród 22, z których wyniki wykorzystano do oceny, stężenia średnioroczne były wyższe niż 40 μg/m3; na stanowiskach w Cieszynie, Lublińcu, Tarnowskich Górach i w Złotym Potoku (gm. Janów) stężenia średnioroczne były niższe lub równe poziomowi dopuszczalnemu.

Oceny jakości powietrza wykonuje się w strefach obejmujących aglomeracje, miasta powyżej 100 tys. mieszkańców i pozostałą część województwa, co w przypadku województwa śląskiego spowodowało wydzielenie pięciu następujących stref:
– aglomeracja górnośląska,
– aglomeracja rybnicko-jastrzębska,
– miasto Bielsko-Biała,
– miasto Częstochowa,
– strefa śląska.

Poziomy stężeń pyłu zawieszonego PM10 na poszczególnych stanowiskach pomiarowych monitoringu powietrza WIOŚ w Katowicach, występujących w poszczególnych strefach, przedstawiono na ryc. 3.


Należy jednak zwrócić uwagę, iż średnie roczne stężenia pyłu zawieszonego PM10 w 2011 roku było na większości stanowisk pomiarowych niższe niż w roku 2010. Czy jest to trwała poprawa wynikająca z realizacji działań w ramach realizowanych przez gminy Programów Ograniczania Niskiej Emisji oraz Programów Ochrony Powietrza dla stref i aglomeracji województwa śląskiego wykaże roczna ocena jakości powietrza, która będzie wykonana przez WIOŚ w Katowicach za 2012 rok.

Poza pyłem zawieszonym PM10 niska emisja powoduje również przekraczanie dopuszczalnych stężeń pyłu zawieszonego PM2,5 oraz zawartego w pyle benzo(a)pirenu.

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu, poziom dopuszczalny dla pyłu zawieszonego PM2,5 wynosi do 2015 roku 25 μg/m3 (przy marginesie tolerancji za 2011 r. wartość dopuszczalna wynosiła 28 μg/m3), a poziom docelowy dla benzo(a)pirenu wynosi 1 ng/m3.

W obu przypadkach wymagane wartości były przekroczone, ale również na większości stanowisk pomiarowych nastąpiło obniżenie w 2011 roku poziomów stężeń w odniesieniu do 2010 roku. Na ryc. 4 i 5 przedstawiono poziomy stężeń obu substancji w podziale na sezon letni i sezon zimowy. Podział pokazuje wyraźnie, że wpływ na przekroczenie poziomów dopuszczalnych i docelowych w powietrzu ma sezon grzewczy.


Nie można pominąć faktu, iż wpływ na złą jakość powietrza ma również emisja przemysłowa i transport, ale procentowy udział tych emisji w łącznej masie pyłu zawieszonego jest znacznie mniejszy, na co również wskazują wykresy.


Pomimo nieznacznej redukcji występujących zanieczyszczeń powietrza w wojewodztwie śląskim, powinny być dalej w sposób intensywny kontynuowane działania naprawcze zgodnie z Programem Ochrony Powietrza, uchwalonym w 2010 roku przez Sejmik Województwa Śląskiego. Program określa zakres działań niezbędnych do podjęcia przez praktycznie wszystkie gminy województwa śląskiego w okresie do 2020 roku w celu redukcji emisji zanieczyszczeń pyłowych do poziomu ochrony zdrowia i środowiska naturalnego. Wzmacniając tym samym prawo mieszkańców do dobrej jakości powietrza.

W ramach realizacji Programu Ochrony Powietrza przewiduje się m.in. wyeliminowanie spalania paliw złej jakości w piecach domowych, rozbudowę i integrację sieci ciepłowniczej, ograniczenie emisji ze źródeł komunikacyjnych oraz ograniczanie emisji ze źródeł przemysłowych.

Z mocy znowelizowanego dnia 13 kwietnia 2012 r. Prawa ochrony środowiska [4] wykonanie zadań określonych w programach ochrony powietrza i planach działań krótkoterminowych przez wójta, burmistrza lub prezydenta miasta, starostę oraz inne podmioty nadzorowane jest przez Wojewodę przy pomocy Wojewódzkiego Inspektora Ochrony Środowiska (art. 96a). Za uchybienia w zakresie przygotowania i realizacji programów ochrony powietrza oraz planów działań krótkoterminowych ustawa przewiduje kary pieniężne w wysokości 10 000 zł do 500 000 zł. (art. 315a).

Bieżące informacje dotyczące jakości powietrza dostępne są na stronie internetowej Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Katowicach www.katowice.pios.gov.pl, w zakładkach Śląski Monitoring Powietrza oraz System Prognoz jakości Powietrza.

Skład chemiczny pyłu: [1]

– nieorganiczny skład pyłu zawieszonego
W pyle PM10 występującym w powietrzu Europy jego trzecia część koncentracji zawiera nieorganiczne substancje, zaś w pyle PM2,5 stanowią jego połowę. Są to substancje w rodzaju:
• (NH4+ ) soli amonowych,
• (NO3- ) azotanów,
• (SO42-) siarczanów.
Substancje powyższe tworzą się w wyniku zachodzących w atmosferze reakcji chemicznych, w których uczestniczy uformowany pył zawieszony PM, reagując z takimi prekursorami gazowymi jak: NH3, NOx czy SOx. Siarczany tworzą się w wyniku gazowych chemicznych reakcji prowadzących do przemiany SO2 w kwas siarkowy lub ciekłych reakcji zachodzących w chmurze, mgle czy ciekłym atmosferycznym środowisku. Reakcje wzmagają w obecności takich metali jak Fe, Mn. W skład mieszaniny NOx wchodzi NO2, który  podlega w ciagu dnia reakcji chemicznej z wytworzeniem kwasu azotowego. W porze nocnej NOx jest utleniany do kwasu azotowego przez kolejne reakcje zainicjowane przez ozon.
Obydwa kwasy, tj. siarkowy i azotowy, reagują z amoniakiem, prowadząc do powstania siarczanu amonu (NH4)2SO4 i azotanu amonu NH4NO3. Dodatkowo kwas azotowy może reagować z grubymi cząstkami, dostarczając dodatkowych azotanów do pyłu zawieszonego PM.

– organiczny skład pyłu zawieszonego
Organiczne substancje występują w 30 proc. koncentracji w pyle PM2,5 i 20 proc. w pyle PM10 w powietrzu europejskim. Pył zawieszony złożony jest z około 100 chemicznych substancji organicznych. Pewna ilość substancji organicznych występuje zarówno w fazie gazowej, jak i pojawia się w pyle zawieszonym w wyniku reakcji kondensacji. Komplikuje to ocenę kompleksową występowania organicznych związków w pyle zwieszonym. Atmosferyczne reakcje chemiczne zachodzące w fazie gazowej, w mgle, chmurze, w fazie uwodnionej pociągają za sobą tworzenie różnych VOC (lotnych związków organicznych) w rodzaju alkany, olefiny, aromatyczne związki organiczne i organiczne związki izoprenowe czy terpenowe, uwolnione przez roślinność, prowadząc do tworzenia organicznych produktów końcowych. Lotne związki organiczne reagują z grupą hydroksylową, ozonem i innymi związkami chemicznymi w różnych reakcjach chemicznych. Doprowadza to do powstania szerokiej gamy związków organicznych forujących organiczny pył zawieszony.


Literatura:
[1] European Environment Agency: Air quality in Europe – 2012 report, Copenhagen.
[2] J. Kopyczok, A. Szczygieł: „Informować i ochraniać”, Ekologia nr 1/61/2012.
[3] J. Kopyczok, A. Szczygieł, E. Witwicka, A. Szumowska: „Obserwować , informować i... chronić”, Ekologia nr 3/63/2012.
[4] Ustawa zdnia 13 kwietnia 2012 r. ozmianie ustawy – Prawo ochrony środowiska oraz niektórych innych ustaw, Dz. U. 2012, poz. 460.