Ochrona powietrza

Podstawy prawne ochrony powietrza w Polsce:

Międzynarodowe regulacje prawne, odnoszące się do terenu Polski:

 "II Protokół Siarkowy" - Protokół do Konwencji z 1979 roku w sprawie transgranicznego zanieczyszczania powietrza na dalekie odległości, dotyczący dalszego ograniczenia emisji siarki - opublikowany przez Europejską Komisję Gospodarczą ONZ., podpisany w czerwcu 1994 roku w Oslo.

Dokument ten nakłada na Polskę obowiązek zmniejszenia globalnej emisji SO2 w stosunku do poziomu emisji z 1980 r. o następujące wartości : w 2000 r. - 37%; w 2005 r. - 47%; w 2010 r. - 66%..

"Konwencja klimatyczna" Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, podpisana w Rio de Janeiro w 1992 r. i ratyfikowana przez Polskę w 1994 r.

Zobowiązuje ona uczestników do stabilizacji emisji gazów cieplarnianych na poziomie 1990 r. (dla Polski przyjęto poziom emisji z 1988 r.).

"Protokół azotowy" opracowany w Sofii w 1988 roku w sprawie zmniejszenia emisji tlenków azotu lub ich strumieni transgranicznych.

Polska podpisała ten dokument, lecz go nie ratyfikowała, niemniej w energetyce od kilku już lat z powodzeniem są wdrażane pierwotne metody redukcji NOX.

"Konwencja wiedeńska o ochronie warstwy ozonowej"- sporządzona w Wiedniu 22.03.1985 roku i obowiązująca Polskę od 1992 r.

Zgodnie z Uchwałą Sejmu Rzeczpospolitej Polskiej z 9.09.1990 roku w sprawie Polityki Energetycznej Polski do roku 2010, produkcja energii elektrycznej będzie się odbywać nadal w oparciu o istniejące elektrownie zawodowe.

„Protokół Montrealski” podpisany w 1987 przez przedstawicieli 31 państw.

Jest to umowa zakładająca 50-procentowy spadek produkcji freonów do roku 2000, w stosunku do 1986.

Akty prawne regulujące ochronę powietrza w krajach Unii Europejskiej:

dyrektywa 2001/80/WE z dnia 23 października 2001 r. dotycząca ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza z dużych obiektów energetycznych spalania paliw;

dyrektywa 96/61/WE z 24 września 1996 r. dotycząca zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń;

dyrektywa 99/32/WE z dnia 26 kwietnia 1999 r. dotycząca redukcji zawartości siarki w paliwach płynnych;

dyrektywa 94/63/WE z dnia 20 grudnia 1994 r. dotycząca kontrolowania emisji lotnych związków organicznych powstałych wskutek magazynowania benzyny i jej dystrybucji z terminali do stacji obsługi.

Akty prawne i dokumenty regulujące ochronę powietrza w Polsce: 

II Polityka Ekologiczna Państwa (czerwiec 2000 r.);

Polska 2025 - Długookresowa Strategia Trwałego i Zrównoważonego Rozwoju;

Koncepcja Polityki Przestrzennego Zagospodarowania;

Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne (Dz.U. z  1997 r. Nr 54 poz. 348, z późn.zm.);

Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (Dz.U. z 2006 r. Nr 129 poz.902, z późn.zm.);

Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach ( Dz.U. z 2001 r. Nr 62 poz.628, z późn.zm.).

Dla aglomeracji o liczbie mieszkańców większej niż 250 tysięcy oraz obszarów powiatów niewchodzących w skład takich aglomeracji wojewodowie, po zasięgnięciu opinii właściwych starostów, określają, w drodze rozporządzenia, Programy ochrony powietrza mające na celu osiągnięcie dopuszczalnych poziomów substancji w powietrzu.

Do najważniejszych problemów ochrony powietrza zalicza się ograniczenie emisji gazów przyczyniających się do zmian klimatycznych oraz substancji zubażających warstwę ozonową. W skali globalnej problemy te rozwiązywane są m.in. poprzez System Handlu Emisjami.

Atmosfera jest “płaszczem”, który chroni życie na Ziemi od środowiska kosmosu.

Pełni ona wiele funkcji ochronnych, gdyż absorbuje dużą część promieniowania kosmicznego, promieniowanie elektromagnetyczne, transmituje promieniowanie w zakresie 300-2500 nm (część ultrafioletu, widzialne i podczerwień) oraz od 0,01-40.m (fale radiowe), nie przepuszcza szkodliwego promieniowania ultrafioletowego poniżej 300nm, pełni rolę stabilizatora ciepła i zapobiega znaczniejszym wahaniom temperatur.

Powietrze atmosferyczne jest bezbarwną i bezwonną mieszaniną gazów, tworzącą zewnętrzną strefę Ziemi.

Średni procentowy skład powietrza suchego (pozbawionego pary wodnej):

 Azot - 78,06 %.(objętościowych)
 Tlen - 20,98 %.(objętościowych)
 Argon - 0,93%.(objętościowych)
 inne - 0.03 "%.(objętościowych)

 Azot i tlen są podstawowymi składnikami powietrza. Ich udział, razem z argonem, stanowi 99.97`%.. Pozostałe składniki występują w mniejszych stężeniach wyrażanych zwykle w ppm.

 Oprócz wymienionych już składników powietrza czystego, w skład rzeczywistego powietrza atmosferycznego wchodzi para wodna, której udział zależy, między innymi, od temperatury.

Niektóre naturalne składniki mogą zmieniać swój udział w stosunku do wartości określonej średnim składem. Przykładem mogą być wahania stężenia CO2 - w lesie w ciągu dnia, w ciągu roku w niektórych szerokościach geograficznych dla warunków naturalnych, bądź zwiększona emisja zanieczyszczeń z działalności antropogenicznej.

Źródła zanieczyszczeń powietrza

 Zanieczyszczenie powietrza następuje wkutek wprowadzenia doń substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach, które mogą oddziaływać szkodliwie na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę, wodę, albo też powodować inne szkody w środowisku

Światowa Organizacja Zdrowia definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska.

Substancje zanieczyszczające atmosferę, ze względu na swój charakter i łatwość rozprzestrzeniania się, oddziałują na wszystkie elementy środowiska, na żywe zasoby przyrody, na zdrowie człowieka i wytwory jego działalności.

Antropogeniczne źródła zanieczyszczeń powietrza:

• przemysł energetyczny

• przemysł transportowy

• wydobycie i transport surowców

• przemysł chemiczny

• przemysł rafineryjny

• przemysł metalurgiczny

• cementownie

• składowiska surowców i odpadów

• motoryzacja

Naturalne źródła zanieczyszczeń powietrza:

• wybuchy wulkanów

• erozja wietrzna skał

• pył kosmiczny

• niektóre procesy biologiczne (np.rozkadu materii organicznej na bagnach)

• pożary lasów i stepów

Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego to pyły i gazy.

Obliczono, że człowiek wdycha dziennie ok. 16 kg powietrza, tj. kilkakrotnie więcej niż w tym czasie wypija wody i spożywa żywności. Z tego powodu aktywne chemicznie zanieczyszczenia powietrza, nawet w niewielkich stężeniach, mogą wywoływać negatywne skutki w organizmie ludzkim. Jest to tym bardziej istotne, że w procesie oddychania wiele zanieczyszczeń jest wchłanianych przez płuca bezpośrednio do krwiobiegu.

Wyróżnia się trzy główne źródła emisji zanieczyszczeń do atmosfery:

1. punktowe - są to głównie duże zakłady przemysłowe emitujące pyły, dwutlenku siarki, tlenku azotu, tlenku węgla, metale ciężkie.

2. powierzchniowe (rozproszone) - są to paleniska domowe, lokalne kotłownie, niewielkie zakłady przemysłowe emitujące głównie pyły, dwutlenek siarki.

3. liniowe - są to głównie zanieczyszczenia komunikacyjne odpowiedzialne za emisję tlenków azotu, tlenków węgla, metali ciężkich (głównie ołów).

 W powietrzu atmosferycznym występują liczne zanieczyszczenia, więc ciągła ocena ich stężeń jest ze względów technicznych i organizacyjnych niemożliwa. W praktyce ocenę ogranicza się do niezbędnego minimum, oznaczając stężenia tylko tych zanieczyszczeń, których stężenie jest łatwe do zmierzenia z dostateczną dokładnością. Te wybrane do systematycznego oznaczania zostały nazwane charakterystycznymi lub podstawowymi zanieczyszczeniami powietrza atmosferycznego.

Charakterystyczne (podstawowe) zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego:

• pyty nietoksyczne,

• tlenek i dwutlenek węgla,

• dwutlenek siarki,

• tlenki azotu

• benzopiren.

Ze wszystkich zanieczyszczeń powietrza najgroźniejsze są związki siarki, w szczególności zaś jej dwutlenek.

 Substancje zanieczyszczające powietrze atmosferyczne występują we wszystkich trzech stanach skupienia. Istnieje więc możliwość tworzenia przez nie, z udziałem powietrza, układów wieloskładnikowych i wielofazowych.

Powietrze stanowi “gigantyczny reaktor”, w którym przebiegają różnorodne procesy chemiczne i fizyczne. Przebieg tych procesów zależy w znacznym stopniu od stanu atmosfery. Sprzyjają temu stany inwersji temperaturowej, które mają ścisły związek z występowaniem poważnych problemów zanieczyszczenia powietrza.

Reakcje Fotochemiczne, indukowane w atmosferze przez promieniowanie słoneczne, wpływają na ostateczną postać związków chemicznych w poszczególnych warstwach atmosfery.

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na organizm ludzki:

Dwutlenek siarki (SO₂). 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.

Tlenki azotu (NO_x) - główne rodzaje występujących w atmosferze tlenków to tlenek azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO₂). 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.

Pyły powodują podrażnienia naskórka i śluzówki. Najniebezpieczniejsze są pyły najdrobniejsze o wielkości cząstki do 5 μg/m3, które z łatwością przenikają do organizmu wywołując jego zatrucie, zapalenia górnych dróg oddechowych, pylicę, nowotwory płuc, choroby alergiczne i astmę.

Tlenek węgla (CO) powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla. Jest niezwykle groźny, silnie toksyczny. Powoduje ciężkie zatrucia (zaczadzenie). Najbardziej wrażliwy na jego działanie jest mózg. Około 80% zawartego w powietrzu CO jest wiązana z hemoglobiną we krwi, tworząc karboksyhemoglobinę (HbCO), niezdolną do przenoszenia tlenu, co prowadzi do niedotlenienia tkanek. Po długiej ekspozycji w warunkach wysokiego stężenia CO może nastąpić również uszkodzenie mięśnia sercowego.

Ozon (O₃) Ozon troposferyczny jest zanieczyszczeniem wtórym. 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 (O₃) w naturalny sposób powstaje na wysokości 30-50 km. Na wysokości ok.25 km ozon już nie powstaje, jak również nie ulega rozpadowi. Powoli osiadając tworzy maksymalną koncentrację na wysokości ok. 23 km. Ta warstwa atmosfery to stratosfera, w której występuje prawie 90% ozonu. Do dolnych, gęstych warstw atmosfery ozon przenika w niewielkich ilościach, gdzie szybko ulega rozpadowi. Jest to troposfera, której pułap sięga (w zależności od szerokości geograficznej)wysokości 8-17 km, zawierająca około 10% ozonu. W stratosferze ozon stanowi swoistą "tarczę ochronną" chroniącą biosferę Ziemi, 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.

Amoniak (NH₃) jest gazem o charakterystycznym, gryzącym zapachu. Substancja szkodliwa, działa silnie drażniąco na błony śluzowe dróg oddechowych, oczu i na skórę. Wywołuje przykre uczucie pieczenia w gardle, kaszel, ślinotok, nudności, łzawienie bóle głowy. Przy dużych dawkach mogą powstać ciężkie uszkodzenia oka, mogące doprowadzić do utraty wzroku. U osób, które przeżyły zatrucie amoniakiem powstają z reguły nieodwracalne zmiany w płucach i drogach oddechowych.

Benzen jest substancją działającą na organizm ludzki silnie toksyczne. Pary tej substancji powodują podrażnienie błon śluzowych i oczu, a w większych stężeniach również skóry. Główne objawy zatrucia są z działaniem na układ nerwowy.

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) powodują ostre i przewlekłe zatrucia. W grupie węglowodorów aromatycznych duże zagrożenie stanowi benzopiren, ze względu na właściwości rakotwórcze.

Metale ciężkie odkładają się w szpiku kostnym, śledzionie i nerkach, uszkadzają układ nerwowy. powodują anemię, zaburzenia snu, agresywność, mogą wywoływać zmian nowotworowe.

Pyły powodują podrażnienia naskórka i śluzówki. Niebezpieczne są pyty najdrobniejsze o wielkości cząstki do 5 μm, które z łatwością przenikają do organizmu wywołując jego zatrucie, zapalenia górnych dróg oddechowych, pylicę, nowotwory płuc, choroby alergiczne i astmę.

Zanieczyszczenia powietrza

• wpływają negatywnie na zdrowie ludzi i zwierząt (schorzenia układu oddechowego, zaburzenia reprodukcji, alergie)

• powodują korozje metali i materiałów budowlanych

• działają niekorzystnie również na świat roślinny (zaburzenia procesów fotosyntezy, transpiracji, oddychania)

• przedostają się do wód i gleby

• w skali globalnej mają wpływ na zmiany klimatyczne

Niekorzystne zjawiska związane z zanieczyszczeniem atmosfery

 Dziura ozonowa to zjawisko ubytku ozonu w ozonosferze, wywołane zanieczyszczeniem atmosfery związkami reagującymi z ozonem. Związki te to: freony, tlenki azotu, chlorek-metylu i bromek metylu. W wyniku reakcji następuje spadek stężenia ozonu i tworzenie się tzw. dziur ozonowych. Konsekwencją zmniejszenia powłoki ozonowej jest zwiększenie natężenia promieniowania ultrafioletowego, które jest zabójcze dla organizmów żywych - może spowodować wzrost zachorowań na raka skóry i choroby oczu. Nadmiar promieniowania niekorzystnie wpływa na cały system ekologiczny, potęgując powstawanie efektu cieplarnianego.

Efekt cieplarniany, zwany również szklarniowym, to zjawisko ocieplenia się klimatu Ziemi, polegające na zatrzymywaniu pewnej ilości ciepła emitowanego do atmosfery. Spowodowane jest to wzrostem zawartości gazów: głównie dwutlenku węgla (CO₂), freonów, metanu (CH₄) i podtlenku azotu (N₂O). Na powstanie efektu cieplarnianego pośrednio wpływają również i inne gazy powstające podczas spalania, np. tlenek węgla (CO), pozostałe tlenki azotu (NO₂, NO), węglowodory. Gazy te z jednej strony przepuszczają pasmo fal słonecznych ultrafioletowych, z drugiej zaś absorbują promieniowanie podczerwone (cieplne), zapobiegając w ten sposób ucieczce ciepła atmosferycznego w kosmos.

Odkryty przez Jean Baptiste Joseph Fourier w 1824 i zbadany przez Svante Arrheniusa w 1896 roku.

 Przyczyną wytwarzania gazów cieplarnianych. prócz procesu spalania paliw organicznych, są również:

• wycinanie lasów,

• pożary sawanny (zanik zdolności pochłaniania dwutlenku węgla)

• rolnictwo, które jest źródłem metanu pochodzącego z uprawy ryżu i hodowli bydła.

Kwaśny deszcz - opad atmosferyczny o niskim pH. Zawiera kwas siarkowy, powstały w atmosferze zanieczyszczonej tlenkami siarki ze spalania zasiarczonego węgla oraz kwas azotowy powstały z tlenków azotu. Powoduje zakwaszania rzek i jezior, niszczenie flory i fauny, degradację gleby, niszczenie zabytków i architektury.

Smog - zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł.

Wszelkie rozważania o stopniu zanieczyszczenia powietrza należy odnosić do poziomu wzorcowego, powszechnie uznanego za powietrze czyste.

W Europie powietrze stosunkowo najczystsze jest w mało zaludnionych okolicach nadmorskich. W porównaniu z nim powietrze osiedli wiejskich jest przeciętnie kilkanaście razy gorsze jakościowo, w małych miasteczkach kilkadziesiąt, w dużych zaś aglomeracjach miejskich bywa nawet kilkaset razy gorsze.

Metody ochrony powietrza:

Odpylacze

grawitacyjne (zwykle wstępny etap oczyszczania gazu)

odśrodkowe (cyklony)

filtracyjne (warstwowe włókniste membranowe ziarniste)

Odpylanie w złożu fluidalnym

Elektrofiltry

Odpylacze mokre ( skrubery lub płuczki)

Zanieczyszczenia powietrza w Polsce

Stan czystości powietrza na Górnym Śląsku zależy od emisji zanieczyszczeń z krajowych źródeł przemysłowych oraz ich napływu z Czech i Niemiec. Z terytorium Polski zanieczyszczenia transportowane są nad terytorium wschodnich i północnych sąsiadów. Polska należy do krajów wymieniających zanieczyszczenia tzn. ze wielkość „eksportu” zanieczyszczeń jest zbliżona do wielkości „importu”.

Szacuje się, ze w Polsce ogólna emisja zanieczyszczeń gazowych wyniosła w 1994 r. co najmniej 10 mln t, w tym:

• dwutlenku siarki (SO2) - 2.6 mln t,

• tlenków azotu - 1,1 mln t,

• tlenku węgla (CO) - 4,4 mln t,

• lotnych substancji organicznych - 1,7 mln t,

• amoniaku (NH3) - 384 tys. t,

• dwusiarczku węgla (CS2) -20 tys. t,

• siarkowodoru (H2S) - 9 tys. t,

• związków fluoru - 4 tys. t,

• dodatkowo emisja dwutlenku węgla (CO2) jest szacowana na ok. 400 mln t.

Emisja pyłów 1989-94 zmniejszyła się z 2,4 mln t do 1,4 mln t rocznie.

Od początku lat 90. obserwuje się zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza, co początkowo było spowodowane spadkiem produkcji przemysłowej, obecnie - postępem w instalowaniu urządzeń ochrony powietrza. Wzrasta liczba urządzeń odpylających i ich średnia skuteczność. Powstają nowe instalacje odsiarczania spalin i usuwania z nich tlenków azotu.

Ilość zanieczyszczeń zatrzymanych i zneutralizowanych w urządzeniach oczyszczających w przypadku pyłów stanowi ok. 98% zanieczyszczeń wytworzonych, a w przypadku dwutlenku siarki - ok.26%. Prędkość samooczyszczania się powietrza trwa kilka dób.

Fundacja Agencja Monitoringu Regionalnego Atmosfery Aglomeracji Gdańskiej prowadzi systematyczny monitoring jakości powietrza w Trójmieście.

Fundacja Agencja Monitoringu Regionalnego Atmosfery Aglomeracji Gdańskiej założona została przez Gminy Gdańsk, Gdynię , Sopot i Tczew oraz spółkę Nederpol w roku 1993 dla utworzenia sieci monitoringu regionalnego.

Monitoring powietrza atmosferycznego oznacza bezpośrednie pomiary powietrza w różnych punktach, wybranych jako reprezentatywne dla jakości powietrza , albo jako "gorące miejsca" wyjątkowo wysokich stężeń substancji zanieczyszczających. Dane z monitoringu wykorzystywane są do :

• identyfikacji miejsca i przyczyny problemów zanieczyszczenia powietrza,

• weryfikacji przestrzegania kryteriów jakości powietrza,

• oszacowania tendencji długoterminowych,

• procesu modelowania,

• pomiaru skuteczności zaleceń wynikających z kontroli.

Komunikat o jakości powietrza odświeżany jest co 4 godziny na podstawie surowych danych pomiarowych. Zakresy skorelowane są z poziomami stężeń przyjmowanych w ocenach jakości powietrza.

% wartości dopuszczalnej	kolor
0-40%	niebieski
41-60%	zielony
61-100%	żółty
> 100%	czerwony

rodzaj pomiaru	okres uśredniania	wartość odniesienia [µg/m^3]
dla SO2	1h lub 24h	1h-350 ; 24 h -125
dla NO2	1h	200
dla PM10	24h	50
dla CO i ozonu	max. średnia krocząca z 8h	CO -10000; O3-120

---