Narzędzia osobiste

Powiadomienia
Otrzymuj powiadomienia o nowych raportach i produktach. Częstotliwość: 3–4 e-maile na miesiąc
Prenumeraty
Zarejestruj się, aby otrzymywać nasze raporty (w formie drukowanej i/lub elektronicznej) oraz kwartalne e-biuletyny
Śledź nasze działania
Ikona Twittera Twitter
Facebook ikona Facebook
Ikona YouTube Kanał YouTube
Logo RSS Kanał RSS
Więcej

Write to us Write to us

For the public:


For media and journalists:

Contact EEA staff
Contact the web team
FAQ

Call us Call us

Reception:

Phone: (+45) 33 36 71 00
Fax: (+45) 33 36 71 99


następne
poprzednie
pozycje

Przejdź do zawartości. | Przejdź do nawigacji

Sound and independent information
on the environment

Wpływ chemii

Zmień język:
Nasza atmosfera ma złożony skład chemiczny. Składa się z warstw o różnej gęstości, które zawierają różne związki chemiczne. W przeprowadzonej rozmowie zapytaliśmy profesora Davida Fowlera z Centrum Ekologii i Hydrologii przy Radzie ds. Badania Środowiska Naturalnego w Wielkiej Brytanii o wpływ zanieczyszczeń powietrza i procesów chemicznych zachodzących w atmosferze na nasze zdrowie i na środowisko.
ImaginAIR: S-cars in the sky

ImaginAIR: S-cars in the sky  Image © Greta De Metsenaere

Czy wszystkie gazy wywierają wpływ na środowisko?

Wiele gazów występujących w powietrzu nie ma szczególnego znaczenia z punktu widzenia chemii. Niektóre gazy śladowe, takie jak dwutlenek węgla i podtlenek azotu, nie wchodzą łatwo w reakcje w powietrzu, dlatego też klasyfikuje się je jako gazy o tzw. długim czasie życia. Również azot, będący głównym składnikiem powietrza, jest w dużej mierze obojętny w atmosferze. Stężenie gazów śladowych o długim czasie życia utrzymuje się mniej więcej na tym samym poziomie na całym świecie. Próbki pobrane na półkuli północnej i południowej nie różniłyby się zbytnio, jeżeli chodzi o poziom stężenia tych gazów w powietrzu.

Poziom stężenia innych gazów, takich jak dwutlenek siarki, amoniak i utleniacze wrażliwe na światło słoneczne, takie jak ozon, jest jednak znacznie bardziej zróżnicowany. Takie gazy stanowią zagrożenie dla środowiska i zdrowia człowieka, a z uwagi na fakt, że bardzo szybko wchodzą w reakcje w atmosferze, w swojej pierwotnej postaci są nietrwałe. Reagują one szybko tworząc nowe związki chemiczne lub są usuwane poprzez osadzenie się w glebie, dlatego też określa się je mianem gazów o krótkim czasie życia. W związku z tym występują one w pobliżu miejsc, w których zostały wyemitowane, lub w których powstały jako produkt reakcji chemicznej. Na zdjęciach satelitarnych wykonanych metodą teledetekcyjną można zaobserwować skupiska takich gazów, o krótkim czasie życia, występujące w niektórych częściach świata, zazwyczaj na obszarach uprzemysłowionych.

W jaki sposób gazy o krótkim czasie „życia” wpływają na jakość powietrza i na środowisko?

Wiele gazów o tzw. krótkim czasie życia wywiera toksyczny wpływ na zdrowie człowieka i na roślinność. Wiele z nich łatwo przekształca się również w inne zanieczyszczenia w atmosferze, przy czym niektóre wskutek oddziaływania światła słonecznego. Energia słoneczna może rozbijać wiele tego rodzaju reaktywnych gazów krótkotrwałych, przyczyniając się do tworzenia nowych związków chemicznych. Dobrym przykładem takiego gazu jest dwutlenek azotu. Powstaje on głównie jako produkt spalania paliwa, niezależnie od tego, czy do procesu spalania dochodzi w samochodzie napędzanym benzyną, czy w elektrowni spalającej gaz ziemny i węgiel. W przypadku wystawienia dwutlenku azotu  na działanie światła słonecznego dochodzi do jego rozbicia na dwa nowe związki chemiczne: tlenek azotu oraz związek nazywany przez chemików tlenem atomowym. Tlen atomowy to po prostu pojedynczy atom tlenu. Tlen atomowy wchodzi w reakcję z tlenem cząsteczkowym (czyli dwoma połączonymi atomami tlenu składającymi się na cząsteczkę O2) tworząc ozon (O3), który wywiera toksyczny wpływ na ekosystemy i zdrowie człowieka i stanowi jedno z najważniejszych zanieczyszczeń występujących we wszystkich krajach uprzemysłowionych.

Ale czy w latach 80. XX wieku nie sądziliśmy, że ozon chroni nas przed nadmiarem promieniowania słonecznego?

Tak, i jest to prawdą. Ale ozon tworzący warstwę ozonową znajduje się w stratosferze, na wysokości od 10 do50 kmod powierzchni ziemi, gdzie zapewnia ochronę przed promieniowaniem UV. Ozon występujący na niższych poziomach – zwany potocznie ozonem w warstwie przyziemnej – stanowi jednak zagrożenie dla zdrowia człowieka, roślin uprawnych i innych wrażliwych rodzajów roślin.

Ozon jest silnym utleniaczem. Wnika w rośliny przez małe pory występujące na powierzchni liści. Ozon jest wchłaniany przez rośliny, po czym prowadzi do powstawania wolnych rodników – nietrwałych cząsteczek uszkadzających błony i białka. Rośliny wypracowały złożone mechanizmy służące radzeniu sobie z wolnymi rodnikami. Ale w przypadku, gdy roślina musi przeznaczyć część energii gromadzonej dzięki absorpcji światła słonecznego i w drodze fotosyntezy na naprawę uszkodzeń komórek wywołanych działaniem wolnych rodników, dysponuje mniejszą ilością energii, którą może poświęcić na wzrost. Dlatego też wydajność upraw narażonych na oddziaływanie ozonu jest niższa. Ozon przyczynia się do obniżenia wydajności produkcji rolnej w Europie, Ameryce Północnej i Azji.

Procesy chemiczne z udziałem ozonu zachodzące w ciele człowieka są dość podobne do procesów chemicznych z udziałem ozonu zachodzących w roślinach. Zamiast jednak wnikać przez pory, jak miało to miejsce w przypadku liści roślin, ozon jest wchłaniany przez tkankę nabłonkową w płucach. Następnie wytwarza on wolne rodniki w nabłonku płuc, obniżając ich wydolność. Dlatego też ozon stanowi największe zagrożenie dla osób doświadczających problemów z oddychaniem. Jeżeli przyjrzymy się statystykom, w okresach występowania podwyższonego stężenia ozonu w powietrzu wzrasta również wartość współczynnika umieralności wśród ludzi.

Biorąc pod uwagę krótkotrwały charakter omawianych gazów, czy drastyczne zmniejszenie poziomu emisji dwutlenku azotu nie powinno doprowadzić do gwałtownego spadku stężenia ozonu?

Zasadniczo tak. Jeżeli udałoby nam się ograniczyć poziom emisji, stężenie ozonu w powietrzu zaczęłoby spadać. Ozon powstaje jednak na bardzo różnej wysokości, począwszy od poziomu powierzchni ziemi, a skończywszy na wysokości około 10 kilometrów. Tak więc w środowisku w dalszym ciągu występowałaby dosyć znaczna ilość ozonu. Jeżeli całkowicie zaprzestalibyśmy jego emisji, ilość ozonu w powietrzu osiągnęłaby swój pierwotny poziom w ciągu miesiąca.

Jednak nawet jeżeli w Europie podjętoby działania służące ograniczeniu poziomu emisji ozonu, nie przełożyłoby się to na obniżenie naszego narażenia na jego oddziaływanie. Część ozonu przedostającego się na terytorium Europy to ozon powstający wskutek emisji europejskich. Należy jednak pamiętać, że Europa jest również narażona na oddziaływanie ozonu pochodzącego z Chin, Indii i Ameryki Północnej. Sam dwutlenek azotu to gaz o krótkim czasie życia, ale ozon, do którego powstawania się przyczynia, ma bardziej trwały charakter i dlatego może być przenoszony przez wiatr, docierając do wszystkich części świata. Podjęcie jednostronnej decyzji na poziomie UE doprowadziłoby do zmniejszenia niektórych ognisk produkcji ozonu w Europie, ale w kontekście globalnym nie doprowadziłoby to do istotnej poprawy sytuacji, ponieważ Europa jest tylko jednym z wielu obszarów, na których ozon jest wytwarzany.

Problem związany z wysokim poziomem ozonu występuje nie tylko w Europie, ale również w Ameryce Północnej, Chinach, Indiach i Japonii. Problem ozonu jest już dostrzegalny nawet w krajach szybko rozwijających się, takich jak Brazylia (gdzie dochodzi do uwalniania prekursorów ozonu wskutek spalania biomasy oraz uwalniania emisji spalin przez pojazdy). W kontekście poziomu produkcji ozonu, za najczystsze części świata uznaje się oddalone obszary oceaniczne.

ImaginAIR: Air and health

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

Czy ozon stanowi jedyny powód do obaw?

Do innych głównych zanieczyszczeń zalicza się również aerozole, które mają większe znaczenie niż ozon. Tak rozumianych aerozoli nie należy mylić z produktami, które konsumenci z reguły mają na myśli, posługując się tą nazwą, tj. kupowanymi w supermarkecie dezodorantami czy preparatami do spryskiwania mebli. Dla chemików, aerozole to małe cząstki występujące w atmosferze, które określa się również jako pył zawieszony (PM). Mogą mieć postać stałą lub ciekłą, przy czym niektóre cząstki mogą występować jako kropelki zawieszone w wilgotnym powietrzu, przybierające z powrotem postać stałą w miarę jego osuszania. Aerozole przyczyniają się do wzrostu współczynnika umieralności, przy czym osoby doświadczające problemów z oddychaniem są najbardziej narażone na związane z nimi ryzyko. Występowanie pyłu zawieszonego  w atmosferze wywiera poważniejszy wpływ na zdrowie niż oddziaływanie ozonu.

Wiele zanieczyszczeń powstających wskutek działalności człowieka jest emitowanych do atmosfery w postaci gazów. Na przykład siarka jest z reguły uwalniana jako dwutlenek siarki (SO2), podczas gdy azot jest z reguły emitowany w postaci dwutlenku azotu (NO2) lub amoniaku (NH3). Jednak po przedostaniu się do atmosfery, wspomniane gazy ulegają przekształceniu w cząstki stałe. W ramach tego procesu dwutlenek siarki zamienia się w cząsteczki siarczanu, których wielkość nie przekracza ułamka mikrona.

Jeżeli w powietrzu występuje odpowiednia ilość amoniaku, cząsteczki siarczanu zaczynają z nim reagować, doprowadzając do powstania siarczanu amonu. Jeżeli przyjrzelibyśmy się składowi powietrza unoszącego się nad Europą 50 lat temu, stwierdzilibyśmy, że siarczan amonu stanowił jego bardzo istotny element. Udało nam się jednak znacznie obniżyć poziom emisji siarki w Europie – o około 90% od lat 70. XX w.

Niemniej mimo że emisje siarki zostały znacznie ograniczone, emisje amoniaku nie uległy zmniejszeniu w podobnym stopniu. Oznacza to, że amoniak znajdujący się w atmosferze w dalszym ciągu reaguje z innymi substancjami. Na przykład NO2 występujący w atmosferze ulega przekształceniu w kwas azotowy, po czym kwas ten wchodzi w reakcje z amoniakiem, doprowadzając do powstania azotanu amonu.

Azotan amonu jest bardzo lotną substancją. W wyższych partiach atmosfery azotan amonu przyjmuje postać cząsteczki lub kropelki, ale w ciepłej temperaturze i blisko powierzchni ziemi ulega on rozbiciu na kwas azotowy i amoniak, przy czym obydwa te związki bardzo szybko osadzają się na powierzchni ziemi.

Co dzieje się, gdy kwas azotowy osadza się na powierzchni ziemi?

Kwas azotowy wzbogaca powierzchnię ziemi o dodatkową ilość azotu, dzięki czemu działa na rośliny podobnie jak nawóz. W ten sposób nawozimy nasze środowisko naturalne w Europie z poziomu atmosfery tak samo, jak rolnicy nawożący grunty uprawne. Dodatkowa zawartość azotu w glebie, która przyczynia się do jej użyźnienia, powoduje również jej zakwaszanie, co prowadzi do wzrostu poziomu emisji podtlenku azotu, przyspieszając jednocześnie tempo wzrostu lasów – można zatem stwierdzić, że taka sytuacja stanowi dla nas zagrożenie, ale przynosi nam jednocześnie korzyści. Najważniejszym skutkiem wynikającym z faktu osadzania się azotu w glebie jest fakt, że zapewnia on dodatkowe składniki odżywcze na potrzeby ekosystemów naturalnych. W konsekwencji rośliny o wysokim zapotrzebowaniu na azot rosną i zakwitają bardzo szybko, prześcigając wolniej rosnące gatunki. Prowadzi to do utraty bardziej wyspecjalizowanych gatunków, które przystosowały się do kwitnienia w warunkach niskiego poziomu azotu. Już teraz możemy zaobserwować zmiany w różnorodności biologicznej flory w Europie wynikające z faktu, że nasz kontynent jest nawożony z poziomu atmosfery.

ImaginAIR: Air and health (flower)

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

„Każdy z nas dąży do zapewnienia warunków optymalnych dla swojego dobrego samopoczucia w środowisku, w którym przebywa. Jakość powietrza, którym oddychamy, wywiera istotny wpływ na nasze życie i dobre samopoczucie”. Cesarino Leoni, Włochy

Poradziliśmy sobie z emisjami siarki i warstwą ozonową. Dlaczego zatem nie udało się nam rozwiązać problemu z amoniakiem?
Emisje amoniaku są generowane w sektorze rolnictwa, a w szczególności w sektorze mleczarskim. Mocz i nawóz krów i owiec odkładający się na polach prowadzi do uwalniania amoniaku do atmosfery. Amoniak jest wysoce reaktywny i łatwo osadza się na elementach krajobrazu. Prowadzi również do powstawania azotanu amonu i stanowi istotne źródło pyłu zawieszonego w atmosferze, wywołując również pewne schorzenia u ludzi. Większość amoniaku emitowanego w Europie osadza się w Europie. Dlatego należy wzmocnić wolę polityczną do wprowadzenia środków kontrolnych służących ograniczaniu poziomu emisji amoniaku.

Co ciekawe, w przypadku siarki wola polityczna do wprowadzenia takich środków była bardzo silna. Wydaje mi się, że po części wynikało to z poczucia moralnego obowiązku państw emitujących duże ilości siarki w Europie wobec odbiorców netto tych emisji, tj. krajów skandynawskich, gdzie doszło do wielu problemów związanych z odkładaniem się kwasu.

Dążenie do zmniejszenia poziomu emisji amoniaku oznaczałoby konieczność podjęcia działań w sektorze rolnictwa, a lobby rolnicze ma stosunkowo duże wpływy w kręgach politycznych. Podobnie jest w Ameryce Północnej. Tam również mamy do czynienia z poważnym problemem związanym z poziomem emisji amoniaku, przy czym, podobnie jak w Europie, w Ameryce Północnej nie podejmuje się żadnych działań służących ich ograniczaniu.

Profesora Davida Fowlera z Centrum Ekologii i Hydrologii przy Radzie ds. Badania Środowiska Naturalnego w Wielkiej Brytanii David Fowler

Więcej informacji

Geographical coverage

[+] Show Map

Zarejestruj się!
Otrzymuj powiadomienia o nowych raportach i produktach. Aktualnie mamy 33045 abonentów. Częstotliwość: 3-4 maile miesięcznie.
Archiwum powiadomień
Śledź nasze działania
 
 
 
 
 
Europejska Agencja Środowiska (EEA)
Kongens Nytorv 6
1050 Kopenhaga K
Dania
Telefon: +45 3336 7100