Всяка глътка въздух

Атмосферата е газовата среда, която обвива нашата планета; тя се категоризира на слоеве с различна плътност на газовете. Най-тънкият и най-ниският (до повърхността на земята) слой е известен като тропосфера. Именно в него живеят растенията и животните и пак там възникнат метеорологичните модели. Височината му достига до около 7 километра при полюсите и 17 километра на екватора.

Както и останалата част от атмосферата, тропосферата е динамична. В зависимост от височината въздухът има различна плътност и различен химичен състав. Въздухът се движи постоянно около земното кълбо, пресичайки океани, както и обширни райони суша. Ветровете могат да пренасят на нови места малки организми, в това число бактерии, вируси, семена и инвазивни видове.

Така нареченият въздух се състои от...

Сухият въздух е съставен от около 78 % азот, 21 % кислород и 1 % аргон. Във въздуха има освен това водни пари, съставляващи от 0,1 до 4 % от тропосферата. В по-топлия въздух обикновено се съдържат повече водни пари, отколкото в по-студения.

Въздухът съдържа също така много малки количества други газове, известни като трасиращи газове, сред които въглероден диоксид и метан. Концентрациите на тези следи от газове в атмосферата се измерват обикновено в милионни части (ppm). Например концентрациите на въглероден диоксид – един от най-известните и най-разпространени трасиращи газове в атмосферата, са оценени през 2011 г. на около 391 ppm или 0,0391 % (индикатор на ЕАОС за атмосферни концентрации).

Освен това има хиляди други газове и прахови частици (в това число сажди и метали), които се изпускат в атмосферата от източници, които са както естествени, така иантропогенни.

Съставът на въздуха в тропосферата се променя непрекъснато. Някои от веществата във въздуха са силно реактивни; с други думи, те имат по-голяма склонност да си взаимодействат с други вещества, за да образуват нови такива. Когато някои от тези вещества реагират с други, те могат да образуват „вторични“ замърсители, вредни за нашето здраве и за околната среда. Топлината – включително тази от слънцето – е обикновено катализатор, улесняващ или задействащ химичните реакции.

(c) Stephen Mynhardt, ImaginAIR/EEA

Какво наричаме замърсяване на въздуха

Не всички вещества във въздуха се считат за замърсители. По принцип замърсяването на въздуха се определя като наличие на някои замърсяващи вещества в атмосферата на равнища, които оказват вредно въздействие върху здравето на човека, околната среда и културното  наследство (сгради, паметници и материали). В контекста на законодателството се разглежда само замърсяването от източници с антропогенен произход, въпреки че на замърсяването може да се даде по-широко определение в друг контекст.

Не всички замърсители на въздуха са с  антропогенен произход. Много природни явления, в това число вулканичните изригвания, горските пожари и пясъчните бури изпускат замърсители на въздуха в атмосферата. Праховите частици могат да изминат доста големи разстояния в зависимост от ветровете и облаците. Независимо от това дали са с антропогенен произход или естествени, след като навлязат веднъж в атмосферата, тези вещества могат да участват в химични реакции и да увеличат замърсяването на въздуха. Чистото небе и добрата видимост не са непременно признаци на чист въздух.

Въпреки значителните подобрения през последните десетилетия замърсяването на въздуха в Европа продължава да вреди на нашето здраве и на околната среда. По-специално замърсяването с прахови частици и озон излагат на сериозни опасности здравето на европейските граждани, влошават качеството на живот и намаляват очакваната му продължителност. Различните замърсители имат обаче различни източници и въздействия. Струва си да разгледаме по-отблизо основните замърсяващи вещества.

Когато във въздуха се носят  дребни частици

Праховите частици (ПЧ) са замърсителят на въздуха, който нанася най-големи вреди на здравето на човека в Европа. Представете си ПЧ като частици, които са толкова леки, че могат да се носят във въздуха. Някои от тези частици са толкова малки (една тридесета до една пета от диаметъра на човешки косъм), че те не само проникват дълбоко в нашите дробове, но и преминават в кръвта ни, също като кислорода.

Някои частици се изхвърлят направо в атмосферата. Други се появяват в резултат на химични реакции, в които участват прекурсорни газове, а именно серен диоксид, азотни оксиди, амоняк и летливи органични съединения.

Тези частици могат да бъдат съставени от различни химични компоненти, като въздействието им върху нашето здраве и околната среда зависи от състава им. Някои тежки метали, като арсен, кадмий, живак и никел, могат също да бъдат намерени в праховите частици.

Неотдавнашно проучване на Световната здравна организация (СЗО) показва, че замърсяването с фини частици (ПЧ_2.5, т.е. прахови частици с диаметър до 2,5 микрона) може да се окаже по-опасно за здравето, отколкото се предполагаше по-рано. Съгласно изследването на СЗО „Преглед на фактите относно здравните аспекти на замърсяването на въздуха“ дългосрочното излагане на фини частици може да предизвика атеросклероза, аномалии при раждането и респираторни заболявания при децата. Изследването сочи също възможна връзка с развитието на нервната система, когнитивната функция и диабета и засилва причинната връзка между ПЧ_2.5 и смъртните случаи поради сърдечносъдови и респираторни заболявания.

В зависимост от химичния си състав частиците могат да влияят и на глобалния климат чрез затопляне или охлаждане на планетата. Например черният въглерод, една от честите съставки на саждите, срещана най-често във фините частици (по-малки от 2,5 милиметра в диаметър), е резултат от непълното изгаряне на горивата – както на изкопаемите, така и на дървата за огрев. В градските райони емисиите на черен въглерод се дължат най-често на автомобилния транспорт и по-специално на дизеловите двигатели. Освен въздействието си върху здравето, черният въглерод в праховите частици допринася за изменението на климата, като поглъща слънчевата топлина и затопля атмосферата.

(c) Andrzej Bochenski, ImaginAIR/EEA

Озон: когато три атома кислород се свързват заедно

Озонът е специална и силно реактивна форма на кислорода, състояща се от три атома кислород. В стратосферата – един от горните слоеве на атмосферата – озонът ни защитава от опасното ултравиолетово излъчване на Слънцето. Но в най-долният слой на атмосферата – тропосферата – озонът всъщност е важен замърсител, увреждащ общественото здраве и природата.

Приземният озон се образува в резултат на сложни химични реакции между прекурсорни газове, като азотни оксиди, и неметанови летливи органични съединения. Метанът и въглеродният оксид също играят роля при неговото образуване.

Озонът е мощен и агресивен. Високите концентрации на озон причиняват корозия на материалите и сградите и увреждат живата тъкан. Той намалява способността на растенията да извършват фотосинтеза и пречи на усвояването на въглеродния диоксид. Озонът освен това препятства размножаването и растежа на растенията, което води до по-ниски добиви на селскостопанска продукция и намален прираст на горите. В човешкото тяло той причинява възпаление на белите дробове и бронхите.

Когато бъдат изложени на озон, телата ни се опитват да му попречат да навлезе в дробовете ни. Този рефлекс намалява поетото количество кислород, което кара сърцата ни да работят по-усилено. Ето защо за хора, които вече страдат от сърдечносъдови или респираторни заболявания, като астма, периодите с високи концентрации на озон могат да доведат до инвалидизиране или дори до смърт.

Какво още има в сместа?

Озонът и ПЧ не са единствените замърсители на въздуха, будещи безпокойство в Европа. Нашите леки автомобили, камиони, електроцентрали и други промишлени обекти се нуждаят без изключение от енергия. Почти всички моторни превозни средства и обекти използват някакъв вид гориво, което изгарят, за да добият енергия.

Изгарянето на горива обикновено променя вида на много вещества, в това число и на азота – най-изобилният газ в нашата атмосфера. Когато азотът реагира с кислорода, във въздуха се образуват азотни оксиди (включително и азотен диоксид NO₂). Когато азотът реагира с водородни атоми, се получава амоняк (NH₃), който е още един замърсител на въздуха с вредно въздействие върху здравето на човека и природата.

Фактически горивните процеси изпускат различни други замърсители на въздуха, като се почне от серен диоксид и бензенен и се стигне до въглероден оксид и тежки метали. Някои от тези замърсители имат краткосрочно въздействие върху здравето на човека. Други, като някои тежки метали и устойчивите органични замърсители, се натрупват в околната среда. Това им дава възможност да навлязат в хранителната верига и в крайна сметка да се озоват в чиниите ни.

Други замърсители, като например бензенена, могат да увредят генетичния материал на клетките и да предизвикат рак при дългосрочно излагане. Тъй като бензененът  се използва като добавка към бензина, около 80 % от бензенена, изхвърлен в атмосферата в Европа, идва от изгарянето на горива, използвани в моторните превозни средства.

Друг известен канцерогенен замърсител, бензо[а]пирен (BaP), се отделя главно при изгаряне на дърва или въглища в домашните печки. Отработените газове от автомобилите, и по-специално от дизеловите превозни средства, са друг източник на BaP. Освен че причинява рак, BaP може също да предизвика дразнене на очите, носа, гърлото и бронхите. BaP се среща обикновено във фините частици.

Измерване на въздействието върху здравето на човека

Въпреки че замърсяването на въздуха засяга всички, то не ни засяга в една и съща степен и по един и същ начин. В градските райони повече хора са изложени на замърсяването на въздуха, поради по-голямата гъстотата на населението там. Някои групи са по-уязвими, включително страдащите от сърдечносъдови и респираторни заболявания, хората с повишена реактивност и алергии на дихателните пътища, по-възрастните и малките деца.

„Замърсяването на въздуха вреди на всички както в развитите, така и в развиващите се страни“, заявява Мари-Ев Еру от Регионалния офис за Европа на Световната здравна организация. „Дори в Европа голяма част от населението е все още изложена на равнища, надвишаващи нашите препоръки за качеството на въздуха.“

Не е лесно да се прецени пълната степен на увреждането на здравето ни и на околната среда, причинено от замърсяването на въздуха. Има обаче много изследвания за различни сектори или източници на замърсители.

Според проекта  Aphekom, съфинансиран от Европейската комисия, замърсяването на въздуха в Европа води до намаляване на очакваната продължителност на живота с около 8,6 месеца на човек.

Някои икономически модели могат да бъдат използвани за оценка на разходите, свързани със замърсяването на въздуха. В тези модели по принцип са включени разходите за здравеопазване, причинени от замърсяването на въздуха (загуба на производителност, допълнителни медицински разходи и др.), както и разходите в резултат на по-ниските добиви на селскостопанска продукция и повреждането на някои материали. Тези модели обаче не включват всички разходи за обществото, причинени от замърсяването на въздуха.

Но въпреки ограниченията си тези оценки за разходите дават указание за мащаба на вредите. Почти 10 000 промишлени обекти в цяла Европа съобщават количествата на различните замърсяващи вещества, изпускани от тях в атмосферата, на European Pollutant Release and Transfer Register E-PRTR (Европейски регистър за изпускането и преноса на замърсители, ЕРИПЗ). Въз основа на тези публично достъпни данни ЕАОС прецени, че замърсяването на въздуха от десетте хиляди най-големи замърсяващи обекти в Европа е струвало на европейците между 102 и 169 милиарда евро през 2009 година. Най-важното е , че само 191 обекта са отговорни за половината от общите разходи за щети.

Има също изследвания, оценяващи евентуалните печалби, които могат да бъдат получени чрез повишаване на качеството на въздуха. Например изследването на Aphekom прогнозира, че намаляването на средните годишни стойности на ПЧ_2.5 до равнищата, предписани от насоките на Световната здравна организация, ще доведе до конкретно нарастване на очакваната продължителност на живота. Постигането на само тази целева стойност се очаква да доведе до възможно нарастване от 22 месеца средно на човек в Букурещ и 19 месеца в Будапеща до 2 месеца в Малага и до по-малко от половин месец в Дъблин.

Въздействия на азота върху природата

Не само здравето на човека е засегнато от замърсяването на въздуха. Различните замърсители на въздуха оказват различни въздействия върху широка гама екосистеми. Прекомерната концентрация на азот обаче създава особено големи рискове.

Азотът е едно от ключовите хранителни вещества, срещащи се в околната среда, от които растенията се нуждаят, за да растат добре и да оцелеят. Той е разтворим във вода и така се поглъща от растенията посредством коренните им системи. Тъй като растенията използват големи количества азот и изчерпват наличните количества в почвата, земеделските производители и градинарите използват обикновено торове за добавяне в почвата на хранителни вещества, в това число на азот, за повишаване на добивите.

Атмосферният азот има подобно въздействие. Когато се отлага върху водните обекти или почвите, прекомерната концентрация на азот може да е благоприятна за някои видове в екосистеми с ограничени количества хранителни вещества, като например така наречените „чувствителни екосистеми“ с тяхната единствена по рода си флора и фауна. Прекомерното подаване на хранителни елементи в тези екосистеми може напълно да промени баланса между видовете и да доведе до загуба на биологичното разнообразие в засегнатия район. В сладководните и крайбрежните екосистеми това може да допринесе и за цъфтеж на водорасли.

Реакцията на екосистемите на прекомерното отлагане на азот е известно като еутрофикация. През последните две десетилетия районът на чувствителни екосистеми в ЕС, засегнати от еутрофикация, е отбелязал  съвсем малък спад. И днес се счита, че почти половината от целия район, определен като район на чувствителни екосистеми, е изложен на риск от еутрофикация.

Азотните съединения допринасят и за подкиселяването на сладководните басейни и горските почви, засягайки видовете, зависещи от тези екосистеми. Подобно на последиците от еутрофикацията, новите условия на живот може да поставят в по-благоприятно положение някои видове за сметка на други.

ЕС успя да намали съществено района на чувствителните екосистеми, засегнати от подкиселяване, преди всичко благодарение на големи намаления на емисиите на серен диоксид. Само няколко района в ЕС – по-специално в  Холандия и Германия, имат проблеми с подкиселяването.

(c) Leona Matoušková, ImaginAIR/EEA

"Защитеният ландшафт на планината Изерске Хори, разположена в северната част на Чешката република, принадлежи на региона, който в миналото беше печално известен като „Черния триъгълник“ заради сериозното замърсяване на въздуха там.“ Leona Matoušková, Чешка република

Замърсяване без граници

Макар че някои области и държави може да изпитват въздействието му върху общественото здраве или околната среда по-тежко от други, замърсяването на въздуха е глобален проблем.

Глобалните ветрове водят до това, че замърсителите на въздуха се носят около света. Част от замърсителите на въздуха и техните прекурсори, установени в Европа, са изпуснати в Азия и Северна Америка. По подобен начин част от замърсителите, изпуснати във въздуха в Европа, се пренасят до други региони и континенти.

Същото е вярно и в по-малък мащаб. Качеството на въздуха в градските райони се влияе по принцип от качеството на въздуха в околните селски райони и обратно.

„Ние дишаме през цялото време и сме изложени на замърсяването на въздуха – както в помещенията, така и навън“, заявява Ерик Лебрет от Националния институт за обществено здравеопазване и  околна среда(RIVM) в Холандия. „Навсякъде, където отиваме, дишаме въздух, който е замърсен с цяла гама замърсяващи вещества в концентрации, при които понякога можете да очаквате вредни последици за здравето. За съжаление няма такова място, където да можем да дишаме само чист въздух.“

Допълнителна информация

• Технически доклад 15/2011 на ЕАОС Revealing the costs of air pollution from industrial facilities in Europe („Разкриване на разходите за замърсяването на въздуха от индустриалните обекти в Европа“).
• Световна здравна организация — Замърсяване на въздуха и въздействие върху здравето и изследването на Aphekom