Poszerzanie wiedzy na temat powietrza

Stacje do pomiaru jakości powietrza, umieszczane głównie w pobliżu dróg miejskich o dużym natężeniu ruchu lub w parkach publicznych, często pozostają niezauważone. Te nieefektowne skrzynki mieszczą w sobie jednak urządzenia, które regularnie pobierają próbki powietrza z danego miejsca, mierzą dokładny poziom stężenia kluczowych zanieczyszczeń powietrza, takich jak ozon i stałe pył zawieszony, i automatycznie przesyłają odpowiednie dane do bazy danych. W wielu przypadkach tego rodzaju informacje stają się dostępne on-line w ciągu kilku minut od pobrania próbek.

Monitorowanie jakości powietrza w Europie

W prawodawstwie europejskim i ustawodawstwie krajowym odniesiono się do kwestii związanych z kluczowymi zanieczyszczeniami powietrza. Aby rozwiązać problem tych zanieczyszczeń, w całej Europie ustanowiono rozległe sieci monitorowania służące sprawdzeniu, czy jakość powietrza na różnych obszarach spełnia różne normy prawne i jest zgodna z odpowiednimi wytycznymi w zakresie zdrowia. Stacje pomiarowe stanowiące element tych sieci dokonują pomiarów stężenia różnych zanieczyszczeń powietrza, w tym dwutlenku siarki, dwutlenku azotu, ołowiu, ozonu, pyłu zawieszonego, tlenku węgla, benzenu, lotnych związków organicznych oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, i przekazują odpowiednie informacje w tym zakresie w różnych odstępach czasu.

Europejska Agencja Środowiska gromadzi wyniki pomiarów jakości powietrza pochodzące z ponad 7500 stacji pomiarowych w całej Europie w bazie danych AirBase. W AirBase przechowuje się dane dotyczące jakości powietrza zgromadzone w poprzednich latach (dane historyczne).

Niektóre stacje pomiarowe dokonują pomiarów i przekazują najnowsze dane z niewielkim opóźnieniem (dane przekazywane w czasie zbliżonym do rzeczywistego). Na przykład w 2010 r. nawet 2000 stacji prowadziło stałe pomiary stężenia ozonu w warstwie przyziemnej i przekazywało odpowiednie dane co godzinę. Taki system prowadzenia pomiarów w czasie zbliżonym do rzeczywistego może zostać wykorzystany do przekazywania ostrzeżeń i powiadomień w przypadku wystąpienia poważnego skażenia powietrza.

W ostatnim dziesięcioleciu liczba stacji pomiarowych w Europie znacząco wzrosła – dotyczy to w szczególności stacji monitorujących poziom stężenia kluczowych zanieczyszczeń. W 2001 r. pomiary poziomu stężenia dwutlenku azotu były prowadzone przez nieco ponad 200 stacji, podczas gdy w 2010 r. liczba ta wzrosła do prawie 3 300 stacji przekazujących odpowiednie informacje z 37 państw europejskich. W tym samym okresie liczba stacji przekazujących informacje na temat stężenia PM10 niemal się potroiła, osiągając poziom ponad 3000 stacji w 38 państwach.

Rozwój sieci monitorowania przyczynia się do zwiększania naszej wiedzy na temat jakości powietrza w Europie i poziomu zrozumienia związanych z nią zjawisk. Ponieważ koszt utworzenia nowej stacji pomiarowej jest stosunkowo wysoki z uwagi na nowoczesne urządzenia, w które należy ją wyposażyć, część gromadzonej przez nas wiedzy pochodzi z innych źródeł, takich jak obrazy satelitarne; szacunki emisji sporządzane przez duże zakłady przemysłowe; modele  rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń; oraz szczegółowe badania skupiające się na określonych regionach, sektorach lub zanieczyszczeniach.

Około 28 000 zakładów przemysłowych w 32 państwach europejskich przekazuje informacje na temat ilości różnych zanieczyszczeń, które uwalniają do wody, gleby i powietrza, do europejskiego PRTR – Europejskiego Rejestru Uwalniania i Transferu Zanieczyszczeń. Wszystkie te informacje są dostępne on-line, dlatego też zarówno opinia publiczna, jak i decydenci, mogą się z nimi zapoznać w dowolnym momencie.

(c) Artens | Shutterstock

Opracowywanie i uzyskiwanie dostępu do informacji na temat jakości powietrza

Zestawienie informacji pochodzących z tych różnych źródeł stanowi wyzwanie. Pomiary przeprowadzane przez stacje pomiarowe dotyczą konkretnej lokalizacji i ściśle określonego czasu. Właściwości takie jak typy pogody, cechy krajobrazu, pora dnia lub roku, odległość od źródeł emisji odgrywają istotną rolę w procesie pomiaru stężenia zanieczyszczeń. W niektórych sytuacjach, np. w przypadku stacji pomiarowych zlokalizowanych na poboczu, odległość wynosząca zaledwie kilka metrów może mieć wpływ na odczyty.

Ponadto do monitorowania i mierzenia poziomu stężenia tego samego zanieczyszczenia stosuje się różne metody. Inne czynniki również odgrywają istotną rolę. Na przykład wzrost natężenia ruchu drogowego lub przekierowanie ruchu drogowego może doprowadzić do tego, że wyniki pomiarów będą odbiegały od tych zarejestrowanych w odniesieniu do tej samej ulicy rok wcześniej.

Ocenę jakości powietrza na obszarze wykraczającym poza obszar objęty zakresem działania stacji pomiarowej przeprowadza się przy zastosowaniu podejścia modelowego lub podejścia modelowego uzupełnionego wynikami pomiarów, w tymuwzględniając obserwacje satelitarne. Stosowanie podejścia modelowego w kontekście pomiaru jakości powietrza często wiąże się z pewnym poziomem braku pewności, ponieważ modele nie są w stanie odtworzyć wszystkich złożonych czynników związanych z powstawaniem, rozprzestrzenianiem i osadzaniem się zanieczyszczeń.

Ten brak pewności jest znacznie wyższy w przypadku przeprowadzania oceny skutków narażenia na oddziaływanie zanieczyszczeń występujących na danym obszarze dla zdrowia człowieka. Stacje pomiarowe zazwyczaj mierzą stężenie wagowe cząstek w jednostce objętości powietrza, ale niekoniecznie sam skład chemiczny cząstek. Na przykład emisje pochodzące z rur wydechowych samochodów doprowadzają do uwolnienia węgla („black carbon”)  zawierającego cząstki stałe oraz gazów, takich jak dwutlenek azotu, bezpośrednio do powietrza. Jednak aby móc określić zakres wpływu na zdrowie publiczne, należy uzyskać informacje na temat dokładnego składu mieszaniny występującej w powietrzu.

Technologia ma zasadnicze znaczenie dla poszerzania naszej wiedzy na temat powietrza, którym oddychamy. Stanowi ona kluczowy element procesu monitorowania i sprawozdawczości. Niedawne odkrycia w sektorze technologii informacyjnych umożliwiły badaczom i decydentom przetwarzanie ogromnych ilości danych w ciągu kilku sekund. Wiele organów publicznych udostępnia odpowiednie informacje w tym zakresie publicznie za pośrednictwem swoich stron internetowych, np. strona internetowa miasta Madryt, lub za pośrednictwem niezależnych stowarzyszeń, takich jak Airparif, prowadzące działalność w Paryżu i, szerzej, w regionie Ile-de-France.

EEA zarządza portalami oferującymi dostęp do informacji publicznych na temat jakości powietrza i zanieczyszczenia powietrza. Dane historyczne dotyczące jakości powietrza przechowywane w bazie danych AirBase można wyświetlić na mapie, filtrować według rodzaju zanieczyszczenia i roku oraz pobierać.

Dostęp do przekazywanych w czasie zbliżonym do rzeczywistego danych  dotyczących kluczowych zanieczyszczeń takich jak PM10, ozon, dwutlenek azotu oraz dwutlenek siarki (o ile są dostępne) można uzyskać za pośrednictwem portalu Eye on Earth AirWatch. Użytkownicy mogą również dodawać swoje własne oceny i spostrzeżenia w ramach narzędzia do przeglądania.

Lepsza jakość analizy

Rozwój technologiczny dał nam nie tylko możliwość przetwarzania większych ilości danych, ale pomógł nam również poprawić jakość i precyzyjność sporządzanych analiz. Obecnie możemy w tym samym czasie przetwarzać informacje na temat pogody, infrastruktury transportu drogowego, gęstości zaludnienia, wielkości emisji zanieczyszczeń generowanych przez poszczególne zakłady przemysłowe, a także dane pomiarowe pochodzące ze stacji monitoringowych oraz wyniki  modelowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń. W przypadku niektórych regionów możliwe jest przeprowadzenie analizy mającej na celu porównanie liczby przedwczesnych zgonów wywołanych schorzeniami układu krążenia i układu oddechowego z poziomem zanieczyszczenia powietrza. Większość tych zmiennych można następnie nanieść na mapę Europy w celu opracowania bardziej precyzyjnych modeli.

Badania nad powietrzem nie ograniczają się jednak wyłącznie do analizowania wspomnianych powyżej czynników. W opinii Marie Eve Héroux z Biura Regionalnego Światowej Organizacji Zdrowia dla Europy „środowisko naukowe analizuje również wpływ różnych środków na poziom zanieczyszczenia powietrza. W tym kontekście można zastosować bardzo wiele różnych rodzajów interwencji, począwszy od środków regulacyjnych, a skończywszy na zmianach schematu zużycia energii i źródeł energii lub zmianach dotyczących środków transportu i zachowania poszczególnych osób”.

Marie Eve Héroux dodaje „wszystkie te kwestie zostały zbadane, a wynikające z nich wnioski są jasne: istnieją środki, których zastosowanie doprowadzi do zmniejszenia poziomu zanieczyszczenia, w szczególności zanieczyszczenia wywołanego PM. Dzięki temu jesteśmy w stanie określić, co należy zrobić, aby faktycznie obniżyć umieralność spowodowaną zanieczyszczeniami powietrza”.

Lepsze zrozumienie wpływu zanieczyszczeń powietrza na zdrowie i środowisko wspiera następnie proces opracowywania polityki. Nowe zanieczyszczenia, źródła zanieczyszczeń i potencjalne środki służące zwalczaniu zanieczyszczenia są identyfikowane i uwzględniane w odpowiednich przepisach. Może wiązać się to z koniecznością monitorowania nowych zanieczyszczeń. Zgromadzone w ten sposób dane pomagają nam poszerzyć wiedzę w tym zakresie.

Na przykład w 2004 r., pomimo prowadzenia pomiarów na szczeblu lokalnym i krajowym, nie istniała żadna stacja pomiarowa przekazująca dane na temat stężenia lotnych związków organicznych, metali ciężkich lub wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w Europie bezpośrednio do AirBase. W 2010 r. liczba takich stacji wynosiła odpowiednio ponad 450, 750 i 550.

(c) Bianca Tabacaru, ImaginAIR/EEA

Tworzenie bardziej przejrzystego obrazu

W przepisach prawnych dotyczących powietrza z reguły wyznacza się ramy czasowe, w których należy zrealizować odpowiednie cele. Przedstawia się w nich również sposoby monitorowania postępów w realizacji tych celów oraz metody służące sprawdzeniu, czy dany cel udało się osiągnąć w oczekiwanym terminie.

Jeżeli chodzi o cele polityki wyznaczone w ubiegłym dziesięcioleciu, w zależności od zastosowanych narzędzi możemy uzyskać dwa różne obrazy sytuacji. EEA przyjrzała się przepisom przyjętej w 2001 r. dyrektywy w sprawie krajowych poziomów emisji, która miała przyczynić się do ograniczenia poziomu emisji czterech rodzajów zanieczyszczeń powietrza do 2010 r., i oceniła, czy udało się osiągnąć wyznaczone w dyrektywie cele w zakresie eutrofizacji i zakwaszania.

Na podstawie informacji dostępnych w momencie przyjmowania dyrektywy wydawało się, że cel w zakresie eutrofizacji został spełniony, podczas gdy ryzyko związane z zakwaszaniem uległo istotnemu zmniejszeniu. Bazując jednak na aktualnej wiedzy uzyskanej dzięki zastosowaniu nowocześniejszych narzędzi należy stwierdzić, że sytuacja nie wygląda aż tak różowo. Eutrofizacja spowodowana zanieczyszczeniem powietrza w dalszym ciągu pozostaje poważnym problemem dla środowiska, przy czym cel dotyczący obniżenia poziomu zakwaszenia nie został spełniony na wielu obszarach.

W tym roku Unia Europejska zamierza zmienić swoją politykę dotyczącą powietrza, która będzie koncentrować się na realizacji nowych celów w nowych ramach czasowych obejmujących okres do 2020 r. i wykraczających poza ten okres. Poza rozwojem swojej polityki dotyczącej powietrza, Europa będzie również w dalszym ciągu inwestowała w swoją bazę wiedzy.

Więcej informacji

• AirBase
• Raport techniczny EEA 14/2012 „Evaluation of progress under the EU National Emission Ceilings Directive”
• Europejski program monitoringu i oceny (EMEP) transgranicznego zanieczyszczania powietrza na dalekie odległości opracowany przez EKG ONZ