Bardzo często nazwy smog używa się w sytuacjach w których dochodzi do przekroczeń dopuszczalnych poziomów stężeń zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym. Tymczasem nie jest prawdą, że każdą sytuację bardzo złej jakości powietrza możemy określać jako epizod smogowy. Warto więc wyjaśnić w jakich sytuacjach często używane określenie „mamy do czynienia z sytuacją smogową” użyte jest właściwie.
Dobrą jest zasadą aby wyjaśnianie czegoś rozpoczynać od właściwej definicji. Otóż,
Ponieważ sytuacje opisane taką definicją występują zwłaszcza zimą, dlatego ten rodzaj smogu nazywamy smogiem zimowym, aby odróżnić go od smogu letniego (smogu fotochemicznego), który jest zjawiskiem nie pasującym do powyższej definicji, mającym całkowicie inną naturę i jest zjawiskiem wartym omówienia przy innej okazji.
Przedstawiona definicja smogu zimowego zawiera trzy główne informacje:
֍ wysoki poziom stężeń zanieczyszczeń – ten fragment definicji jest łatwy do zrozumienia, nie wymaga komentarza;
mniej zrozumiałym, a niezwykle ważnym jest kolejny fragment przedstawionej definicji:
֍ spowodowany …. warunkami meteorologicznymi – czyżby to sformułowanie wskazywało, że nie tylko emisje zanieczyszczeń do powietrza są przyczyną zaistnienia sytuacji smogowej? – otóż tak, to jest rzeczywiście kluczową sprawą dotyczącą sytuacji smogowej, ściśle związaną z końcowym fragmentem definicji smogu:
֍ warunkami sprzyjającymi kumulacji zanieczyszczeń w przyziemnej warstwie atmosfery – chyba ten właśnie fragment definicji, mówiący o kumulacji , jest najtrudniejszy do zrozumienia. O co to chodzi, czyżby miał to być rodzaj jakiegoś tłoka powodującego kumulację, czyli przytrzymanie emitowanych zanieczyszczeń w ograniczonej przestrzeni atmosfery? Będzie to wyjaśnione później.
Istota smogu zimowego
Żeby właściwie zrozumieć istotę smogu zimowego trzeba przyjąć do wiadomości trochę zaskakującą prawdę: wielkość emisji zanieczyszczeń do atmosfery jest bardzo istotnym czynnikiem mającym wpływ na jakość powietrza atmosferycznego, lecz emisja nie jest czynnikiem jedynym – są czynniki inne, poza emisją zanieczyszczeń, kształtujące jakość powietrza atmosferycznego. I właśnie te inne czynniki, poza emisją zanieczyszczeń do powietrza, są najistotniejszą częścią zjawiska określanego jako epizod smogu zimowego.
Popatrzcie na dwa pierwsze zdjęcia.
Wykonano je zimą, ze szczytu Skrzycznego (1257m wysokości, Beskid Śląski) w dwu różnych dniach, o tej samej porze dnia. Oba zdjęcia obejmują ten sam obszar, zamknięty po prawej stronie wyraźnym wypiętrzeniem, którym jest Pilsko, góra w Beskidzie Żywieckim, o wysokości 1557m n.p.m. O ile na zdjęciu nr 1 możemy rozpoznać wiele szczegółów zlokalizowanych na obniżeniu pomiędzy tymi dwoma szczytami, to na zdjęciu nr 2 pokrycie terenu na tym obniżeniu tonie w szpetnej, brunatnej przestrzeni, z której wyłania się jedynie czysty, zaśnieżony szczyt Pilska.
Winnym sytuacji różniącej oba zdjęcia jest właśnie zjawisko smogu zimowego. Ten brunatny całun to zanieczyszczenia powietrza, złapane w pewien rodzaj pułapki, ograniczonej od dołu powierzchnią gruntu, a od góry warstwą graniczną rozpoczynającą się w tym przypadku od wysokości około 600 metrów nad poziomem gruntu. Co jest powodem tego, że zanieczyszczenia powietrza uwięzione są w przestrzeni, ograniczonej od góry jakimś „sufitem”? Powodem jest
Zjawisko inwersji, na zdjęciu nr 2 rozciąga się powyżej tej brunatnej części atmosfery, czyli rozpoczyna się właśnie od poziomu ok. 600 m nad gruntem. Warstwa inwersji temperatury, choć niewidoczna gołym okiem, tworzy zwarty „pancerz”, przez który nie mogą przedostać się zanieczyszczenia obecne w przyziemnej warstwie atmosfery, czyli utrudnione jest, a nawet niemożliwe, rozproszenie (rozcieńczanie) się zanieczyszczeń w atmosferze, ponad tym „pancerzem”.
Zjawiskiem normalnym, występującym najczęściej, jest spadek temperatury wraz z oddalaniem się od powierzchni gruntu (taką właśnie sytuację przedstawia zdjęcie nr 1). Dlatego wybierając się w góry przygotowani jesteśmy na odczuwaniu spadku temperatury powietrza im bliżej szczytu jesteśmy. W sytuacji inwersji nasze odczucie temperatury powietrza będzie odwrotne – im wyżej tym cieplej. Tak będzie jednak tylko do pewnej wysokości, od której zależność temperatury od wysokości powróci do zależności normalnej – czyli, im wyżej tym temperatura powietrza niższa. Badając zjawisko inwersji termicznej wykazano, że w przestrzeni atmosfery objętej inwersją dochodzi do blokowania pionowych ruchów mas powietrza, czyli utrudnione jest pionowe mieszanie się powietrza i dochodzi do blokowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery. Taki sufit, niewidzialny dla obserwatora stojącego na powierzchni ziemi, uniemożliwia mieszanie zanieczyszczeń wraz z powietrzem, co zapobiega rozcieńczaniu się tych zanieczyszczeń w atmosferze. Każda nowa porcja zanieczyszczeń emitowanych do tej przestrzeni pod warstwą inwersji powoduje wzrost stężeń zanieczyszczeń, co równoznaczne jest z pogarszaniem się jakości powietrza którym oddychamy.
Porównanie obu przedstawionych zdjęć nr 1 i 2 pozwala uświadomić sobie jak rozległy może być obszar objęty tymi opisanymi niekorzystnymi warunkami meteorologicznymi, stwarzającymi zagrożenia zdrowotne dla osób znajdujących się w obrębie tej pułapki meteorologicznej. Odległość pomiędzy szczytem Skrzycznego, a widocznym na horyzoncie ośnieżonym szczytem Pilska, to około 80 kilometrów w linii prostej. Śmiało więc możemy założyć, że w chwili wykonywania zdjęcia nr 2, sytuacją smogową objęty był obszar około tysiąca kilometrów kwadratowych.
Rola niskiej emisji
Typowym elementem sytuacji smogowej jest panująca podczas tych epizodów pogoda wyżu barycznego. Zwykle jest wtedy pogoda słoneczna, bezchmurna, często mroźna. Niestety jest wtedy również pogoda bezwietrzna, utrudniająca możliwości przemieszczania się i mieszania emitowanych zanieczyszczeń z powietrzem. W rezultacie emitowane zanieczyszczenia kumulują się w bliskim sąsiedztwie miejsca ich emisji do atmosfery.
Patrząc na zdjęcie nr 3, łatwo zrozumieć dlaczego szczególnie niekorzystny jest udział tzw. niskiej emisji w tworzeniu niebezpiecznych stanów jakości powietrza. Emisje z niskich kominów są zwykle, w skali lokalnej, dominującą przyczyną silnego i szybkiego wzrostu stężeń zanieczyszczeń powietrza, w przestrzeni nisko nad gruntem, czyli obszarze przebywania ludzi. Z powodu emisji zanieczyszczeń w warunkach jakie widzimy na tym zdjęciu, w sytuacji inwersji temperatury rozpoczynającej się od niedużych wysokości nad gruntem, przy jednoczesnej niskiej prędkości wiatru, może dochodzić do tak słabej wymiany mas powietrza, że w podmiejskich czy wiejskich okolicach, w których spodziewamy się powietrza lepszej jakości niż w warunkach miejskich, powietrze potrafi być gorszej jakości niż wewnątrz dobrze wentylowanej hali fabrycznej.
W przypadku emisji do powietrza rzeczywistym problemem jest skład spalin z procesu spalania węgla, a skład ten zależy od rodzaju i jakości stosowanego paliwa i rodzaju paleniska oraz sposobu prowadzenia procesu spalania. Często smog zimowy nazywany jest też smogiem siarkowym. Powodem takiej nazwy jest fakt, że zanieczyszczeniami dominującymi podczas smogu są zwłaszcza produkty spalania węgla, czyli ditlenek siarki, pył i tlenek węgla. Innym jeszcze zanieczyszczeniem, stwarzającym problemy, nie tylko zresztą podczas epizodów smogowych, są tlenki azotu, których obecność w powietrzu jest wynikiem emisji spalin samochodowych, czyli źródeł również zaliczanych do niskich źródeł emisji.
Możliwe skutki zdrowotne w sytuacji smogu
Wszystkie te wymienione zanieczyszczenia powietrza, wraz z innymi jeszcze nie wymienionymi produktami spalania paliw (np. metale ciężkie, benzopiren), mają oczywiście bardzo niekorzystny wpływ na zdrowie. Regułą jest, że w sytuacji smogu wyzwalają się lub wzmagają dolegliwości związane z układem oddechowym. Dochodzi do zwiększonej częstości napadów astmy, wzmagają się zapalenia oskrzeli, stany zapalne błon śluzowych gardła; wśród pojawiających się objawów jest również chroniczny kaszel. Zaobserwowano też objawy różnego rodzaju alergii. W warunkach smogu częstym negatywnym objawem jest nie tylko gorsze samopoczucie lecz także problemy z układem krążenia.
Łatwo sobie wyobrazić, że z uwagi na wymienione problemy zdrowotne sytuacją bardzo niekorzystną jest zaistnienie warunków smogu w miejscowościach uzdrowiskowych.
Ostatnie zdjęcie ilustruje sytuację jaka pojawiła się pewnego zimowego dnia w Ustroniu, miejscowości uzdrowiskowej. Sytuacja ta objęła zlokalizowane tam obiekty opieki zdrowotnej. Tego rodzaju sytuacje są dosyć charakterystyczne dla miejscowości zlokalizowanych pomiędzy górami lub w dolinach rzek. W takich rejonach dla zanieczyszczeń powietrza, oprócz pułapek stwarzanych przez warunki meteorologiczne charakterystyczne dla epizodów smogowych, istniejące tam warunki topograficzne (np. doliny górskie, doliny rzeczne) potrafią taką pułapkę jeszcze bardziej wzmocnić.
Wiedząc z jakiej wysokości robiono to zdjęcie można ocenić, że warstwa inwersyjna rozpoczynała się nad Ustroniem od wysokości rzędu 400-500 m nad gruntem. Warto tu jeszcze dopowiedzieć, że warunki inwersji temperatury mogą rozpoczynać się nawet od kilku metrów nad gruntem. Łatwo sobie wyobrazić, jak bardzo niekorzystne będą w takiej sytuacji warunki do rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, wywołując ekstremalnie wysokie poziomy stężeń tych zanieczyszczeń.
Jak obniżać niekorzystne skutki w sytuacji smogu?
Zastanawiając się nad możliwościami przeciwdziałania wzrostowi stężeń zanieczyszczeń powietrza podczas smogu trzeba oczywiście uwzględnić opisaną powyżej dwoistość przyczyn tworzenia się stanów charakterystycznych dla epizodu smogowego. Co składa się na tę dwoistość? – po pierwsze, przyczyną są specyficzne warunki meteorologiczne, a po drugie, procesy emisji zanieczyszczeń, zwiększające ładunki zanieczyszczeń powietrza, gromadzące się w „pułapce” stwarzanej przez warunki inwersyjne. Warunki meteorologiczne, to powody na które raczej wpływu nie mamy.
Chcąc obniżyć niekorzystne skutki pozostaje więc dążyć do maksymalnego ograniczenia wielkości emisji zanieczyszczeń do powietrza. Osiągać to można poprzez odpowiedni dobór takich rodzajów paliwa, aby w wyniku spalania emisje zanieczyszczeń były jak najniższe. W dużych jednostkach energetycznych, typu elektrociepłownie i duże ciepłownie, wyeliminowanie szkodliwych składników zawartych w spalinach realizowane jest dzięki odpylaniu, odsiarczaniu i odazotowaniu spalin.
Ważne jest też przestrzeganie regulacji prawnych w zakresie ochrony środowiska w tym dotyczących emisji zanieczyszczeń, zarówno przez przedsiębiorstwa jak i gospodarstwa domowe.
A gdy jednak pojawi się niekorzystna jakość powietrza? Należy wtedy pozostać raczej w domu, a będąc poza domem, na wolnej przestrzeni, unikać wysiłku wymagającego zwiększoną intensywność oddychania.
Tekst i zdjęcia Stanisław Hławiczka
PODOBNE WPISY
0 Komentarze