Jakość powietrza w miastach Europy

Warunki życia w miejskim środowisku stanowią niezwykle istotny problem. Są one przedmiotem szczególnego zainteresowania Europejskiej Agencji Środowiska (EEA – European Environment Agency), pełniącej funkcję doradcy Unii Europejskiej (UE). W jednym z ostatnich raportów EEA obszernie opisano potrzebę poprawy jakości życia w miastach, m.in. poprzez redukcję stopnia zanieczyszczenia miejskiego powietrza¹.

Mieszkańcy większości miast na całym kontynencie są narażeni na zanieczyszczenie powietrza, przekraczające graniczne wartości, określone przez Światową Organizację Zdrowia (WHO)² i przyjęte przez UE. Dotyczą one stężeń tlenków azotu, zawiesiny pyłów w powietrzu i ozonu.

 

Głównym źródłem generującym tlenki azotu w miastach jest transport samochodowy. Powstają one w silnikach w reakcji pomiędzy azotem i tlenem, dominującymi składnikami powietrza. Reakcja zachodzi pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia, powstających w silniku w wyniku spalania w nim paliw. Tlenki azotu tworzą się niezależnie od tego, czy do napędu stosowane jest paliwo pochodzenia naftowego (benzyna, olej dieslowy), czy też biopaliwo.

Przyjęte w UE graniczne stężenie NO₂, które nie powinno być przekraczane z uwagi na szkodliwość dla zdrowia, wynosi 40 μg/m³ powietrza (pod uwagę brana jest tu średnia roczna wartość stężenia). W latach 1997-2007 dzięki wzrostowi ilości stacji pomiarowych rosła liczba miast, w których dokonywano systematycznych pomiarów stężenia tlenków azotu. W 2007 r. w UE monitorowano już blisko 50 miast, zamieszkałych w sumie przez 113 mln ludzi. Do nielicznej grupy miast UE, w których średnioroczne stężenie NO₂ nie przekracza 20 μg/m³, należy Białystok. Niestety, ok. 15% mieszkańców wszystkich monitorowanych miast było narażonych na stężenia przekraczające ww. wartość graniczną. Z prowadzonych pomiarów wynika także, iż w ostatnich kilku latach (2004-2007) koncentracja NO₂ nie zmniejszała się³.

Monitorowanie stężenia NO₂ w powietrzu jest bardzo ważne, bowiem jest ono pośrednim wskaźnikiem koncentracji wszystkich pozostałych substancji-zanieczyszczeń, powstających w procesach spalania².

 

Do powstawania zawiesiny pyłów w powietrzu miejskim przyczyniają się przede wszystkim samochody osobowe i ciężarowe^1, 4. Ich silniki spalinowe emitują produkty niecałkowitego spalania, zawarte w strumieniu gazów wydechowych⁴, m.in. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), znane z właściwości rakotwórczych. Znaczący udział w emisji produktów niecałkowitego spalania mają też ciepłownie i elektrownie spalające paliwa kopalne (węgiel, ropa naftowa). Kolejne składniki zawiesiny to pyły pochodzące ze ścierania nawierzchni jezdni oraz opon samochodowych. Ponadto w skład zawiesiny wchodzą produkty reakcji tlenków azotu z niektórymi składnikami pyłów. Wszystkie te komponenty tworzą złożoną mieszaninę związków organicznych i nieorganicznych – te ostatnie w dużych ilościach emitowane są także przez kopalnie i przemysł cementowy. Złożony charakter zawiesiny pyłów w powietrzu przejawia się również w zróżnicowanych rozmiarach molekuł, mających od kilku do kilkuset mikronów (od tysięcznych do dziesiętnych części milimetra).

Badania ujawniły², że największe zagrożenie dla zdrowia człowieka stanowi ta część pyłów, w których drobiny są mniejsze od 10 mikronów (PM₁₀), bowiem łatwo przedostają się do organizmu człowieka poprzez układ oddechowy. Warto zwrócić uwagę, iż rozmiary drobnych frakcji pyłów są tego samego rzędu co wielu różnych bakterii.

W UE przyjęto^1, 3, iż graniczne stężenie PM₁₀ nie może przekraczać 50 μg/m³ powietrza (pod uwagę brana jest tu średnia dobowa) i nie powinno ono występować częściej niż przez 35 dni w roku. Według WHO wymienioną wartość graniczną należy traktować jako tymczasową, bowiem powinna ona być znacznie zaostrzona – do 20 μg/m³ – w jak najkrótszym czasie².

W 2008 r. liczba mieszkańców europejskich miast, w których systematycznie mierzono stężenie pyłów, wyniosła nieco ponad 110 mln³.

W latach 1997-2008 od 20 do 50% miejskiej populacji było narażonych na kontakt z powietrzem o wyższej niż dopuszczalna zawartości pyłów. W Polsce tak wysokie stężenia występowały (dane dla 2005 r.) w miastach na Górnym i Dolnym Śląsku¹. Natomiast aż 90% populacji europejskich miast¹ jest narażona na kontakt z powietrzem zawierającym ponad 20 μg PM₁₀/m³.

 

Ozon w stratosferze powstaje w wyniku reakcji pomiędzy molekułami tlenu pod wpływem ultrafioletowych promieni słońca. Ta naturalnie powstająca warstwa ozonu (na wysokości 20-30 km) chroni większość organizmów żyjących na powierzchni ziemi od nadmiernego, szkodliwego promieniowania nadfioletowego. Natomiast w przyziemnych warstwach atmosfery ozon jest generowany zarówno we wspomniany wyżej naturalny sposób, jak i w reakcjach – także inicjowanych przez promieniowanie słoneczne – pomiędzy składnikami gazów spalinowych (tlenków azotu, tlenków węgla, węglowodorów). Z tych powodów stężenie ozonu w miastach jest uzależnione od poziomu emisji gazów spalinowych, generowanych przede wszystkim przez samochody, ale także przez miejskie ciepłownie i elektrownie. Koncentracja ozonu w miastach może też wyraźnie wzrastać w okresie upalnego lata. W Polsce taka sytuacja miała miejsce np. w lipcu 2010 r. na terenie miast województwa śląskiego.

Z uwagi na szkodliwość dla zdrowia w UE przyjęto, iż koncentracja ozonu nie powinna wynosić więcej niż 120 μg O₃/m³ powietrza (brana jest pod uwagę średnia wartość obliczona z maksymalnych stężeń występujących przez osiem godzin w ciągu dnia). Ta średnia nie powinna być przekroczona częściej niż 25 dni w roku. W rzeczywistości zarówno koncentracja, jak i liczba dni są w miastach UE nierzadko wyższe. W 2003 r. aż 60% mieszkańców miast UE doświadczyło kontaktu z wyższymi stężeniami ozonu w powietrzu³.

 

Wszystkie trzy kategorie zanieczyszczeń powietrza (zawiesiny pyłów, ozon i tlenki azotu) stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzi. Powodują choroby płuc i serca oraz astmę, szczególnie u dzieci i osób starszych. Dzieci żyjące w pobliżu tras przejazdów samochodów ciężarowych są dwukrotnie bardziej narażone na choroby dróg oddechowych. Wskazują na to bezpośrednie wyniki badań: wyższą zapadalność na choroby dróg oddechowych i serca stwierdzono u ludzi mieszkających w pobliżu głównych dróg. Takie są wnioski wynikające z badań przeprowadzonych na terenie Holandii, północnych Włoch, Węgier i niektórych regionów Polski (Górny i Dolny Śląsk). Kontakt ludzi z powietrzem zawierającym najdrobniejsze frakcje pyłów (PM_2,5) prowadzi do wzrostu zachorowań i śmiertelności. Tylko w 2000 r. ta część pyłów miała przyczynić się do ok. 350 tys. zgonów¹ na terenie UE. Także wg WHO² kontakt z zawiesiną pyłów zwiększa ryzyko zachorowań na choroby serca i dróg oddechowych – w tym na raka płuc.

Około 40 mln ludzi spośród mieszkających w największych miastach europejskich jest narażonych na kontakt z powietrzem, w którym stężenie co najmniej jednej z wymienionych szkodliwych substancji jest wyższe od granicznych wartości, zalecanych przez WHO.

Jak już wspomniano, docelowe graniczne wartości stężeń, ustalone przez WHO, są ostrzejsze od tych obecnie obowiązujących w UE, a traktowanych przez WHO jako przejściowe na drodze do dalszego obniżania koncentracji szkodliwych substancji. W istocie bowiem nie ma takiego poziomu ich koncentracji w powietrzu, który nie powodowałby szkód dla zdrowia – można je jedynie minimalizować.

 

Konieczność dokonania poprawy jest aż nadto oczywista. Jednakże jej realizacja wymaga działań w wielu dziedzinach oraz współdziałania władz lokalnych, regionalnych, a także centralnych. Ta współpraca jest konieczna, aby można było zapewnić mieszkańcom miast nie tylko powietrze na tyle czyste, aby minimalizowało zagrożenia zdrowotne, ale także możliwość pracy, zatrudnienia, mobilności, odpoczynku, dokonywania codziennych zakupów oraz uczestnictwa w życiu socjalnym i kulturalnym.

Konieczność współdziałania w skali międzyregionalnej, a nawet międzypaństwowej wynika z faktu, iż pyły zawieszone oraz ozon mogą być transportowane wraz z powietrzem nawet setki kilometrów³. W UE znane są tego przykłady. W Niemczech są miasta, w których nocą zanieczyszczenie powietrza nie spada, a zatem to nie miejski ruch drogowy jest za nie odpowiedzialny. W Rotterdamie głównym źródłem emisji tlenków azotu jest ruch drogowy, natomiast znaczna część pyłów jest „importem” z sąsiednich regionów. Innego rodzaju przykład to górnośląska aglomeracja miast – niepodejmowanie działania ograniczającego zanieczyszczenie w jednym lub kilku miastach aglomeracji może zredukować efekty działań w innych miastach.

Wspomniany już raport EEA zawiera opisy miast UE, które z powodzeniem przeciwdziałają zanieczyszczeniu powietrza i nadmiernemu hałasowi¹. Na terenie Londynu i Kopenhagi promowano publiczny transport, budowano aleje dla pieszych i rowerzystów, co wraz z wprowadzeniem wysokich opłat za parkowanie w śródmieściu skłoniło wielu mieszkańców do rezygnacji z dojazdów do pracy samochodem na korzyść publicznej komunikacji (Londyn) i rowerów (Kopenhaga). W Sztokholmie konsekwentnie prowadzono politykę przebudowy i rozbudowy miasta w taki sposób, aby każdemu mieszkańcowi zapewnić dostęp do terenów zieleni (parków, skwerów, nadbrzeży) w odległości nie większej niż 1 km. Tereny zabudowane i tereny zieleni mają tu charakter przenikających się nawzajem rozgałęzionych układów. Innego rodzaju rozwiązanie realizowane jest we Freiburgu. Wprowadzono tam kilkustopniową procedurę konstruowania i realizacji planu zagospodarowania miejskich terenów, w której – obok władz miejskich – aktywnie uczestniczą indywidualni mieszkańcy i organizacje społeczne. Mieszkańcy już nie obawiają się zaskakujących ich niekorzystnych decyzji, od których uprzednio nie było możliwości odwołania. Dzięki temu wzrosło u nich poczucie bezpieczeństwa i poprawy jakości życia.

Inne dziedziny, w których można dokonać znacznej poprawy jakości życia w miastach, to budowa obwodnic wokół miast dla ruchu drogowego, odpowiednie planowanie nowych osiedli mieszkaniowych (ang. dense and compact housing estate), nowe budynki o wyższej efektywności termicznej czy ocieplanie starych budynków. Niewątpliwie duże znaczenie ma zieleń na miejskich terenach – to zagadnienie zostało już obszerniej omówione⁵.

Polityka rządu może spełniać niezwykle ważną funkcję w „odtruwaniu” miast, np. poprzez wprowadzenie systemu opodatkowania pojazdów samochodowych, uzależnionego od poziomu emisji szkodliwych substancji przez auto.

Jeden ze sposobów współpracy między krajami członkowskimi UE dotyczy organizacji transeuropejskiej linii kolejowej, łączącej Paryż z Budapesztem. Zredukuje ona w dużym stopniu samochodowy transport towarów na osi wschód-zachód UE i w ten sposób obniży zanieczyszczenie powietrza, powodowane przez drogowy transport, w miastach leżących na tej osi.

Aktualne dyrektywy obowiązujące w UE, dotyczące jakości powietrza, są dostępne w Internecie⁶.

 

prof. dr hab. inż. Anna Marzec

 

1. EEA Report No 5/2009 „Ensuring quality of life in Europe’s cities and towns”.

2. WHO “Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide. Global update 2005. Summary of risk assessment”.

3. EEA Assessment published August 2010 „Exceedance of air quality in urban areas”.

4. Schauer J.J. I in.: Source apportionment of airborne particulate matter using organic compounds as tracers. “Atmospheric Environment” 30(22)/1996.

5. Marzec A.: Zurbanizowany świat. „Przegląd Komunalny” 1/2011.

6. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady nr 2008/50/WE z 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy.