Niska emisja wpływa nie tylko na zdrowie człowieka. Zawarte w niej zanieczyszczenia oddziałują również na środowisko ? powietrze, glebę, wodę, a także na organizmy żywe, które mogą akumulować szkodliwe substancje.

Procesy spalania w sektorze komunalnym i mieszkaniowym mają znaczny, a w niektórych przypadkach nawet dominujący, udział w emisji do atmosfery substancji szkodliwych dla zdrowia i środowiska. W grupie źródeł zaliczanych do niskiej emisji odgrywają one szczególną rolę, polegającą na nierównomiernym rozkładzie emisji w roku, wielokrotnie większej w okresie grzewczym. Zjawisko to ma poważny udział w emisji pyłów do środowiska (w tym PM10).

Grupy zanieczyszczeń

Emitowane zanieczyszczenia można podzielić na dwie grupy. Jedną z nich są składniki pyłów (związki metali o toksycznych właściwościach: rtęci, ołowiu, niklu, kadmu, arsenu) oraz związki organiczne, np. (benzo(a)piren, należący do wielopierścieniowych związków aromatycznych). Ich zawartość w powietrzu jest określona w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu (DzU z 2012 r. poz. 1031). Drugą grupę stanowią składniki gazowe i ciecze tworzące aerozole ? związki organiczne, zaliczane do grupy trwałych zanieczyszczeń organicznych, o silnym działaniu rakotwórczym i szkodliwe dla rozrodczości. Przed laty były one stosowane w środkach owadobójczych, lecz ze względu na szkodliwość dla środowiska zostały wycofane.

Paleniska domowe, służące do ogrzewania i przygotowywania posiłków, oraz piece centralnego ogrzewania stanowią główne źródło emisji do środowiska zanieczyszczeń stanowiących składniki spalin. Przyczyny ich powstawania leżą w jakości używanych surowców, a także w przebiegu procesu ich spalania.

Badania zanieczyszczenia powietrza w różnych dzielnicach miast, przeprowadzone przez międzynarodową grupę ekspertów w Krakowie i Zakopanem w styczniu i lutym 2009 r. wykazały największe zanieczyszczenie powietrza w dzielnicach mieszkaniowych, w których dominuje ogrzewanie piecami węglowymi i małymi kotłowniami ? 400 ?g/m3 pyłów (PM?10). W tym czasie zanieczyszczenie powietrza w dzielnicach przemysłowych wynosiło1 250 ?g/m3, a w dzielnicach podmiejskich ? 180 ?g/m3.

Zabójcza rtęć

Procesy spalania węgla są głównym źródłem zanieczyszczenia środowiska rtęcią i jej związkami. Z danych Głównego Urzędu Statystycznego wynika, że wielkość tych zanieczyszczeń w Polsce w latach 2004-2006 wynosiła 20-21,3 Mg/rok. Z niskiej emisji, procesów spalania na otwartym powietrzu i pożarów emitowano w tym czasie 3,7-3,2 Mg/rok rtęci, co stanowiło ok. 15 ? 18% emisji tego pierwiastka. Poważny udział w tej pozycji ma gospodarka komunalna2.

Rtęć i jej związki po przedostaniu się do środowiska wodnego lub gleby zostają przekształcone przez organizmy wodne lub glebowe w dimetylortęć, trwały związek, który jest dobrze rozpuszczalny w tłuszczach roślinnych i zwierzęcych. Znane są przypadki masowych skażeń środowiska dimetylortęcią i ich efekty zdrowotne. Zagrożenie środowiska i zdrowia ludzkiego spowodowało już wiele ograniczeń w stosowaniu rtęci ? wspomnieć można rezygnację z protez zębowych wykonywanych z amalgamatu srebrowo-rtęciowego czy też ze stosowania związków rtęci w rolnictwie (ochrona ziaren siewnych) i w przemyśle (elektroliza chlorku sodowego, powszechne użycie w urządzeniach elektrycznych i lampach radiowych). Obecnie w ONZ prowadzone są prace nad międzynarodową konwencją o ochronie środowiska przed zanieczyszczeniem rtęcią i jej związkami.

Toksyczne dla środowiska

Trwałe zanieczyszczenia organiczne (TZO) stanowią grupę substancji chemicznych o toksycznych właściwościach, które wykazują wysoką trwałość w środowisku, a także w organizmach w nim bytujących. Ze względu na dużą szkodliwość i powszechne zagrożenie przedostawania się do środowiska zostały one objęte zakazem stosowania w międzynarodowej konwencji, znanej jako ?konwencja sztokholmska?3. Niektóre z tych substancji były szeroko stosowane jako środki ochrony roślin, np. DDT ? preparat owadobójczy stosowany m.in. do zwalczania moskitów roznoszących malarię, który odegrał podstawową rolę w zwalczaniu tej choroby. Stopniowo jednak postępowała redukcja i ograniczenia obszaru ich wykorzystywania ? aż do całkowitego zakazu. Przyczyną jest ich kumulacja w środowisku, powodowana ich wysoką trwałością.

Substancje zaliczone do TZO są stosowane do ograniczania palności wielu wyrobów: tworzyw sztucznych w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym, izolacji przewodów, izolacji cieplnych w budownictwie, wykładzin, dywanów i zasłon z tkanin. Wykorzystanie antypirenów powoduje, że wykonany z ich dodatkiem przedmiot nie podtrzymuje płomienia i z chwilą utraty kontaktu ze źródłem ognia ? gaśnie. Substancje te to związki chlorowcoorganiczne, zawierające liczne atomy chloru, bromu lub fluoru. Niestety, w wysokich temperaturach reagują one ze składnikami paliw, tworząc wysoce toksyczne substancje (m.in. dioksyny).

Antypireny o właściwościach TZO są stosowane dosyć powszechnie, co podyktowane jest względami ekonomicznymi. Z kolei inne substancje o takich właściwościach, np. wodorotlenki niektórych metali (glinu, magnezu), są niechętnie wykorzystywane, gdyż stawiane im są zarzuty niestabilności, wynikającej z potrzeby zwiększenia zawartości w masie wyrobu i niekorzystnego wpływu na jego mechaniczne właściwości. Obecnie są prowadzone badania nad użyciem w tym celu pewnych polimerów pochodzenia naturalnego.

Czarny charakter

Węgiel, stosowany dość powszechnie w gospodarstwach domowych, zawiera sól kuchenną w ilości ok. 0,1% (chlorek sodowy). W procesie jego spalania zachodzą procesy chemiczne pomiędzy chlorkiem sodu a produktami rozkładu paliwa, w wyniku których powstają TZO. Badania zawartości PCDD/F (dioksyn i furanów) z gospodarki komunalnej w Krakowie wykazały, że w miesiącach letnich (czerwiec-wrzesień) stężenie tych zanieczyszczeń w powietrzu wynosi 0,29 pg/m3, a w okresie grzewczym waha się4 od 4,2 do 16,4 pg/m3.

Paleniska kuchenne, piece grzewcze, małe lokalne kotłownie centralnego ogrzewania, dominujące w grupie instalacji zaliczanych do źródeł niskiej emisji, nigdy, ze względów ekonomicznych, nie będą wyposażone w urządzenia pomiarowe do kontroli wielkości emisji ani też w urządzenia do oczyszczania spalin. Okresowa, również w ciągu doby, eksploatacja tych palenisk nie zapewnia utrzymania w nich standardowych warunków spalania, co jest podstawowym warunkiem redukcji emisji zanieczyszczeń.

Wysoki udział TZO w zanieczyszczeniach emitowanych w sektorach niskiej emisji wymaga podjęcia działań w zakresie zmiany właściwości paliw, a przede wszystkim poprawy jakości węgla kamiennego stosowanego w gospodarce komunalnej, w pierwszej kolejności na węgiel o mniejszej zawartości chlorku sodowego.

Źródła

1. Larsen B. i in.: Quantifying the Impact of Residential Heating on the Urban Air Quality in a typical European Coal Combustion Region. ?Environmental Science&Technology? 43/2009.

2. Ochrona środowiska 2009. Główny Urząd Statystyczny. Warszawa 2009.

3. Konwencja Sztokholmska w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych, sporządzona w Sztokholmie 22 maja 2001 r. (DzU z 2002 r. nr 165, poz. 1359).

4. Grochowalski A., Konieczyński J.: PcDDs/PCDFs, dl-PCBs and HCB in the flue gas from coal fired CFB boilers. ?Chemoshere? 73/2008.

5. Olendrzyński K. i in.: Inwentaryzacja emisji do powietrza SO2, NO2, CO, NH3, pyłów, metali ciężkich, NMLZO TZO w Polsce za rok 2006. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa 2008.

Krzysztof Czarnomski, Instytut Ochrony Środowiska

Fot. Depositphotos/haveseen