Niska emisja

• definicja,
• skutki,
• przyczyny.

Spalanie paliw stanowi podstawową aktywność człowieka powodującą zanieczyszczenia powietrza. Na terenie Polski najwięcej energii pozyskuje się w wyniku spalania węgla kamiennego, węgla brunatnego oraz towarzyszącego im współspalania biomasy i to właśnie te procesy odpowiedzialne są za większość zanieczyszczeń powietrza.

Ze względu na prowadzone od wielu lat działania i liczne akty prawne normujące tę sferę aktywności, zanieczyszczenia emitowane przez przemysł są dziś pod ścisłą kontrolą. Na poziomy większości zanieczyszczeń wpływają lokalne gospodarki oraz dbanie o środowisko. Jednym z takich istotnych czynników jest spalanie węgla i drewna w małych piecach na potrzeby ogrzewania domów. Często bywa tak, że ich mieszkańcy chcąc zaoszczędzić sięgają po złej jakości węgiel. Taki materiał spalając się w niskich temperaturach domowego paleniska, nie tylko nie wydobywa całej swej wartości energetycznej, ale dodatkowo znaczna część tych niecałkowicie niespalonych związków wydostaje się z domu wraz z dymem.

Niska emisja nie została dotąd zdefiniowana w sposób precyzyjny i jednoznaczny, a w kontekście zanieczyszczenia powietrza częściej można spotkać się z określeniem smog. Jednak nie odzwierciedla on zarówno skali problemu, jakim jest niska emisja, jak również w sposób precyzyjny nie ujmuje w ramy tego czym niska emisja jest.

Niska emisja stanowi emisję produktów spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych do atmosfery ze źródeł emisji (emitorów) znajdujących się na wysokości nie większej niż 40 m, głównie z lokalnych kotłowni i domowych źródeł ciepła. Smog określa się jako zauważalne gołym okiem zjawisko będące potwierdzeniem występowania na danym obszarze niskiej emisji. Jego powstaniu towarzyszą określone warunki atmosferyczne, którymi są przede wszystkim brak występowania wiatru oraz duża wilgotność powietrza.

W przeciwieństwie do wielu kominów dużych zakładów przemysłowych lub energetycznych, które dokonują tzw. wysokiej emisji, dymy pochodzące z lokalnych palenisk nie trafiają do strefy silnych wiatrów i nie są przez nie rozpraszane na większym obszarze. W większości, pozostają one w miejscu ich wytworzenia. Produkty spalania wpływające na niską emisję to przede wszystkim tlenek węgla i dwutlenek węgla, pyły, metale ciężkie, dioksyny, tlenki azotu, dwutlenek siarki.

Przyczyny występowania niskiej emisji to przede wszystkim:

Produkcja ciepła (c.w.u. i c.o.)

Produkcja ciepła stanowi największe źródło niskiej emisji. Do najważniejszych zanieczyszczeń związanych z lokalnymi źródłami ciepła należą: SO2, pył zawieszony PM10 (w tym pył PM2,5) oraz lotne związki organiczne. Główna część zanieczyszczeń powietrza z niskiej emisji (w skali kraju) związana jest z  produkcją ciepła komunalnego w okresie zimowym w kotłowniach indywidualnych lub lokalnych.

Główne przyczyny powstawania niskiej emisji, związane z produkcją ciepła to:

• Nieodpowiednie spalanie paliwa – do spalenia jakiegokolwiek paliwa potrzebujemy tlenu. Niekiedy, z różnych przyczyn, brakuje powietrza np. w skutek ograniczenia przepustowości komina w związku ze zbyt rzadkim oczyszczaniem. Niedobór powietrza, przyczynia się z do wydzielania się tlenku węgla, CO, zwanego potocznie czadem, w procesie niezupełnego spalania;
• Spalanie paliwa (węgla) o niskiej jakości – większość użytkowników kotłów, w pierwszej kolejności zwraca uwagę na cenę paliwa. Zwykle wybiera się węgiel gorszy gatunkowo, ale tańszy przy czym niekoniecznie musi się to przekładać na oszczędność. Węgiel gorszej jakości ma niższą wartość opałową (tj. ilość energii zawartej w paliwie) co jest równoznaczne z tym, iż trzeba go spalić więcej. Dodatkowo, tanie węgle charakteryzują się wysoką zawartością siarki i popiołu, które przyczyniają się do emisji zanieczyszczeń do atmosfery;
• Spalanie śmieci – podczas spalania śmieci powstają najbardziej niebezpieczne związki toksyczne. Substancje uwalniające się podczas spalania tworzyw sztucznych są znacznie bardziej szkodliwe niż te, które uwalniają się podczas spalania jakiegokolwiek innego paliwa, nawet gorszej jakości.

Transport osób i towarów

Transport jest drugim najistotniejszym źródłem niskiej emisji, z tym, że odmienna jest tu struktura udziału poszczególnych zanieczyszczeń. SO2 jest pomijalna, ze względu na oczyszczanie paliw w fazie produkcji. W wyniku funkcjonowania szeroko pojętej komunikacji, do atmosfery dostają się: NOx (aż czterokrotnie wyższa emisja niż w przypadku produkcji ciepła), pył zawieszony PM10 oraz lotne związki organiczne.

Uwarunkowania klimatyczne i geograficzne

• Szerokość geograficzna miejsca i geograficzne usytuowanie determinują zapotrzebowanie na ciepło, ilość spalanego paliwa jest wprost proporcjonalna do zapotrzebowania na ciepło
• Klimat wpływa bezpośrednio na kierunek rozwoju smogu; w klimacie ciepłym powstaje smog typu Los Angeles (utleniający, fotochemiczny) a zasadniczym jego składnikiem są spaliny samochodowe, w klimacie chłodnym, zazwyczaj wilgotnym występuje głównie smog typu londyńskiego (kwaśny, redukcyjny), którego najważniejszymi elementami są spaliny z palenisk domowych i mgła zaś zanieczyszczeniami tlenki siarki.
• Ukształtowanie oraz przestrzenna orientacja rzeźby terenu, a także charakter zabudowy;

Złe rozplanowanie przestrzeni miejskiej

Władze mają ograniczoną możliwość ingerencji we własność prywatną, przez co nie mogą wpływać bezpośrednio na ograniczenie niskiej emisji. Samorząd posiada jednakże narzędzie, które w wydajny sposób może wpływać na wentylację przestrzeni miejskiej, która jest konieczna dla zachowania dobrego stanu powietrza w mieście. Narzędziem tym jest Miejscowy Plan Zagospodarowania Przestrzennego (MPZP).

Istotne podczas tworzenia MPZP jest, aby:

• wykorzystywać jak najmniejszy podmuch do wymiany mas powietrza;
• budynki takie jak bloki mieszkalne, obiekty użyteczności publicznej, hale, magazyny nie utrudniały naturalnej drogi migracji powietrza; kubatura niektórych z nich jest tak duża, że mają one wpływ na lokalne warunki wietrzności tworząc niekiedy strefy, gdzie wietrzność jest wysoce ograniczona;
• unikać zwartej zabudowy.

Konsekwencje wynikające z występowania niskiej emisji

Wpływ na jakość powietrza

Na poziomy stężeń zanieczyszczeń ma wpływ wielkość ich emisji jak również warunki meteorologiczne. Zanieczyszczenia generowane są głownie z palenisk indywidualnych (niepełne spalanie, przestarzałe kotły) a także przez sektor transportu. Ze względu na niskie usytuowanie źródeł niskiej emisji (poniżej 40m), dochodzi do powstawania wysokich stężeń zanieczyszczeń znacząco przekraczających dopuszczalne normy i negatywnie wpływających na zdrowie, środowisko naturalne a także dobra materialne.

Szkodliwe substancje wpływające na jakość powietrza to tlenki azotu (NOx), dwutlenek siarki SO2, pyły zawiedzone (PM10, PM2,5), metale ciężkie (rtęć, kadm, ołów, chrom, mangan), lotne związki organiczne (LZO), wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) np. benzo(a)piren, dioksyny.

Wpływ na środowisko naturalne

Skutkami działania niskiej emisji na środowisko są:

• Kwaśne deszcze – powstają w wyniku łączenia kropel wody z zanieczyszczeniami pochodzącymi ze źródeł naturalnych tj. wybuchy wulkanów a także zanieczyszczeniami antropogenicznymi – w wyniku emisji produktów spalania; kwaśne deszcze zawierające dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór czy chlorowodór uszkadzają drzewa (igły, liście), utrudniają przeprowadzanie procesu fotosyntezy a także zakwaszają glebę
• Dziura ozonowa – powstaje w skutek spadku stężenia ozonu w warstwie ozonowej, która chroni nas przed szkodliwym działaniem Słońca (promieniowaniem ultrafioletowym); przyczyną powstawania tego zjawiska jest emisja freonów i halonów, które reagując z ozonem powodują zmniejszenie jego ilości; znaczący wpływ ma także emisja tlenków azotu, które są produktami niskiej emisji
• Globalne ocieplenie – zjawisko podnoszenia się średniej temperatury Ziemi w skutek wzrostu zawartości dwutlenku węgla, tlenku węgla, tlenków siarki i tlenków azotu w atmosferze, które utrudniają wypromieniowanie ciepła z powierzchni Ziemi
• Choroby i mutacje organizmów 

Wpływ na zdrowie ludzi

Niska emisja ma odzwierciedlenie w pogorszaniu się stanu zdrowia człowieka. Może być przyczyną pojawienia się lub nasilenia wielu chorób układu oddechowego, jak również zaburzeń centralnego układu nerwowego. Do chorób układu oddechowego, które mogą być konsekwencją oddziaływania niskiej emisji należą: zapalenia gardła, oskrzeli i płuc, astma oskrzelowa itp. Ponadto, wpływ niskiej emisji na zdrowie człowieka objawiać się może poprzez wystąpienie reakcji alergicznych, zaburzeń w układzie krążenia, chorób serca, chorób oczu.

Do najbardziej szkodliwych substancji powstałych w wyniku niskiej emisji, oddziałujących na zdrowie należą:

• Ttlenek węgla (czad): krótkotrwałe wdychanie powoduje silne zatrucie organizmu, może powodować nieodwracalne uszkodzenia układu ośrodkowego nerwowego, niewydolność wieńcową, zawał a nawet śmierć;
• Tlenek azotu (NO): działa drażniąco dla dróg oddechowych, gardła, oczu, obniża odporność organizmu oraz może powodować choroby alergiczne;
• Ozon: powoduje choroby płuc i oskrzeli, choroby układu krążenia, problemy z oddychaniem, podrażnia gardło, oczy i nos;
• Pyły zawieszone (PM10, PM2,5): mają silne właściwości sorpcyjne przez co mogą przenosić w swoich strukturach inne zanieczyszczenia np. metale ciężkie. Mogą przyczynić się do chorób układu oddechowego, nowotworów (płuc, gardła, krtani) a także chorób serca i naczyń krwionośnych. Powodują problemy z oddychaniem i krążeniem, mogą zaburzać funkcjonowanie środkowego układu nerwowego;
• Metale ciężkie: najbardziej szkodliwe to: kadm, ołów, rtęć, które mogą odkładać się w wątrobie, nerkach, szpiku kostnym. Uszkadzają układ nerwowy, powodują anemię oraz bezpłodność;
• Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA): najbardziej niebezpieczny jest benzo(a)piren, gdyż posiada właściwości rakotwórcze (uszkadza DNA, powoduje mutacje). Powoduje problemy z oddychaniem oraz podrażnia układ oddechowy;
• Dwutlenek siarki: wywołuje bóle głowy, podrażnienia oczu, gardła i nosa, uszkadza drogi oddechowe, powoduje zmiany skórne, choroby układu krążenia, a także poważne zmiany w rogówce oka;
• Dioksyny: działają silnie mutagennie naruszając strukturę DNA. Posiadają właściwości rakotwórcze, zaburzają funkcjonowanie układu odpornościowego, trudno usunąć je z organizmu, są przyczyną niepłodności.

Wpływ na dobra materialne

• niszczenie zabytków i fasady budynków – kruszenie i odpadanie tynku, zjawisko szarzenia tynku czarnych zacieków  (pył wpijający się w pory tynku), elewacje ceglane bardzo szybko się brudzą, zaprawa łącząca cegły ulega osłabieniu;
• korozja metali oraz zwiększone zużycie maszyn i urządzeń – siarka i tlen oraz dwutlenek węgla powodują znaczne przyspieszenie naturalnego procesu korozji metali, co w rezultacie przyczynia się do zwiększenia kosztów życia codziennego – maszyny i urządzenia szybciej się zużywają;
• niszczenie skóry, papieru i odzieży;
• wydłużenie czasu wysychania farb – przekłada się to na wydajność pracy zakładów produkcyjnych, stolarzy, malarzy, lakierników itp.