Politechnika Śląska w Gliwicach

Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Ochrona Środowiska

Systemy Ochrony Wód i Gleby

ŚRODOWISKOWE PROBLEMY AGLOMERACJI

Wpływ aerozoli miejskich na jakość życia

Autor: Izabela Pułka

Gliwice 2014

Aerozolem nazywamy układ dwu lub trójfazowy składający się
z gazowej fazy rozpraszającej oraz stałej lub ciekłej lub stałej i ciekłej fazy rozproszonej. Poprzez aerozol miejski rozumie się połączenie pary wodnej oraz cząsteczek stałych zawartych w powietrzu [1]. W skład aerozolu miejskiego wchodzić może niezliczona ilość składników. Przykładowo aerozol miejski może składać się z: kwasów substancji nieorganicznych, metali, alergenów itp. [2]. W wyniku prowadzonych badań aerozolu w miejskiej atmosferze stwierdzono, że jego głównymi źródłami są procesy spalania paliw stałych oraz płynnych (przemysł i transport), erozja wiatrowa (składowiska popiołów, odpadów, materiałów budowlanych), procesy przemysłowe wykorzystujące pył jako jeden ze składników, prace rolnicze oraz procesy obróbki materiałów [3-5]. Jak widać większość z wymienionych rzeczy związanych jest z działalnością człowieka.

Głównym składnikiem aerozolu miejskiego jest pył zawieszony. Pył definiowany jest jako zbiór cząstek stałych, które wyrzucone w powietrze pozostają w nim przez pewien czas [1,5]. Generalnie są to cząstki poniżej 300µm. Wielkości cząstek kształtują się następująco:

• cząstki bardzo grube: d_a>10µm;

• cząstki grube: d_a≤10µm;

• cząstki drobne: 0,1µm<d_a≤2,5µm;

• cząstki bardzo drobne: d_a≤0,1µm.

W wyniku wejścia Polski do Unii Europejskiej zmuszeni jesteśmy do wdrożenia w naszym kraju norm Europejskiego Komitetu Normalizacji. Europejska Norma EN-481 dotyczy problematyki związanej z narażeniem człowieka na wpływ aerozoli miejskich w zależności od frakcji wymiarowych [5-6]. Zgodnie z tą normą aerozole podzielone zostały na frakcje:

1. ekstratorakalną – frakcja wnikająca w obręb głowy, nie mogąca przeniknąć poza krtań;

2. torakalną – przenikająca przez krtań;

3. tchawiczo – oskrzelowa – frakcja przenikająca poza krtań, ale nie wnikająca do obszaru dróg oddechowych niepokrytych nabłonkiem migawkowym;

4. respirabilna – frakcja cząstek przenikających do dróg oddechowych niepokrytych nabłonkiem migawkowym.

O znaczeniu aerozoli miejskich świadczą efekty medyczne jakie ich obecność może wywołać. Mogą one spowodować niezliczoną ilość problemów zdrowotnych. Ze względu na fakt, iż układ oddechowy człowieka jest najbardziej narażony na negatywne skutki skażenia środowiska naturalnego, to właśnie najwięcej chorób będzie związanych z tym układem [7]. Frakcja wdychana przez człowieka, to cząstki o wymiarach poniżej 100µm. Jednakże do poszczególnych części układu oddechowego dostawać się mogą różne frakcje:

• górny odciek dróg oddechowych (nos, gardło, krtań) – wymiary nie przekraczają 30µm;

• środkowy odcinek dróg oddechowych (tchawica, oskrzela, oskrzeliki) – tzw. frakcja płucna – wymiary nie przekraczają 20µm;

• obszar wymiany gazowej (pęcherzyki płucne) – cząstki o wymiarze poniżej 7µm [5].

Oznacza to, że do pęcherzyków płucnych dociera frakcja respirabilna, która zalega tam na tyle długo, że powodować może zmiany chorobowe [5,7,10]. Niewielkie rozmiary pyłów powodują, że po ominięciu filtru w jamie nosowo – gardłowej i zatrzymaniu w pęcherzykach, następuje zmiana surfaktantu
w przenikanie do naczyń włosowatych i rozprowadzenie wraz z krwią na organizmie [1,8,10]. Będzie to zatem wpływało na prawidłowe funkcjonowanie innych narządów i układów.

Ludzie z chorobami serca lub płuc, starsi oraz dzieci są bardziej narażeni na choroby związane z układem oddechowym niż inni ludzie, szczególnie wtedy, gdy są aktywni fizycznie. Podczas wykonywania ćwiczeń następuje szybsze
i głębsze oddychanie. Powoduje to, że pochłaniania jest większa objętość powietrza, a przy tym większa ilość cząsteczek dostaje się do płuc [2,6,8,9].

1. Ludzie z chorobami serca lub płuc – są dwukrotnie bardziej narażeni na negatywne działanie aerozoli miejskich, ze względu na fakt, że wnikające cząsteczki mogą pogarszać ich dotychczasowe choroby;

2. Ludzie starsi – są bardziej narażeni, ponieważ mogą mieć niezdiagnozowane choroby np. serca. Wiele przeprowadzonych badań dowiodło, że w momencie zwiększonej zawartości pyłów zawieszonych w powietrzu, zwiększyła się ilość ludzi starszych w szpitalach ze względu na pogorszenie stanu zdrowia (szczególnie pogorszenie pracy serca);

3. U małych dzieci narządy takie jak np. płuca są na etapie rozwoju. Zazwyczaj dzieci spędzają większość swojego czasu aktywnie, co powoduje szybsze i głębsze oddychanie. Podczas absorpcji cząsteczek znajdujących się w powietrzu może dojść do poważnego zaburzenia pracy narządów będących w fazie rozwoju u dzieci.

Na podstawie przeprowadzanych badań stwierdza się, że nawet ludzie bez problemów zdrowotnych mogą odczuwać pewne symptomy. Jak wynika z artykułu Michalak Aleksandry zamieszczonego w czasopiśmie „Medycyna Środowiskowa” można stwierdzić, że aerozole miejskie wpływają negatywnie nie tylko na układ oddechowy. Mogą one również powodować różnego rodzaju zaburzenia [9]. Do przykładowych zaburzeń można zaliczyć między innymi:

• zaburzenia gastryczne – biegunki, nudności, wymioty, bóle brzucha, zapalenie wątroby, choroby pasożytnicze;

• zaburzenia skórne – podrażnienia skóry, błon śluzowych oczu
  i nosa, zapalenie spojówek;

• zaburzenia ogólne – bóle i zawroty głowy, problemy z koncentracją, nadmierne zmęczenie, złe samopoczucie.

Problematyka zanieczyszczeń powietrza jest problemem globalnym. Ze względu na negatywny wpływ aerozoli miejskich na zdrowie człowieka,
w Polsce obowiązkowe jest mierzenie stężenia pyłu zawieszonego [7]. Regulacje dotyczące tej problematyki zawarte są w:

1. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 6 czerwca 2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy;

2. Dyrektywa nr 96/62/WE z dnia 27 września 1996r w sprawie oceny
   i zarządzania jakością otaczającego powietrza;

3. Dyrektywa 99/30/WE z dnia 22 kwietnia 1999r odnosząca się do wartości dopuszczalnych dla dwutlenku siarki, dwutlenku azotu
   i tlenków azotu oraz pyłu i ołowiu w otaczającym powietrzu;

4. PN/481: Atmosfera miejsca pracy. Określenie składu ziarnowego dla pomiaru cząstek zawieszonych w powietrzu;

5. PN-91/Z-04030/05: Ochrona czystości powietrza. Badania zawartości pyłu. Oznaczanie pyłu całkowitego na stanowiskach pracy metodą filtracyjno-wagową;

6. PN-91/Z-04030/06: Ochrona czystości powietrza. Badania zawartości pyłu. Oznaczanie pyłu respirabilnego na stanowiskach pracy metodą filtracyjno-wagową.

Stężenie aerozoli miejskich na skutek rozwoju cywilizacji przemysłowej wciąż wzrasta. Zmienia się również jego struktura i skład chemiczny. Zmiany te powodują negatywne skutki zdrowotne u mieszkańców miast. Dlatego też ważne jest kontrolowanie stanu środowiska, w którym żyjemy.

Literatura:

[1] Vilavert L., Nadal M., Figueras M. J. „Volatile organic compounds and bioaerosols in the vicinity of a municipal waste organic fraction treatment plant. Human health risks” Environmental Science Pollutions, str. 96 – 104, 2012.

[2] EPA „Particle Pollution and Your Health” (www.epa.gov/air)

[3] Zwoździak J., Sówka I., Zwoździak A. „Człowiek – środowisko – zagrożenie. Specyfika aerozolu miejskiego”, Wrocław, 2002.

[4] Rogge W.F., Hildemann L.M., Mazurek M.A. Cass G.R. „Sources of fine organic aerosol, 2. Non catalyst and catalyst equipped automobiles and heavy dust diesel trucks.”, Environmental Science Technology, 27/636, 1993.

[5] RADWAG WAGI ELEKTRONICZNE - LABORATORIUM BADAWCZE „Oznaczenie pyłu całkowitego i respirabilnego metodą filtracyjno – wagową na stanowiskach pracy”

[6] Woźniak H., Stroszejn – Mrowca G., Kita N. „Ocena stężenie pyłu na stanowiskach pracy w zakładzie porcelany z zastosowaniem pyłomierza laserowego GRIMM”, Medycyna Pracy, str. 405-411, 53/2002.

[7] Siemiński M. „Środowiskowe zagrożenia zdrowia”, PWN, 2007.

[8] www.medicycling.eu („Zanieczyszczenia powietrza a praca serca rowerzystów”

[9] Michalak A., Pawlas K. „Influence of biological aerosol from wastewater treatment plants on workers and the local residents health – literature review”, Environmental Medicine 15/4, 2012.

[10] Gray H.A., Cass G.R., Huntzieker J.J. „Characteristics of atmospheric organic and elemental carbon particle concentrations in Los Angeles”, Environmental Science Technology, 20/580, 1986.