Zanieczyszczenia powietrza

Atmosfera dzieli się na:

• Egzosferę

• Termosferę

• Mezosferę

• Stratosferę - w tym ozonosfera

• Troposfera - najbliżej powierzchni Ziemi, tylko tutaj powstają zjawiska pogodowe

Ozon rozpatrujemy w dwóch kategoriach: jako zanieczyszczenie (w obrębie troposfery) i jako związek pożyteczny

Zanieczyszczeniem powietrza nazywamy takie fizyczne i chemiczne zmiany charakterystyki atmosfery wywołane gospodarczą działalnością człowieka, że wpływają one na stopień wykorzystania powietrza przez istoty żywe w procesach biologicznych

W ustawie z dnia 31.01.1980 „O ochronie i kształtowaniu środowiska”: zanieczyszczeniem powietrza jest wprowadzenie do powietrza substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach które mogą ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę, wodę lub spowodować inne szkody w środowisku

Skład chemiczny powietrza:

• Azot 78,7%

• Tlen 21%

• Gazy szlachetne 0,035%

• Dwutlenek węgla 0,035%

• Para wodna 0,5%

Główne źródła zanieczyszczenia w Polsce:

• 60-70% zakłady przemysłowe

• 15-20% kotłownie osiedlowe i indywidualne domowe paleniska

• 10-15% transport głównie drogowy

Klasyfikacje zanieczyszczeń powietrza

Do najpowszechniej stosowanych należą podziały zanieczyszczeń ze względu na:

• Rodzaj działalności będącej przyczyną emisji zanieczyszczeń

• Spowodowane działalnością samej przyrody (naturalne, biogenne) - np. wybuchy wulkanów, erozja skał, pył kosmiczny, pożary lasów, pyłki i zarodniki roślin

• Związane z różnymi aspektami działalności człowieka (sztuczne, antropogenie)

• Energetyczne - spalanie paliw

• Przemysłowe - związane z wieloma procesami technologicznymi wykorzystywanymi w kopalniach, przemyśle chemicznym itp.

• Komunikacyjne - związane z transportem drogowym

• Komunalne - gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków

• Rodzaj emitera:

• Emitery punktowe - np. kominy fabryk, jest to tzw. emisja wysoka (na dużych wysokościach - gdzie wieją silne wiatry i zanieczyszczenia te są rozwiewane; wpływa na podniesienie tła kraju)

• Emitery liniowe - np. szlak komunikacyjny

• Emitery powierzchniowe - np. lokalne kotłownie, gospodarstwa domowe, jest to tzw. emisja niska (zanieczyszczenia te zalegają w miejscu ich wytwarzania)

• Emitery objętościowe

• Emitery stacjonarne i ruchome (np. silniki pojazdów mechanicznych, statków, samochodów)

• Typ emisji zanieczyszczeń

• Emisja zorganizowana

• Emisja niezorganizowana (hałdy, składowiska odpadów, powierzchnie dróg)

• Stan skupienia emitowanych zanieczyszczeń:

• Gazy

• Ciecze

• Ciała stałe

• Pochodzenie zanieczyszczeń:

• Zanieczyszczenia własne

• Zanieczyszczenia transgraniczne, pochodzące z krajów sąsiednich

• Sposób w jaki dane zanieczyszczenie znalazło się w atmosferze:

• Zanieczyszczenia pierwotne - wyemitowane bezpośrednio do atmosfery z poszczególnych źródeł)

• Atmosfery wtórne - powstają w atmosferze na skutek reakcji między określonymi stałymi składnikami atmosfery; często omawiane są łącznie z tzw. efektami wtórnymi

• Klasyczny podział

• Gazowe - np. emitowane głównie przez zakłady przemysłowe, elektrociepłownie, rafinerie ropy naftowej, produkowane przez samochody, samoloty, CO₂, CO, SO_x, NO_x

• Pyłowe (cząsteczkowe) - np. azbest, pyły metali ciężkich są emitowane przez elektrociepłownie głównie węglowe, górnictwo, hutnictwo, cementownie
  Pył - jest to aerozol, którego fazę rozpuszczoną stanowią ziarna ciała stałego o średnicy 0,1-100μm, a środkiem dyspersyjnym jest powietrze

• Biologiczne - np. pyłki roślin, zarodniki grzybów

Aerozol - cząstki stałe i kropelki cieczy, których średnica nie przekracza 20μm utrzymujące się w powietrzu w postaci koloidów, których ośrodkiem dyspersyjnym jest powietrze.

• Szacuje się, że cząsteczki o średnicy mniejszej niż 20μm ulegają bardzo powolnej sedymentacji oraz wykazują ruchy Browna, zaś aerozole o średnicy poniżej 1μm wykonują tylko ruchy Browna.

• Jedynie 20% ulega sedymentacji, a pozostałe 80% jest wymywane z powietrza przez opady oraz formowaie kwaśnych mgieł

• Aerozole rozprzestrzeniają się w atmosferze podobnie jak zanieczyszczenia gazowe

• 63% aerozoli jest usuwanych z dolnej warstwy atmosfery (do 3km) w czasie 1-4 dni

• 63% aerozoli z górnej warstwy troposfery (4-12km) jest usuwanych w ciągu 5-14 dni

• Jeżeli zanieczyszczenia przedostaną się do wyższych warstw atmosfery nie ma możliwości na ich usunięcie, poza przereagowaniem ze składnikami troposfery

• Przy średniej prędkości wiatru w Polsce pyły i aerozole mogą być przenoszone na odległość 2000 km

• Aerozole, które dostały się do dolnej atmosfery przebywają w niej 1-2 lat (brak chmur i nie zachodzi proces wymywania)

Dopuszczalne wartości stężeń wybranych substancji chemicznych w środowisku bytowania człowieka w zależności od czasu ekspozycji (Dz.U. nr 87 z 2002r poz. 796) - dla: benzen, dwutlenek azotu, tlenki azotu, dwutlenek siarki, ołów, ozon, pył zawieszony PM10, tlenek węgla. D1h, D25, DA - stężenie roczne

Ochrona środowiska w środowisku pracy

NDS - najwyższe dopuszczalne stężenie substancji toksycznych. Jest to takie stężenie substancji toksycznych w powietrzu środowiska pracy ustalone jako wartości średnie ważone, których działanie na pracownika w ciągu 8h dnia pracy…

Zanieczyszczenia pyłowe

• Duże ilości pyłów nieorganicznych pochodzenia naturalnego są uwalniane w wyniku takich procesów naturalnych jak pożary, wybuchy wulkanów, erozja

• Najpowszechniejszym źródłem emisji zanieczyszczeń pyłowych są przemysł elektroenergetyczny i ciepłowniczy oraz przemysł metalurgii żelaza i stali

• Duże ilości pyłów antropogenicznych powstają w wyniku procesów ścierania jezdni i opon pojazdów mechanicznych

• Cząsteczki pyłów są ośrodkami skraplania się pary wodnej stąd wzrost koncentracji pyłów może zmieniać właściwości chmur, wpływając na ich własności odbijania promieniowania słonecznego (mniej światła dociera do powierzchni Ziemi)

• Zwiększenie stopnia dyspersji (rozdrobnienia) fazy rozproszonej pyłu powoduje bardzo szybki wzrost powierzchni ziaren. Zwiększa to możliwość absorpcji innych substancji będących w fazie ciekłej lub gazowej

Klasyfikacja pyłów ze względu na ich zachowanie się pod wpływem grawitacji

• Pył opadający - ulega sedymentacji zazwyczaj w pobliżu miejsca emisji

• Pył zawieszony - nie ulega opadaniu, dla zdrowia największe znaczenie ma pył o rozmiarach 0,1-100μm

• Pył zawieszony PM10 - pył o średnicy ziaren do 10μm

• Pył zawieszony ogółem TSP - pył, którego stężenie mierzy się metodą wagową lub automatyczną bez separacji frakcji poniżej 10μm

Wpływ zanieczyszczeń pyłowych na zdrowie człowieka

Oddziaływanie zanieczyszczeń pyłowych na organizm ludzki zależy od:

• Wielkość cząsteczki pyłu

• Cząstki o średnicy powyżej 10μm (pyły cementu, baru, żelaza, gipsu) zatrzymywane są głównie w jamie nosowo-gardłowej; powodują mechaniczne uszkodzenia śluzówki

• Cząstki o średnicy od 1 do 10μm, około 5% dochodzi do pęcherzyków płucnych, reszta osadzana jest w oskrzelach, sprzyjając rozwojowi drobnoustrojów

• Cząstki o średnicy poniżej 1μm są osadzane w pęcherzykach płucnych. Jest to tzw. frakcja respirabilna o największym znaczeniu chorobotwórczym

• Kształt cząsteczki pyłu

• Skład chemiczny

• Stopień rozproszenia cząstek pyłu

• Właściwości morfologiczne

• Stopień rozpuszczalności w płynach ustrojowych

• Czas oddziaływania

• Wrażliwość osobnicza

Drogi oddziaływania zanieczyszczeń pyłowych na organizm ludzki:

• Skóra - dotyczy pyłów rozpuszczalnych w tłuszczach

• Układ pokarmowy

• Układ oddechowy

Klasyfikacja według rodzaju działania:

• Drażniące - nie powodują rozrostu tkanki łącznej włóknistej w płucach, nie zwiększają predyspozycji do gruźlicy płuc, nie powodują czynnościowego upośledzenia układu oddechowego, np. węgiel, żelazo, szkło, aluminium

• Zwłókniające - powodują odczyn wytwórczy (rozrost) tkanki łącznej włóknistej w płucach, prowadząc do uszkodzenia anatomicznego i czynnościowego układu oddechowego i wtórnie krążenia, zwiększają predyspozycję do gruźlicy i nowotworów, np. kwarc, azbest, talk, kaolin

• Toksyczne - działają ogólnie jako trucizny; wchłaniają się (po rozpuszczeniu) w płucach do ustroju, np. pyły zawierające ołów, kadm, siarkę, środki owadobójcze

• Alergizujące - pochodzenia organicznego, np. bawełna, konopie, len, sierść zwierzęca, jedwab. Pochodzenia chemicznego, np. leki, pyły niektórych metali (arsen, miedź, chrom)

• Kancerogenne - rakotwórcze - wchłonięte drogą oddechową lub przez skórę, metabolizują się, tworząc pochodne o działaniu mutagennych i kancerogennym, np. azbest, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (benzopiren, benzoantracen, cyklopentapiren, metylofenantren)

Zespoły chorobowe wywołane wdychaniem zanieczyszczeń pyłowych:

• Pylice - zmiany włókniste w płucach, najczęstsza jest pylica krzemowa (krzemica)

• Nieżyty dróg oddechowy, zapalenia płuc lub alergie - schorzenia nie wykazujące swoistych zmian włóknistych w układzie oddechowym

• Nowotwory - wywołują je związki chromu, arsenu, barwniki organiczne, pochodne smołowcowe, węglowodory aromatyczne

Emisja pyłów w Polsce:

• Polska emituje rocznie około 3mln ton pyłu rocznie

• 800tys. Pochodzi z energetyki

• 1,2mln ton z przemysłu

• Reszta pochodzi ze źródeł rozproszonych

• Najwięcej pyłów produkuje województwo śląskie (22%)

Azbest jako szczególnie niebezpieczne zanieczyszczenia pyłowe

• Azbest są to uwodnione krzemiany czasami z domieszką niektórych metali, np. wapnia, magnez, aluminium, sodu i żelaza

• Najczęściej spotykane to: chryzotyl i krokidolit

• Działanie rakotwórcze włókien azbestowych zależy od ich wielkości: potencjalnie kancerogenne są włókna o długości >10μm i średnicy <0,1μm

Skutki zdrowotne wdychania powietrz zanieczyszczonego włóknami azbestowymi:

• Zmiany włókniste w układzie oddechowym

• Fibroza - zwłóknienie nabłonka układu pokarmowego

• Nowotwór płuc

• Nowotwór krtani

• Międzybłoniaki opłucnej

• Międzybłoniaki otrzewnej

• Nowotwory układu trawiennego

Metody oznaczania stężenia pyłu w powietrzu:

• Metoda naczyń osadowych - plaga na zbieraniu w określonym czasie (ok.30 dni) pyłu opadającego z powietrza na określoną powierzchnię. Ilość pyłu przelicza się na jednostkę powierzchni i podaje w mg/m²/miesiąc

• Metoda aspiracyjna - polega na przepuszczeniu znanej objętości badanego powietrza przez wysuszony, zważony i niehigroskopijny filtr (np. Staplex). Po następnym wysuszeniu i zważeniu filtru z pyłem oblicza się zawartość pyłu w jednostkach wagowych na jednostkę objętości powietrza w mg/m³

Zanieczyszczenia gazowe powietrza

Główne gazowe składniki zanieczyszczające powietrza:

• Dwutlenek siarki

• Tlenki azotu

• WWA, głównie benzopiren

• Dwutlenek węgla

• Tlenek węgla

• Ozon

• Benzen

• Metan

Klasyfikacja zanieczyszczeń gazowych

• Według rodzaju działania toksycznego

• Duszące fizycznie - powodują zmniejszenie ciśnienia cząstkowego O2 w płucach, tzw. anoksja anoksyczna, np. metan, acetylen, azot, gazy szlachetne

• Duszące chemicznie

• Upośledzające głównie transport O2 z płuc na obwód, powodujące tzw. anoksję anemiczną, np. CO

• Zakłócające utylizację tlenu w strukturach komórkowych, np. siarkowodór, cyjanowodór, hamują działanie oksydazy cytochromowej

• Drażniące -działanie zależne od rozpuszczalności w wodzie

• Dobrze rozpuszczające się w wodzie działają w górnych drogach oddechowych, np. NH₃, SO₂, akroleina

• Źle rozpuszczające się w wodzie, działają w dolnych drogach oddechowych, np. arsenowodór, fosgen, chlor, fluor

• Swoiście toksyczne - różne substancje chemiczne, wchłaniające się w układzie oddechowym w postaci gazór i par o róznych mechanizmach działania toksycznego, np. arsenowodór, fosfowodór, CS2, CCl4

Metody pomiarów zanieczyszczeń gazowych

• Metody manualne - są przeprowadzane za pomocą:

• Metody aspiracyjnej - filtrowanie w płuczkach gazowych

• Metody izolacyjnej - powietrze zasysane jest do tzw. pipet gazowych a następnie analizowane chemicznie

• Metody wskaźnikowej - przy użyciu rurek wskaźnikowych (metoda jakościowa)

• Metody automatyczne - oznaczenia są przeprowadzane za pomocą odpowiednich mierników

Najwięcej zanieczyszczeń gazowych emituje województwo śląskie (20%), łódzkie (17%) i mazowieckie (12%)

Dwutlenek siarki

• Gaz o ostrym, mdłym zapachu, rozpuszczalny w wodzie

• Ekspozycja na ten gaz powoduje skurcz oskrzeli i utrudnia oddychanie

• Jest głównie absorbowany w górnych drogach oddechowych, do pęcherzyków płucnych dociera tylko znikoma część

• Działa drażniąco na błony, aparat ochronny oka, górne drogi oddechowe, tkankę płucną, powoduje zaburzenia żołądkowo-jelitowe

• Może łączyć się z hemoglobiną i przyczyniać się do powstawanie sulfmethemoglibinemii

• Zatrucia ostre mogą powstawać już przy narażeniu na niezbyt duże stężenie

• Dłuższy kontakt z wysokimi stężeniami dwutlenku siarki powoduje podrażnieni dolnych odcinków dróg oddechowych, przekrwienie, obrzęk i wysięk. Zmiany te mogą być bezpośrednią przyczyną śmierci z objawami obrzęku płuc i uduszenia

• Duże stężenie może wywołać odruchowy skurcz głośni, co prowadzi do natychmiastowego zgonu wskutek uduszenia

• Zatrucia przewlekłe mogą skutkować zaburzeniami smaku i zapachu oraz zwiększonym wydzielaniem wydzieliny śluzowej przez podrażnione błony

• Jest emitowany głównie przy spalaniu surowców kopalnych, przez przemysł, energetykę i gospodarkę komunalną

• W atmosferze może przekształcać się w SO3, który reagując z parą wodną tworzy kwas siarkowy - składnik kwaśnych dreszczów

• Może utrzymywać się w powietrzu nawet do 4 di - bardzo łatwo adsorbuje się na cząsteczkach pyłu

• Podrażnienie dróg oddechowych kwasem siarkowych jest 4-20 razy silniejsze niż spowodowane równoważną ilością dwutlenku siarki

Działanie dwutlenku siarki na organizm człowieka

0,008 - 0,012 mg/dm3 podrażneinie narządu powonienia

0,02-0,03 podrażnienie oczu, kaszel

0,05 - podrażnienie gardzieli

0,06-0,1 można znieść w ciągu 6h ez cięższych objawów

0,12 można znieść w ciągu 3 min

Źródła dwutlenku siarki

• W 2003 roku ogółem wyemitowano 1375 tys. Ton tego związku

• 722tys. - energetyka zawodowa 52,5%

• 303tys. - energetyka przemysłowa 22%

• 46tys, - technologie przemysłowe 4%

• 256tys - inne źródła (lokalne kotłownie, paleniska domowe, rolnictwo) 18%

• 48tys. - źródła mobilna 3,5%

Tlenki azotu

• Są głównym składnikiem spalin samochodowych, poza tym są emitowane przy spalaniu surowców kopalnych (35% przemysł)

• Najwięcej tlenków azotu uwalnia się podczas jazdy i przyspieszania samochodem (transport 63%)

• Tlenek azotu (NO) powstaje w temperaturze płomienia z obecnych w atmosferze tlenu i azotu. Jest on bezbarwnym gazem bez zapachu

• Tlenek azotu łatwo utlenia się na powietrzu i przechodzi w dwutlenek azotu - gaz o ostrym zapachu i ciemnobrunatnej barwie

• Mogą utleniać się do pięciotlenku azotu, który w obecności pary wodnej tworzy kwas azotowy

• Najbardziej niebezpieczne dla zdrowia są tlenek i dwutlenek azotu

• Powodują m.in. podrażnienia spojówek, stany zapalne i owrzodzenia jamy ustnej, podrażnienia górnych i dolnych dróg oddechowych (tzw. choroba silosowa) zaburzenia w układzie krążenia i oddechowym

• W ostrych zatruciach o gwałtownym przebiegu powodują natychmiastowe porażeni układu oddechowego i krwionośnego. Objawy to duszność, wymioty, sinica, utrata przytomności, kaszel z krwawą plwociną

• Charakterystyczną cechą przewlekłych zatruć tlenkami azotu jest żółte zabarwienia skóry i włosów spowodowane reakcja ksantoproteinową

• Mogą być przyczyną met hemoglobinemii

• Należą do gazów szklarniowych

• Są przyczyną kwaśnych dreszczów

• Wzmacniają działanie ozonu

Tlenek węgla

• Gaz bezwonny, bezbarwny, niedrażniący

• Powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego związków

• Głównym źródłem emisji CO są spaliny samochodowe (ok.70-80% ogólnej emisji CO), najwięcej tlenku węgla (i węglowodorów) jest wydzielanych podczas zwalniania i postoju samochodu z włączonym silnikiem

• Gaz silnie toksyczny o wysokim powinowactwie do hemoglobiny - tworzy się karboksyhemoglobina

• Objawy zatrucia tym gazem są różnorodne i nie dotyczą tylko narządów najbardziej wrażliwych na brak tlenu czy OUN i układu krążenia, ale również wątroby, nerek, układu pokarmowego, narządu wzroku i słuchu

Dwutlenek węgla

• Jest częścią składową powietrza (0,04%)

• Jest niezbędny do utrzymywania procesów anabolicznych producentów

• Powstaje podczas wszelkich procesów spalania głównie węgla i innych paliw (1kg węgla = 2kg dwutlenku węgla)

• Pozostałymi producentami tego gazu są środki transportu oraz sektor komunalny i rolniczy

• Gaz w głównej mierze (49%) odpowiedzialny za efekt cieplarniany

• Jest uważany za gaz duszący biernie - wzrost jego stężenia jest związany ze spadkiem stężenia tlenu

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA, PAH)

• Są to związki węgla i wodoru, zawierające w swej cząsteczce kilka pierścieni aromatycznych

• Powstają podczas spalania paliw (głównie węgla)m ropy naftowej i produktów ropopochodnych, także podczas palenia tytoniu

• Związki te są w większości kancerogenne i mutagenne

• Wpływ na zdrowie obecnych w atmosferze WWA zależy od rozmiaru cząstek, z którymi są one związane lub na powierzchni których są zaadsorbowane

Ozon

• Cząsteczka złożona z trzech atomów tlenu

• Silny utleniacz

• Powstaje z tlenu w wyniku wyładowań atmosferycznych lub w reakcjach fotochemicznych pod wpływem promieniowania UV

• Źródłem ozonu mogą być również źle pracujące kopiarki elektrostatyczne, filtry powietrza lub lampy kwarcowe

• Składnik ozonosfery chroniącej Ziemię przed promieniowaniem UV

• W troposferze jest to silnie mutagenne wtórne zanieczyszczenie powstające przykładowo w reakcji:
  UV + NO₂ → NO + O₃

• Może powstawać w wyniku utleniania dwutlenku azotu, metanu, tlenku węgla oraz lotnych związków organicznych

• Jego stężenie w powietrzu w ciągu doby podlega wahaniu

• Jest głównym źródłem rodników wodorotlenkowych

• Składnik fotosmogu

• Powoduje uszkodzenia błon komórkowych, hamuje aktywność enzymów, hamuje procesu oddychania mitochondrialnego

• Już w stężeniu 0,2μg/l wywołuje kaszel, uczucie zmęczenia, bóle głowy, wzmożoną pobudliwość, podrażnienie oczu, zmniejszenie pojemności życiowej płuc

• Przy długotrwałym narażeniu dochodzi do zwłóknienie tkanki płucnej

• Zmniejsza zdolność makrofagów do pochłaniania bakterii i usuwania zanieczyszczeń płuc

• Może powodować ataki astmy

Dioksyny

• Ogólna nazwa całego szeregu związków, zawierających dwa pierścienie benzoesowe połączone przez jeden lub dwa atomy tlenu

• Związki, w których występują dwa atomy tlenu, nazywa się dibenzenodioksynami, z jednym atomem tlenu - dibenzenofuranami

• Każdy z pierścieni benzoesowych może zawierać do czterech atomów tlenu

• Wiązanie węgiel-chlor jest praktycznie nierozkładalne

• Toksyczne działanie dioksan polega na powolnym, ale skutecznym uszkadzaniu narządów wewnętrznych: wątroby, płuc, nerek, rdzenia kręgowego lub kory mózgowej

• Dioksyny są doskonale rozpuszczalne w tłuszczach, dlatego akumulują się w tkankach tłuszczowych ryb, ptaków, węży i ssaków

• Jedyną metodą wykrywania zawartości dioksan jest monitoring środowiska

• Badania kliniczne wykazały, że dioksyny działają silnie mutagennie

• Powodują uszkodzenia płodu, dzieci rodzą się z wadami, np., rozszczep kręgosłupa, anecefalia (nie wykształcenie się mózgu)

• TCDD - 2,3,7,8-tetrachlorodioksyna

• LD50 dla szczurów wynosi 0,022mg.kg

• Wykazuje działanie teratogenne i rakotwórcze

• Powoduje zmiany trądzikowe spowodowane ekspozycją na pochodne chlorowe (chloracne)

• Porfiria

• Uszkodzenia wątroby

• Polineuropatia

• Jest przyczyną mięsaka tkanek miękkich

• Sprzyja rozwojowi nowotworów płuc

• Źródła dioksyn w środowisku - powstają w wysokich temperaturach na skutek łączenia się chloru z obecnymi związkami:

• Spalanie różnego rodzaju odpadów zawierających chlor (np. PCV)

• Ścieki przemysłu tekstylnego i skórzanego

• Przemysł metalowy

• Pralnie chemiczne

• Ruch uliczny (ścieranie opon i gazy spalinowe)

• Przemysł papierniczy (Seveso 1976)

• Środki impregnacji drewna

• Środki ochrony roślin (Agent Orange - Wietnam)

• Produkcja gazowego chloru przy użyciu elektrod grafitowych

• Produkcja miedzi, stali, żelaza

Zagrożenia wywołane emisją zanieczyszczeń do powietrza

• Kwaśne deszcze - wywołane emisją tlenków siarki i azotu do powietrza, które reagując z parą wodną tworzą kwasy

• Dziura ozonowa - wywołana emitowaniem do atmosfery substancji tworzących wolne rodniki (np. chlorofluorowęglowodorów) atakujące i niszczące ozon

• Efekt cieplarniany - spowodowany jest pochłanianiem przez gł. CO₂ promieniowania cieplnego odbitego od ziemi

• Smog kwaśny typu londyńskiego (zimowy)

• Utrzymujące się nad terenami wielkich miast i okręgów przemysłowych zanieczyszczenie powietrza w formie mgły, w skład którego wchodzą SO₂, CO₂, NO₂, kwaśne aerozole i pył węglowy

• Tworzy się w warunkach inwersji termicznej i wilgotnego powietrza

• Miejscami szczególnie podatnymi na występowanie zjawiska inwersji termicznej są miasta położone w dolinach lub u podnóża gór

• Najbardziej narażone są dzieci, ludzie starsi oraz osoby cierpiące na nadwrażliwość drzewa oskrzelowego oraz na choroby układu krążeniowo0oddechowego

• Największy tego typu smog odnotowano w Londynie na przełomie 1952/53. W ciągu 7 dni zmarło z jego powodu 4000 osób

• W Polsce szczególnie predysponowane są: Kraków i Zakopane

• Fotosmog typu Los Angeles

• Opisany i zbadany przez Haagen - Smitha z Politechniki Kalifornijskiej

• Tworzy się on w czasie silnego nasłonecznienia przy bezchmurnym niebie i niebieskiej wilgotności powietrza, w wyniku fotochemicznych przemian występujących w dużym stężeniu tlenków azotu i węgla oraz lotnych węglowodorów, głównie alkenów

• Ze związków tych są tworzone bardzo reaktywne rodniki, z których mogą powstawać toksyczne związki, głównie nadtlenki

• Pozostałe składniki tego smogu to: ozon, tlenek węgla, aldehydy, ketony, węglowodory aromatyczne

• Toksyczność fotosmogu wynika z jego właściwości mutagennych

• Reakcja organizm ludzkiego objawia się podrażnieniem oczu, nosa i gardła a także kaszlem, bólem głowy oraz ogólnym dyskomfortem

• Jest niebieskawą mgiełką, najczęściej nad drogami

Miejska wyspa ciepła

• W obrębie dużych aglomeracji miejskich i centrów przemysłowych powstaje tzw. miejska wyspa ciepła - w jej obrębie obserwuje się podwyższenie średniej temperatury rocznej o 0,5-1^oC, minimalnej temperatury zimą o 1-2^oC

• Przyczyną powstania miejskiej wyspy ciepła jest emisja ogromnych ilości ciepła wskutek spalania dużych ilości paliw i niskie albedo (odbijalność światła, niskie - pochłanianie) powierzchni miejskich

• W obrębie miejskiej wyspy ciepła stwierdzono dwukrotnie częstsze występowanie zimą, a latem o 30% mgły oraz o 5-10% większe zachmurzenia i opady

Nadmierne zanieczyszczenie powietrza występuje na ponad 20% powierzchni Polski

Zanieczyszczenia biologiczne powietrza

• Istotne dla organizmu człowieka są biologiczne zanieczyszczenia powietrza występujące pod postacią aerozoli tzw. bioaerozoli: bakterie chorobotwórcze, saprofity, wirusy, cząstki pleśni, glony, pyłki kwiatów i nasion

• Najbardziej niebezpieczne są układy w postaci pyłów bakteryjnych, powstające po wyschnięciu cząsteczek śluzu, śliny

• Działanie:

• Chorobotwórcze - np. obecne w powietrzu bakterie, wirusy, zarodniki grzybów mikroskopowych

• Alergizujące - np. pyłki roślinne, strzępki i zarodniki pleśni, sierść

• Toksyczne, np. mykotoksyny produkowane przez pleśnie (najgroźniejsza jest aflatoksyny produkowana przez Aspergillus flavus)

Bakterie i mikrogrzyby dominujące w powietrzu

• Pomieszczenie

• Bakterie gram dodatnie: Micrococcus, Staphzlococcus

• Cladosporium

• Penicillum

• Alternaria

• Aspergillus

• Środowisko

• Bakterie gram ujemne Pseudomonas

• Cladosporium

• Alternaria

Metody badania czystości mikrobiologicznej powietrza

• Do określania stopnia skażenia mikrobiologicznego powietrza wykorzystuje się określenie liczebności następujących mikroorganizmów metodą płytkową

• Paciorkowców hemolizujących

• Ogólnej liczebności bakterii

• Gronkowców

• Bakterii pseudomonas

• Zarodników grzybów

Ochrona powietrza przed zanieczyszczeniami biologicznymi

• Stosowanie odkurzaczy, zmywanie powierzchni, nasączanie płynami podłóg, np. pastowanie

• Filtracja powietrza przez odpowiednio dobrane filtry

• Odkażanie powietrza przez działanie wysokiej temperatury, jonizacje i sprężanie oraz naświetlanie promieniami jonizującymi i UV 200-280nm

• Stosowanie środków chemicznych, np. glikoli, tlenku etylenu

• Ozonowanie, rzadko stosowane

Przykłady efektów biochemicznych w organizmie człowieka w wyniku ekspozycji na rożne zanieczyszczenia powietrza

• Produkty spalania takie jak gazy spalinowe, dym tytoniowy, pyły mogą powodować stany zapalne układu oddechowego i wzmacniają działanie bioaerozoli

• Wcześniejsza ekspozycja na ozon astmatyków uczulonych na roztocza zmniejsza 3krotnie poziom antygenu niezbędnego do indukowania odpowiedzi alergicznej

• Jednoczesny wpływ alergenów grzybowych mykotoksyn oraz 1,3-beta-glukanow może być synergistyczny

• 1,3-beta-glukagon - składnik ściany komórkowej grzybów mikroskopowych - poprzez modulację funkcji makrofagów w płucach może istotnie wzmocnić oddziaływanie endotkosyn wytwarzanych przez bakterie gram ujemne

• Stwierdzono, że obecność endotoksyn, albo martwych Komorek Staphylococcus ureus, albo E.coli podnosi poziom histaminy wydzielanej w wyniku ekspozycji na antygen roztoczy kurzu domowego

ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA ŚRODOWISKA WEWNĘTRZNEGO

Środowisko wewnętrzne, tzn. pomieszczenia zamknięte są miejscami, w których człowiek spędza dużą część swojego życia (w naszym klimacie 80%) - dom, praca, szkoła, itp.

Również w tych miejscach organizm ludzki jest narażony na działanie różnorodnych czynników, w tym również zagrażających zdrowiu

Najczęstszym zagrożeniem dla zdrowia, na jakie możemy być narażeniu w pomieszczeniach zamkniętych, są zanieczyszczenia powietrza - WHO i Agencja Narodów Zjednoczonych ds. Środowiska UNEP uważają zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych za jedno z kliku najpoważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi

Jednym z takich zagrożeń jest ograniczona ilość dysponowanego powietrza

Istotne jest tempo wymiany powietrza w pomieszczeniu zamkniętym z powietrzem atmosferycznym

W pomieszczeniach zamkniętych jest wiele różnych źródeł emisji substancji mniej lub bardziej szkodliwych dla zdrowia

Źródła emisji substancji szkodliwych w pomieszczeniach zamkniętych:

• Spalanie paliw

• Przyrządzanie posiłków nad otwartym ogniem z drewna lub innego paliwa (kuchenki gazowe, ale tez te stosowane do ogrzewania grzejnikami katalitycznymi na gaz lub paliwo płynne), piece kaflowe, źle zbudowane kominki mogą powodować intensywną emisję do pomieszczeń mieszkalnych licznych zanieczyszczeń pyłowych i gazowych (tlenki azotu, dwutlenek i tlenek węgla, dwutlenek siarki, węglowodory aromatyczne)

• Na ilość emitowanych zanieczyszczeń wpływa konstrukcja pieca, ale również rodzaj stosowanego paliwa

• W wielu domach spaliny z kuchni gazowej odprowadzane są wprost do przestrzeni mieszkania(szczególnie niebezpieczne małe ciemne kuchnie, ale z 4 palnikową kuchenką)

• W wyniku spalania gazu powstają pyłowe zanieczyszczenia powietrza w ilości: z piecyków - 6-300ng/kJ, a kuchni gazowych 240-620ng/kJ - główny składnik tych pyłów to węgiel i niespalone składniki gazu

• W jednej z prac opublikowanych w „Lancet” (1996) stwierdzono, że wśród użytkowniczek kuchni gazowych, dysfunkcja układ oddechowego polegająca na świszczeniu podczas oddychania zdarza się 2,07 razy częściej, a ataki astmy 2,6 razy częściej niż u kobiet nie korzystających z tego typu kuchni

• U dzieci, które przebywają w domach z podwyższoną zawartością tlenków azotu stwierdzono większą częstość chorób układu oddechowego i wyraźnie niższą odporność

• Istotny wpływ na zawartość zanieczyszczeń w pomieszczeniu ma wentylacja, a szczególnie szybkość wymiany powietrza

• Inne warunki będą więc panować przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej wymuszającej wymianę powietrza, inne przy wentylacji biernej grawitacyjnej, a jeszcze inne gdy nie ma jej w ogóle (zatkane wywietrzniki powietrza zimą)

• Dym tytoniowy

• Dym tytoniowy zwiera zarówno pyły (średnica 0,1-0,9μm) jak i składniki gazowe

• W płucach palacza zatrzymuje się około 47±13% pyłów zawartych w dymie, którym palacz się zaciąga

• W pomieszczeniu, w którym przebywa palacz wypalający 1-2 papierosów na godzinę stężenie dymu wynosi od 17 do 5000μh/m³ (zależy od wentylacji)

• Wypalenie w ciągu kilku minut ważącego 400mg papierosa powoduje wytworzenie ponad 4000 szkodliwych substancji

• Materiały budowlane i meble

• Wiele materiałów uznanych za szkodliwe dla zdrowia jest emitowanych z materiałów budowlanych, mebli, wykładzin podłogowych, tapet, środków czystości, pestycydów, farb itp.

• Emisja substancji szkodliwych maleje z czasem w sposób wykładniczy - przyjmuje się, że stała zaniku emisji wynosi od 60 do 180 miesięcy

• Najważniejsze związki chemiczne zanieczyszczające powietrze pomieszczeń:

• Formaldehyd

• Lotne substancje organiczne (VOC)

• Barwniki i pigmenty - szczególnie rozpuszczalniki

• Zanieczyszczenie powietrza przez czynniki biologiczne

• Emisja substancji chemicznych przez organizmy ludzkie

• Impregnaty do drewna

• Środki stosowane w celu ochrony drewna przed działaniem pasożytów, mikroorganizmów i wpływem warunków atmosferycznych

• Najczęściej stosowane substancje zabezpieczające drewno to: kreozot, smoła, olej minralny, sole miedzy, boru, rtęci, chromi, związki arsenu, tetracholorofenol i jego sole, aldrun i deildrin, dwuchloroetan, DDT, związki azotowe (nie wszystkie są dozwolone)

• Obecnie najpopularniejszy to arsenian chromowo-miedziowy

• Bezpieczne stosowanie impregnatów

• Unikanie wdychania trucizn z drewna impregnowanego (prace wykonywane na zewnętrz pomieszczeń zamkniętych i w maskach)

• Drewno impregnowane nie powinno być spalane w ogniskach, kominkach, pod kuchnią, w kotłowniach

• Drewno impregnowane kreozotem i pentachlorofenolem nie może być wykorzystywane do budowy wewnętrznych elementów drewnianych domów, na meble, pomieszczenia dla zwierząt, na ile, elementy ujęć wody itp.

• Rozpuszczalniki chloroorganiczne

• Należą do COC, chemicznie są to węglowodory chlorowane, ich cechą charakterystyczną jest niepalność

• Najpopularniejsze rozpuszczalniki choloroorganiczne: chloroform, czterochlorek węgla, trójchloroetylen, tetra chloroetylen i trichlorotrifluoroetan

• Stosowane jako rozpuszczalniki farb, środki czyszczące w pralniach chemicznych, środki owadobójcze

• Wpływ na zdrowie:

• Oddziałują na układ nerwowy - początkowo stany upojenia, potem odurzenia i apatii

• Chloroform powoduje złe samopoczucie, bóle nerwowe, nadpobudliwość, bezsenność, drżenie rąk, zanik łaknienia, prawdopodobnie jest rakotwórcze (podobnie jak trójchloroetylen)

• Tworzywa sztuczne

• Palenie świec

• Świece wydzielają podczas palenia znaczne ilości sadzy - cząsteczki węgla o przeciętnej średnicy 0,06μm - bardzo łatwo wchłaniane przez układ oddechowy człowieka. Na ich powierzchni osadzonych jest wiele związków organicznych (niektórzy porównują do spalin z silników Diesla)

• Dodatkowe zagrożenie stwarza spalanie olejków zapachowych, barwników używanych do barwienia świec, plastyfikatorów używanych do wyrobu niektórych świec 0 w spalinach ze świec wykryto m.in. toluen, benzen, naftalen, aceton i inne lotne związki organiczne

• Knoty zapewniające lepsze palenie się świec wykonane są głównie z ołowiu i w miarę palenia się świecy następuje rozpylanie tego metalu w pyle, który następnie jest wdychany

Formaldehyd

• Źródłem są wszelkie przedmioty ze sklejek lub płyt wiórowych, do wyrobu których użyto klejów fenolowo-aldehydowych, a także laminaty

• Jest również stosowany do produkcji żywic syntetycznych, farb, lakierów, w przemyśle włókienniczym i do dezynfekcji

• Jest wydzielany przez wiele materiałów używanych do wykonywania powłok, izolacji termicznej, pianek i wykładzin

• Wpływ na organizm:

• Stężenie na poziomie 0,1-5ppm powoduje: pieczenie oczu, katar, podrażnienie górnych dróg oddechowych
  przy stężeniu 10-20ppm wywołuje: kaszel, duszenie w klatce piersiowej, uczucie ucisku w głowie, palpitacje serca

• U osób chorych na astmę takie objawy mogą wystąpić już przy niższych stężeniach

• Kancerogenne działanie formaldehydu jest wystarczająco udokumentowane dla zwierząt, a dla ludzi w sposób ograniczony

Lotne substancje organiczne - VOC

• Należą tu m.in.:

• Benzen

• Głównym źródłem jest jego odparowanie z paliwa pojazdów garażowych, w piwnicach budynków mieszkalnych i w podziemiach biur

• W pomieszczeniu zamkniętym pary benzenu mogą pochodzić z farb i ich rozpuszczalników czy różnych wyrobów konsumenckich

• Występują wyraźne zmiany sezonowe0 największe stężenia benzenu obserwuje się w sezonie zimowym

• W badaniach przeprowadzonych w USA stwierdzono, że średnie stężenie benzenu w pomieszczeniu zamkniętym wynosi 15μg/m³, a średnie w powietrzu atmosferyczny 6μg/m³

• Wpływ na organizm ludzki:

• Zatrucie ostre: uczucie palenia, obrzęk, oddziaływanie narkotyczne na układ nerwowy, przy bardzo wysokich dawkach niewydolność układu oddechowego i śmierć

• Zatrucia przewlekłe: zmęczenie, ból głowy, utrata apetytu, obniżenie liczby leukocytów, nienormalny ich wzrost, obniżenie liczby płytek krwi, anemia, niszczenie szpiku kostnego, nowotwory

• Badania epidemiologiczne sugerują, ż benzen może powodować ostrą białaczkę szpikową

• Pochodne benzenu

• Po podstawieniu różnych grup funkcyjnych do benzenu można otrzymać jego pochodne, m.in. toluen i ksylen

• Związki te stosowane są jako rozpuszczalniki do farb i lakierów, jako środki do usuwania starych powierzchni malarskich itp.

• O ich właściwościach toksykologicznych wiadomo mniej niż o benzenie, ale zwykle są one mniej toksyczne, ale mogą wykazywać np. silniejsze oddziaływanie na układ nerwowy

• Pozostałe VOC:

• Aceton i ketony, Aldehyd octowy, Styren, Octan etylu i estry z podwójnym wiązaniem tlenowym, Octan butylu, Cykloheksan i inne podobne związki, Heksan i inne węglowodory łańcuchowe, Dekan, Trimetylopantan, Alkohol amylowy, propylowy….

• Uważa się, że niepierścieniowe związki organiczne (np. heksan) są mniej toksyczne niż benzen i jego pochodne

• Pozostałe rozpuszczalniki mogą wykazywać bardzo indywidualne oddziaływanie na zdrowie ludzi, np. dwusiarczek węgla jest neurotoksykantem podobnie jak alkohole

• Stężenie VOC w pomieszczeniach mieszkalnych zmienia się w bardzo szerokich granicach - stąd trudno jest ilościowo oszacować szkodliwość ich wdychania

Zanieczyszczenia powietrza przez czynniki biologiczne

• Bakterie i wirusy

• Zarodniki pleśni

• Roztocze, części owadów i ich odchody

• Pyłki roślin

• Sierść, starty naskórek, resztki pasożytów

Legionella pneumophila

• Bakteria środowiska wodnego, która w pewnych warunkach może namnożyć się i zaatakować układ oddechowy człowieka

• Miejscem gwałtownego rozwoju bakterii może być np. układ klimatyzacyjny budynku, w którym powietrze jest nawilgacane i ogrzewane

• Pierwsze takie zdarzenie miało miejsce w 1976 roku w Filadelfii podczas zjazdu członków Amerykańskiego Legionu

• Po 2-10 dniach inkubacji następuje tzw. gorączka Pontiacu w 95% śmiertelna

• Substancje wydzielane przez organizm ludzki - tabela

• Wiele z wymienionych w tabeli związków ma działanie drażniące i alergizujące

• Przy pewnym poziomie ich stężenia obserwuje się szereg negatywnych reakcji organizmu: uczucie duszności, zmęczenia, rozdrażnienia, senność, pocenie się i inne - zależą one od indywidualnych predyspozycji poszczególnych ludzi

• Zbytnie zagęszczenie pomieszczeń i ich zła wentylacja negatywnie wpływają na stan zdrowia ludzi, ich samopoczucie

Sick building syndrome

• Jest to zjawisko pojawianie się pewnych mało specyficznych objawów chorobowych, złego samopoczucia wśród użytkowników dużych, nowoczesnych budynków jeśli zaczynają oni przebywać dłuższy czas w ich murach

• Nie jest to zjawisko powszechne i nie dotyczy wszystkich nowych budynków

• Dotyka ona znaczną część użytkowników budynku (nawet powyżej 30%)

• Objawy SBS: podrażnienie oczu i skóry, suche gardło, kaszel, ból i zawroty głowy, uczucie ciągłego zmęczenia, skrócenie i przyspieszenie oddechu, mdłości

• SBS jest związane ze strukturą konstrukcyjną budynku, wyposażeniem go w meble i inne przedmioty, systemami ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji

• Skrupulatne badania nie doprowadziły jednak do wskazania jednej przyczyny tego zjawiska

• Za najważniejszą przyczynę uważa się źle pracujący system wentylacyjny (ok.50% przypadków SBS), który polegał m.in. na tym, że poziom CO2 w budynku podejrzanym o SBS przekraczał niekiedy 1000ppm, powietrze było źle mieszane i rozprowadzane po budynku; temperatura powietrza i jego wilgotność wahały się między skrajnymi wartościami; system filtracyjny nieskutecznie usuwał zanieczyszczenia powietrza; świeże powietrza było niewłaściwie zasysane (wlot obok wylotu, lub tuż nad ruchliwą ulicą)

• Wiele z wymienionych przyczyn wynikało z niewłaściwie pojętej oszczędności energii (gdy zbyt duża frakcja ciepłego, ale zanieczyszczonego powietrza krążyła w kółko), niekompetentnego ustawienia termostatów latem i zimą, zbyt wczesnego wyłączania i zbyt późnego włączania systemu wentylacyjnego

• Drugą w kolejności przyczyną SBS (wg badań amerykańskich 34% przypadków) były zanieczyszczenia powietrza spowodowane obecnością w nim nadmiernych stężeń:

• Formaldehydu ze sklejek i obić

• Włókien szklanych z izolacji termicznych, par rozpuszczalników organicznych z klejów i farb

• Par rozpuszczalników organicznych, kwasu octowego i amoniaku z maszyn kopiujących i drukujących

• Ozonu z kopiarek

• Używania nadmiernych ilości środków czyszczących

• Niewłaściwego odprowadzania powietrza z barów i kawiarni

• Spalin i paliwa samochodowego roznoszącego się z podziemnych garaży

• Takich oparów jak chlorek benzylu, wydzielany przez wykładziny i wyposażenie z tworzyw sztucznych

• Nadmierną ilość tworzyw, np. budowanie z nich paneli rozdzielających stanowiska pracy

• Elektryzowanie się przedmiotów z tworzyw sztucznych

---