Smog niebezpieczny także w ciepłe dni. Jak powstaje i jak się przed nim chronić?

Sine powietrze to postrach polskich miast. Według europejskich rankingów Rybnik, Jastrzębie-Zdrój i aglomeracja katowicka należą do pierwszej dziesiątki obszarów o największej śmiertelności spowodowanej zanieczyszczeniem powietrza. Spośród 400 tys. Europejczyków umierających rocznie przez smog, aż 46 tys. to Polacy. Jego pojawianie się wiąże się też z ogromnymi kosztami gospodarczymi. Według wyliczeń Deloitte, Polska płaci za smog ponad 111 mld zł rocznie. 

Polska należy do krajów najbardziej dotkniętych zanieczyszczeniem powietrza. Zajmujemy niechlubne, 12 miejsce w światowym rankingu państw o najwyższych poziomach zanieczyszczeń. To jednak problem globalny. Według ONZ, każdego roku na świecie z powodu zanieczyszczonego powietrza umiera 7 mln ludzi. Czym jednak jest smog, jakie są jego skutki dla naszego zdrowia i, co najważniejsze, czy można z nim walczyć? 

Smog to rodzaj zanieczyszczenia powietrza (nie jedyny rodzaj), którego bezpośrednim rezultatem jest to, że ogranicza widoczność. Wygląda, jak brudna, sina mgła. To właśnie od mgły pochodzi jego nazwa - słowo "smog" to połączenie angielskich słów "smoke" i "fog", czyli "dym" i "mgła". Jako pierwszy nazwał tak gryzące, spowijające miasta opary, brytyjski naukowiec Harold Antoine Des Voeux, który w 1911 r. w raporcie dla Konferencji Ligi Dymnej Wielkiej Brytanii opisał ponad tysiąc zgonów jesienią 1909 r. w Glasgow i Edynburgu. Doszło do nich na skutek zanieczyszczenia powietrza. 

Wówczas smog był problemem wyłącznie terenów, na których zgromadzonych było wiele zakładów przemysłowych spalających węgiel. Dziś jest powszechny we wszystkich większych miastach. 

Wyróżnia się dwa różne rodzaje smogu: siarkowy i fotochemiczny. Smog siarkowy, zwany także "smogiem londyńskim", jest wynikiem wysokiego stężenia tlenków siarki w powietrzu i jest spowodowany stosowaniem paliw kopalnych, w szczególności węgla. Smog londyński to mieszanina różnych pyłów, wzbogacona tlenkami siarki, azotu czy węgla, ale także sadzą. Ten rodzaj smogu jest potęgowany przez wilgoć i pojawia się najczęściej od listopada do stycznia.

Obecnie większość smogu to smog fotochemiczny, znany również jako "smog  Los Angeles". Występuje najczęściej na obszarach miejskich, w których jest dużo samochodów. Do jego powstania nie potrzeba dymu ani mgły. Ten rodzaj smogu ma swoje źródło w tlenkach azotu i oparach węglowodorów emitowanych przez pojazdy i inne źródła, które następnie ulegają reakcjom fotochemicznym w niższych warstwach atmosfery. 

W wyniku tych reakcji powstaje między innymi ozon. Ten gaz, jeśli znajdzie się wysoko w atmosferze, broni nas przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Tuż przy ziemi jest jednak toksyczny. Powstaje w wyniku reakcji tlenków azotu z oparami węglowodorów w obecności światła słonecznego. W tej samej reakcji powstaje również szkodliwy dwutlenek azotu. 

Powstały smog powoduje zabarwienie atmosfery, zmniejszenie widoczności, uszkodzenie roślin, podrażnienie oczu i niewydolność oddechową. Stężenia ozonu na poziomie powierzchni są uważane za niezdrowe, jeśli przekraczają 70 części na miliard przez osiem godzin lub dłużej. Takie warunki są dość powszechne na obszarach miejskich narażonych na smog fotochemiczny.

Zanieczyszczenia tworzące smog pochodzą z wielu źródeł, takich jak spaliny samochodowe, elektrownie, fabryki i wiele produktów konsumenckich, w tym farby, lakiery do włosów, rozpuszczalniki chemiczne i produkty z tworzywa piankowego, takie jak jednorazowe kubki. W typowych obszarach miejskich co najmniej połowa prekursorów smogu pochodzi z samochodów, autobusów, ciężarówek i łodzi. Źródłem smogu mogą być nawet samochodowe opony, które ścierają się podczas jazdy co prowadzi do wytworzenia niewidocznych gołym okiem cząsteczek unoszących się w powietrzu. 

Wzrost poziomu smogu wiąże się z dużym natężeniem ruchu samochodowego, wysokimi temperaturami, nasłonecznieniem i bezwietrzną pogodą. Smog fotochemiczny może pojawić się szybciej i być bardziej dotkliwy w upalny, słoneczny dzień. Kiedy dochodzi do inwersji temperatury (to znaczy, gdy ciepłe powietrze pozostaje blisko ziemi, a nie wznosi się), a wiatr jest spokojny, smog może pozostawać uwięziony nad miastem przez kilka dni. Niesiony wiatrem może dotknąć także obszary oddalone od źródeł szkodliwych emisji. To tak zwany smog napływowy.  

Do opisywania stężenia zanieczyszczeń w powietrzu często wykorzystuje się terminy PM2,5 i PM10. 

Cząsteczki PM2,5 to unoszące się w atmosferze drobiny zanieczyszczeń o średnicy nie przekraczającej średnicy 2,5 mikrometra. Są najbardziej niebezpieczne, bo przy tak małych rozmiarach mogą wnikać bezpośrednio do ludzkiego krwioobiegu. WHO ustaliło, że zawartość pyłu zawieszonego PM2,5 w powietrzu nie powinna w ciągu doby przekraczać 25 mikrogramów na metr sześcienny. Roczna norma to 10 mikrogramów. 

PM10 to mieszanina większych cząsteczek, których średnica nie przekracza jednak 10 mikrometrów. W jej skład wchodzą szkodliwe, rakotwórcze związki takie jak dioksyny, benzopireny czy furany. Norma WHO określa, że stężenie tego pyłu nie powinno przekraczać w ciągu doby 50, a w ciągu roku 20 mikrogramów na metr sześcienny. 

Szkodliwy wpływ smogu na nasze zdrowie był znany co najmniej od drugiej połowy XIX w., ale dopiero w połowie XX w. zdano sobie sprawę ze skali problemu. 

Punktem zwrotnym był 1952 r. Na początku grudnia tego roku, wyjątkowo niekorzystny zbieg zjawisk meteorologicznych sprawił, że Londyn na cztery dni spowiła chmura żółtawego smogu tak gęsta, że miasto w zasadzie zamarło. Stanęła kolej, lotniska, zamarł ruch uliczny. W niektórych częściach Londynu widoczność była tak zła, że przechodnie nie widzieli własnych stóp. Odwołano koncerty i przedstawienia, bo publiczność w teatrach nie widziała aktorów na scenie. W ciągu 4 dni zmarło 4 tys. Londyńczyków. W kolejnych tygodniach zdrowotne konsekwencje zanieczyszczenia doprowadziły do śmierci kolejnych 8 tys. 

Zanieczyszczone powietrze wpływa na nasze zdrowie na wiele sposobów i ma bardzo długotrwałe efekty. Narażenie na smog wpływa na rozwój alergii i astmy. Naukowcy z krakowskiego Collegium Medicum udowodnili w tym roku, że intensyfikuje też objawy istniejących alergii, może też sam wywoływać efekty alergiczne u osób, które wcześniej nie były na nic uczulone. Zanieczyszczenie powietrza obniża odporność organizmu, wywołuje choroby układu krążenia, stymuluje rozwój nowotworów i wywołuje niebezpieczną niewydolność oddechową. Ma też związek z rozwojem choroby Alzheimera i defektami genetycznymi u noworodków. 

Smog wpływa na nas także pośrednio, na przykład przez jedzenie roślin czy mięsa zwierząt hodowanych w miejscach o wysokich poziomach zanieczyszczenia. Dostając się do jelit, smog zabija bakterie niezbędne dla naszego procesu trawienia. 

Na efekty działania smogu szczególnie narażony jest każdy, kto angażuje się w forsowną aktywność na świeżym powietrzu - od biegania po pracę fizyczną. Aktywność fizyczna powoduje, że ludzie oddychają szybciej i głębiej, przez co płuca wciągają więcej ozonu i innych zanieczyszczeń. Na jego działanie najbardziej narażone są cztery grupy ludzi: 

Dzieci: są najbardziej narażone na kontakt ze smogiem, ponieważ spędzają dużo czasu na świeżym powietrzu.

Dorośli aktywni na świeżym powietrzu: zdrowe osoby w każdym wieku, które ćwiczą lub pracują na świeżym powietrzu, są uważane za bardziej narażone na smog.

Osoby z chorobami układu oddechowego: osoby cierpiące na astmę lub inne przewlekłe choroby układu oddechowego są bardziej wrażliwe i podatne na działanie ozonu. Zwykle będą doświadczać niekorzystnych skutków wcześniej i przy niższych poziomach narażenia niż osoby mniej wrażliwe.

Osoby z ponadstandardową podatnością na ozon: niektórzy zdrowi ludzie są bardziej wrażliwi na zanieczyszczenia zawarte w smogu niż inni ludzie i mogą odczuwać bardziej niekorzystne skutki zdrowotne.

Sam wiek nie jest czynnikiem ryzyka, ale osoby starsze częściej cierpią na choroby układu oddechowego, co zwiększa zagrożenie ze strony zanieczyszczonego powietrza. 

Smog często widać gołym okiem. Wysokie stężenie tlenków azotu często nadaje powietrzu brązowy odcień. Większość miast miast mierzy obecnie stężenie zanieczyszczeń w powietrzu i publikuje te dane publicznie - poziomy zanieczyszczenia są podawane zarówno przez radio czy telewizję, jak i za pośrednictwem stron internetowych i aplikacji mobilnych. 

Gdy z pomiarów wynika, że w atmosferze występuje niebezpieczne stężenie smogu zaleca się, by dzieci, seniorzy, osoby pracujące lub ćwiczące na świeżym powietrzu oraz osoby z cukrzycą, chorobami serca lub płuc zachowywały wyjątkową ostrożność. Zalecenia obejmują m.in.:

Wielki Smog, który w 1952 roku dotknął Londyn, stał się katalizatorem do wprowadzenia pierwszych przepisów, które miały doprowadzić do poprawy stanu powietrza w stolicy Wielkiej Brytanii. Przyjęta 4 lata później ustawa o czystym powietrzu zakazała palenia węglem i wprowadziła system grantów, który pomógł Londyńczykom wymienić węglowe piece na ogrzewanie gazowe czy elektryczne. Miasto zostało jeszcze raz, w 1962 r. dotknięte silnym smogiem, ale nigdy już nie powtórzył się kryzys na skalę 1952 roku. 

Od tej pory wiele krajów wprowadziło podobne przepisy, zawierające ograniczenia tego, jakie emisje mogą być wypuszczane do atmosfery przez fabryki, domowe piece czy pojazdy. Całkowita eliminacja zanieczyszczeń powietrza byłaby możliwa jedynie przy całkowitym wyeliminowaniu jego źródeł, są jednak sposoby na zdecydowane ich ograniczenie. Każdy z nas może podjąć działania wpływające na jakość powietrza. 

Związki smogu z globalnym ociepleniem są złożone. Z jednej strony, powstanie smogu jest skutkiem tych samych działań, które powodują globalne ocieplenie - czyli spalania paliw kopalnych. Z drugiej - cząsteczki sadzy, ograniczające dostęp światła słonecznego do powierzchni Ziemi, mogą wpływać na lokalny spadek temperatur w krótkich okresach czasu. 

W dłuższej perspektywie jednak ta sama sadza jest jednym z najważniejszych czynników przyczyniających się do ocieplania planety. Z nowych badań wynika, że sadza przyczynia się do globalnego ocieplenia w około dwa razy większym stopniu niż wcześniej szacowano, nawet przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu z 2007 roku.

"Byliśmy zaskoczeni jej potencjalnym wpływem na klimat" - powiedziała Sarah Doherty, badaczka atmosfery z Uniwersytetu Waszyngtońskiego i jedna z czterech głównych autorów koordynujących.

Ta sama sadza, która w atmosferze ogranicza dostęp światła do powierzchni Ziemi osadza się bowiem na różnych powierzchniach, sprawiając że stają się ciemniejsze. A ciemniejsze powierzchnie pochłaniają więcej promieniowania i nagrzewają się bardziej, niż jasne. Szczególnie wyraźny jest efekt, jaki smog wywiera na północy Ziemi. Sadza osiada na śniegu i lodzie, przyspieszając jego topnienie. 

Cząsteczki sadzy wpływają też na proces tworzenia się chmur, które mogą mieć wpływ na ocieplanie bądź ochładzanie klimatu zależnie od tego, na jakiej wysokości powstają. To jednak efekt krótkotrwały, bo w przeciwieństwie do dwutlenku węgla, który pozostaje w atmosferze przez 100 lat, sadza pozostaje w atmosferze tylko przez kilka dni. Jej wpływ na topnienie śniegu i lodu jest jednak o wiele bardziej długotrwały.