Légszennyezettség az alapoktól
Az elmúlt időszakban a megszokottnál jóval többet hallunk a légszennyezettségről, hiszen a világjárvány miatt bevezetett korlátozásoknak köszönhetően jelentős javulás állt be a légszennyezettség szintjében, melyre ilyen mértékben nem volt példa az elmúlt évtizedekben. De mi is pontosan a légszennyezettség?
A levegőszennyezés a légszennyező anyagoknak oly mértékű kibocsátása, ami meghaladja az úgynevezett kibocsátási határértéket.
A kibocsátási határértékek a világ különböző részein, akár országonként eltérőek. Meghatározásuk nem könnyű, hiszen másképp hat egy adott légszennyező anyag az idősekre, gyermekekre vagy azokra, akiknek eleve van valami egészségügyi problémája (pl. asztma), amit tovább erősíthet a szennyezett levegő.
A légszennyezettség mérése világszerte, így hazánkban is egyre fejlettebb rendszerben működik. Az Országos Légszennyezettségi Mérőhálózat (OLM) oldalán tájékozódhatunk arról, hogy mely automata és manuális hálózaton mely légszennyező anyagokat mérik és az eredmények is mindenki számára elérhetőek. Jól jellemző és viszonylag könnyen mérhető indikátor-anyagokat mérnek, amelyek a nem mért komponensek szintjét is megfelelően jellemzik.
Mérőállomásból sokféle van a megfelelő reprezentálás érdekében: közlekedésileg terhelt terület, ipari zóna, belvárosi lakóövezet, kereskedelmi zóna, kertváros, stb. Az emberek különböző helyeken élnek, ide-oda mozognak, az egészségügyi terhelésük megbecslése csak akkor lehetséges, ha minden jellemző területről vannak adataink.
A légszennyező anyagok nem veszik figyelembe az országhatárokat. Ahogy a légmozgás egyes esetekben megszüntetheti a megrekedt szmogos időjárási helyzetet, úgy a légszennyező anyagokat a kibocsátó országból más országokba is sodorhatja. Az éghajlatváltozás kutatásához vagy akár az időjárás előrejelzéséhez hasonlóan nemzetközi adatcsere szükséges a minél pontosabb eredmények érdekében. A mérések és modellezések során fontos felmérni a légszennyező anyagok forrásának típusát. A forrás lehet helyhez kötött, mint például egy gyár vagy háztartás, vagy mozgó, mint például a gépkocsik.
Jelenleg a világon 10-ből 9 ember szennyezett levegőt lélegzik minden nap, és nagyjából évi 7 millióra tehető a légszennyezés miatti korai halálozások száma, derül ki az Egészségügyi Világszervezet (WHO) statisztikáiból. Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EEA) jelentése szerint Magyarországon évente több mint tízezer idő előtti elhalálozást okoz a légszennyezettség. Meghökkentők ezek az éves összesítések, de a hétköznapi életre levetítve még drámaibb képet kapunk. Budapesten minden felnőtt évente 1005 (azaz naponta csaknem három) cigaretta füstjének megfelelő szennyező anyagot szív be a levegőből.
Légszennyezés és klímaváltozás: van kapcsolódási pont, de nem ugyanaz
A légszennyező anyagokkal kapcsolatban nincs általánosan elfogadott definíció. A közbeszédben gyakran belekeverik a károsanyag kibocsátások közé például az üvegházhatású gázokat (ÜHG) mikor azt mondják, hogy “ne szennyezzük a levegőt”. Ennek oka, hogy az üvegházhatás erősödése esetén a légkörben természetes úton is jelenlévő üvegházhatású gázok mennyiségét növeljük meg emberi tevékenységből származó kibocsátásokkal, tehát ez valóban egyfajta szennyezés a globális felmelegedés negatív externáliáit figyelembe véve. Ehhez hasonlóan a légszennyező anyagok egy részének is van természetes forrása (pl.: vulkanizmus, természetes erdő- és bozóttüzek stb.), azonban ezt a mennyiséget az emberi tevékenységből eredő (antropogén) kibocsátás számottevően megnövelheti.
Az ÜHG-k ésszerű határok között nem okoznak egészségkárosodást, hanem közvetve, a globális felmelegedés következményei miatt veszélyesek. A légszennyező anyagok esetében az egészségre közvetlenül ártalmas anyagokról beszélünk. Ami nehezíti még az elkülönítésüket, hogy egyfelől forrásaik (pl.: gyárak, közlekedés) is sok esetben azonosak, továbbá hogy egyes légszennyező anyagok ÜHG-ként is viselkednek, de az ellenkezője is lehetséges, vagyis a légszennyezettség bizonyos esetekben pont az üvegházhatás ellen dolgozik. A légszennyező anyagokra általában rövidebb légköri tartózkodási idő jellemző, mint az üvegházhatású gázokra, így bár az antropogén tevékenységek során könnyen és gyorsan szennyeződik a levegő, de megfelelő intézkedésekkel jelentősen és belátható időn belül lehetne csökkenteni a szintjüket a légkörben.
A légszennyezettség hatásának vizsgálata az éghajlatváltozásra összetett kérdés. Az, hogy a légszennyező anyagok erősítik vagy gyengítik a globális felmelegedés mértékét, attól függ, hogy melyik légszennyező anyagról beszélünk.
- Egyes szennyezőanyagok, mint például a korom és a felszínközeli ózon erősíti a felmelegedést. Ennek oka, hogy a korom albedója kicsi, ezért hatékonyan nyeli el a sugárzást és melegíti a közvetlen környezetét, valamint befolyásolja az esőzés folyamatát.
- Világosabb felszínre lerakódva (pl.: jég vagy hó) szintén a kis albedója miatt megnöveli az elnyelt sugárzás mennyiségét, ezáltal pedig a hóval-jéggel fedett felszín olvadását is elősegíti.
- A felszín közelében a közlekedésből származó szennyezőanyagok hatására keletkező ózon üvegházhatást fejt ki.
- A repülők égéstermékéből képződő kondenzcsíkok például egyfelől akadályozzák a Földre érkező napsugárzást (hűtő hatás), másfelől üvegházhatást fejtenek ki azáltal, hogy a földfelszínről az űr felé kisugárzott hőt csapdába ejtik (fűtő hatás).
- A szennyezőanyagok bizonyos esetekben elősegítik a felhőképződést a légkörben, ezáltal csökkentve a beérkező napsugárzás mennyiségét. De a kondenzcsíkokhoz hasonlóan a hűtő hatás mellett a fűtő hatás is érvényesülhet, ha a felhőzet miatt nem tud a hosszúhullámú sugárzás távozni a világűrbe.
Az éghajlatváltozással kapcsolatos kutatások során a légszennyező anyagok hatását is figyelembe veszik.
A légszennyező anyagok definíciója tehát inkább az alkalmazási területtől függ. A légszennyező anyagok esetében fontos hangsúlyozni, hogy nem csak kültéren jelentenek fenyegetést. A légszennyezettség városi környezetben a lakásokban is igen jelentős lehet nem megfelelő szellőztetés, hibás háztartási gépek vagy pusztán az utcáról beszivárgó szennyezés miatt. Több kutatás és tesztprojekt bizonyította, hogy a beltéri légszennyezettség a városokban sokszor rosszabb, mint a kültéri.
A különböző méretű és létszámú települések légszennyezettségi szintjének mérése során globálisan esetenként eltérő, hogy mely komponenseket mérik. Az Egészségügyi Világszervezet és az Európai Unió elsődleges és másodlagos légszennyező anyagok vonatkozásában szigorú határértékeket határozott meg.
Elsődleges légszennyező anyagok és azok antropogén forrásai
Elsődleges légszennyezők azok, amelyek közvetlenül kerülnek a légkörbe.
- Szálló por – különböző mérettartományokban mérik. PM10-nek nevezik a 10 mikrométernél kisebb részecskéket, ez magába a foglalja a PM2.5-t (2,5 mikrométernél kisebb részecske) és a PM1-et is. Antropogén forrása többek között a közlekedés, égési és tüzelési folyamatok (fűtés) és különböző ipari eljárások. A PM2.5 kiemelten veszélyes az egészségre, mert annyira apró, hogy bejut a tüdőbe és nehezen vagy egyáltalán nem ürül ki onnan. A szálló por szív- és légzőszervi megbetegedéseket okozhat. A szálló por továbbá csökkenti a látási viszonyokat. Ide tartozik az úgynevezett „black carbon” vagyis korom is melynek forrása többek között a fossszilis tüzelőanyagok és biomassza égetése.
- Nitrogén-oxidok (NOx) – égési folyamatok (járművek motorjának működése, erdőtüzek) során kerülnek a légkörbe. Veszélye többek között abban rejlik, hogy korrodálja a környezetét, például épületeket. Káros hatása van az élőlények tüdejére is. Szintén rossz látási viszonyokhoz vezet és másodlagos szennyezőként is besorolható.
- Kén-oxidok (SOx) – fosszilis tüzelőanyagok égetése során kerülnek a légkörbe. Az egyik legveszélyesebb a kén-dioxid (SO2), ami károsítja a növényi hormonokat, ezáltal a növénynövekedést és terméshozamot. Az emberek számára is veszélyes, mert légzőszervi megbetegedéseket (asztma, hörghurut, tüdőrák stb.) okozhat.
- Szén-monoxid (CO) – származhat az egyes lakásokban nem megfelelően karbantartott fűtőberendezésekből, de a korszerűtlen gépjárművek is jelentős források lehetnek. Már igen kis mennyiségben veszélyes. Az emberi szervezetben a hemoglobinnal (a vérben található vörösvértestben oxigénszállításért felelős fehérje) lép reakcióba, felveszi a szállítandó oxigént, ezáltal oxigénhiányt okozva az agyban, szívben és egyéb szervekben. Ez a folyamat már akkor érzékelhető, ha forgalmas helyen közlekedünk. Ilyenkor hirtelen fáradtság törhet ránk az autóforgalom által termelt CO belélegzése miatt.
- Illékony szerves vegyületek (Volatile organic compounds – VOC) – forrásuk főként oldószerek, festékek, kipufogógáz, kőolaj-finomítás, fafűtés, biomassza égetés. VOC például a benzol, ami ipari oldószer.
- Ammónia (NH3) – antropogén forrása a műtrágya és az állati eredetű hulladék.
Másodlagos szennyezők
Másodlagosnak hívjuk azokat a légszennyező anyagokat, melyek elsődleges légszennyezőkből keletkeznek egymással vagy a légkört alkotó más anyagokkal lejátszódó kémiai reakciók során.
Szmog – más néven füstköd (a ’smoke’ – füst és ’fog’ – köd angol szavak kombinációjából). A légköri szennyezőanyagok felhalmozódása következtében alakul ki, melyre ráerősíthetnek bizonyos időjárási helyzetek. A légszennyező anyagok feldúsulása során a következő meteorológiai változók játszanak fontos szerepet: szél, sugárzás, légköri stabilitás. Ma már nem csak a füstködre használjuk ezt a kifejezést, hanem minden magas légszennyezettségű helyzetre.
- Téli (London- típusú) szmog:
Hideg (–3 – 5 °C), párás, magas légnyomású időjárási helyzetekben alakul ki, főként kén-dioxid, szálló por, korom és kénsavcseppekből áll. Maró hatású füstköd, ami légzőszervi megbetegedéseket okoz, például asztmát. Nevét a többek között Londonban igen gyakori füstködökről kapta, melynek egyik kirívó példája az az 1952 decemberében kialakult szmog, mely több ezer fő halálát követelte az öt napig tartó sűrű köd hatására Londonban. A London-típusú szmogok kialakulása vezetett többek között az egyre szigorúbb levegőminőséggel kapcsolatos szabályozásokhoz nagyvárosainkban. Bár továbbra is a London-típusú szmog vagy füstköd kifejezés van használatban, a korom, ami miatt füstnek hívták és a kén-dioxid már kevésbé jellemző, helyette a nitrogén-oxid koncentráció magas. Legnagyobb forrása a szilárd tüzelés.
A London-típusú szmogra hazai példa az úgynevezett hideg légpárnás helyzet melyet pont az ország elhelyezkedéséből adódó, sok más esetben kedvező medence jelleg erősít. Hideg légpárna esetén a London-típusú szmogra jellemző időjárási helyzetben kialakul a hőmérsékleti inverzió, mely esetén a hőmérséklet a magassággal emelkedik (a megszokott állapotban csökken) és ilyenkor a légkör felszínközeli részében gyakorlatilag nincs vertikális (függőleges) légmozgás, így a szennyező anyagok megrekednek és felhalmozódnak.
- Fotokémiai (Los Angeles- típusú) szmog:
Erős sugárzás esetén, tehát főként nyáron, napos időben, meleg, alacsony páratartalmú, szélcsendes időjárás esetén alakul ki. A London-típusú szmoghoz hasonlóan intenzív autóforgalommal rendelkező nagyvárosokra jellemző. A fotokémiai szmog egyik fő összetevője a felszínközeli ózon, aminek a képződéséhez elsődleges szennyezők jelenléte szükséges: nitrogén-oxid (NOx), szén-monoxid (CO), metán (CH4), illékony szerves vegyületek (VOC). A felsorolt anyagokból fotokémiai reakciók következtében jön létre a felszínközeli (troposzférikus) ózon (O3), aminek feldúsulása a fotokémiai szmog egyik jellemzője. A felszínközeli ózon károsítja a növényzetet (gátolja a fotoszintézist és a gyökérlégzést), emberek számára közvetlenül belélegezve légúti betegségek kialakulását idézheti elő (asztma, köhögés), továbbá elősegíti az allergiás reakciók kialakulását. A fotokémiai szmog jellemzője még más veszélyes anyagok feldúsulása is, például a rendkívül irritáló peroxiacetil-nitráté, mely az egészségügyi panaszok egy részét okozza.
Savas eső – szakirodalomtól függően a savas eső is a másodlagos szennyezők közé tartozik. Bár az esővíz eleve valamilyen szinten savas a légköri szén-dioxid (CO2) beoldódása miatt, antropogén kibocsátás hatására is kialakulhat. A leggyakoribb esetben kén-dioxid (SO2) lép reakcióba a csapadékkal és kémiai folyamatok hatására kénsav (H2SO4) keletkezik, aminek maró hatása van. A kén-dioxid egy része pedig már a légkörben szulfát-aeroszol részecskét képez, ami a csapadékba beoldódva ugyanúgy növeli a csepp savasságát, mint a kén-dioxid. A nitrogén-oxid is reakcióba lép a csapadékkal és salétromsav (HNO3) keletkezik. A kénsav-salétromsav arány a szennyezettségi viszonyoktól függően elég széles tartományban szórhat. A szakirodalom savas eső helyett inkább savas ülepedésről beszél, ami magában foglalja a nedves ülepedést (savas eső) és a száraz ülepedést is. Ez utóbbinál ugyanezek a savas anyagok közvetlenül a légkörből kötődnek meg a felszínen, hatásuk viszont ugyanaz, mint ha a csapadékkal érkeztek volna.
Ebből a rövid leírásból is látszik, hogy bár minden légszennyező anyagnál csak néhány példa került említésre, így is igen hosszú a lista, ami károsan hat ránk és környezetünkre.
A téma kidolgozása során segítségemre volt Haszpra László meteorológus, levegőkémikus, az MTA doktora, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont munkatársa.
