Zimsko vrijeme i zagađenje vazduha

Saša Dunović | 30 Okt. 2020

Kategorije: Vazduh |

Već je postalo uobičajeno da su stanovnici svih većih gradova u Bosni i Hercegovini izloženi vazduhu lošijeg kvaliteta u toku zimskih mjeseci. Da bi se ova pojava mogla bolje razumjeti  neophodno je detaljnije sagledati sljedeće činjenice: atmosferske pojave, sezonsko doba i kvalitet vazduha. Mnogo je razloga koji dovode do pogoršanja kvaliteta vazduha u toku zimskih mjeseci a tekst u nastavku objašnjava šta uzrokuje ove promjene.

Sezonsko doba i temperaturne inverzije

Povremeno, tokom zimskih mjeseci, pojavljuju se periodi u kojima je koncentracija lebdećih čestica prečnika manjeg od 2,5 mikrometara (PM_2,5) veća od uobičajene. Ovo su uglavnom pojave koje su regionalnog karaktera, ali u pojedinim slučajevima mogu biti karakteristične samo za jedno, veoma ograničeno, geografsko područje. Ove pojave su uzrokovane kombinacijom veoma kompleksnih meteoroloških uslova, prirodnih faktora i emisija uzrokovanih ljudskim aktivnostima.

Jedan od meteoroloških uslova, koji se najčešće okrivljuje za loš kvalitet vazduha u toku zimskih mjeseci je temperaturna inverzija. Temperaturna inverzija nastaje kada temperatura vazduha raste sa visinom a pravilo je da opada jer se vazduh zagrijava od tla a ne od Sunca. Ova pojava nastaje iz razloga što atmosfera uglavnom propušta kratkotalasno sunčevo zračenje koje zagrijava površinu Zemlje ali apsorbuje zemljino dugotalasno zračenje koje zagrijava vazduh. To znači da je vazduh topliji u prizemnim slojevima atmosfera i zbog toga se kreće ka većim visinama. Usljed ovog vertikalnog kretanja vazduha, zagađenja koja se emituju u vazduh na površini bivaju transprtovana na veće visine i razrijeđena u većoj količni vazduha.

Tokom temperaturne inverzije, topao, rjeđi vazduh nalazi se iznad hladnijeg i gušćeg, prizemnog sloja vazduha. Kada se ovo dogodi, vertikalno miješanje vazduha biva ograničeno samo do određene visine. Često postoji veoma jasna granica između slojeva hladnog i toplog vazduha, tako da se i vertikalno miješanje vazduha u donjem, hladnijem, sloju vazduha dešava samo do ove granice i svo emitovano zagađenje biva zarobljeno u prizemnom sloju vazduha.

Uticaj topografije na nastanak polutanata u Los Anđelesu
Kretanje vazduha. Atmosferske pojave. Kruženje prirodnih komponenti vazduha.Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 

Više je razloga koji dovode do temperaturne inverzije (npr. jako izračivanje toplote iz tla prilikom mirnih, noći, pogotovu kada je vedro, spuštanje vazduha u anticiklonu, ili obrazovanje "jezera hladnog vazduha" u dolinama, kotlinama itd.). Temperaturne inverzije se dešavaju i u ljetnom periodu, ali značajno češće u zimskom jer snježni pokrivač noću može da stvori snažne temperaturne inverzije hladeći prizemni vazduh. Snažnije temperaturne inverzije karakterišu se nižom granicom između hladnijeg i toplijeg vazuha a samim time i nižom granicom vertikalnog miješanja vazduha. Kada se ovo dogodi, manje je vazduha u prizemnom sloju u kojem se zagađenje može miješati i ovo je jedan od glavnih razloga zašto koncentracije PM_2,5 čestica ali i drugih zagađenja rastu u noćnom periodu iako u ovom periodu nema dodatnih emisija u vazduh. 

Temperaturne inverzije i povećane koncetracije zagađenja u zimskom periodu su karakteristične za gradove locirane u dolinama i kotlinama, okružene brdima i planinama, kao što je Sarajevo jer i predmetna topografija omogućava da zagađenje bude lakše zarobljeno tako što onemogućava vjetru da iznese zagađenje iz tih gradova.

Tokom sunčanih dana, površina se zagrijava, temperatura prizemnog vazduha raste iznad temperature gornjeg sloja vazduha i temperurna inverzija se poništava. Ova pojava uklanja i granicu vertikalnog miješanja vazduham i obezbjeđuje dodatne količne vazduha za disperziju zagađenja iz prizemnog sloja, što dovodi i do smanjenja koncentracija zagađenja u ovom sloju vazduha.

Kvalitet vazduha

Zagađenje vazduha je mješavina čestica i gasova koja može dostići štetne koncentracije. Efekti zagađenja mogu dovesti do povećanja rizika od oboljevanja stanovništva i do povećanja prosječnih temeratura vazduha. Čađ, dim, polen, isparljiva organska jedinjenja, oksidi azota, sumpor dioksid i ugljen dioksid samo su neki od primjera najčešćih zagađenja koja su prisutna u vazduha.

Mnogo je razlličitih izvora emisija zagađenja u vazduh – od sagrijevanja biomase preko foslnih goriva pa do emisija azota iz zemljišta. Zimi, većina PM_2,5 čestica u vazduhu su nitrati. U zimskom periodu ove čestice se najčešće formiraju u toku temperaturnih inverzija u nižim slojevima atmosfere – od već prisutnih zagađenja vazduha azotnim oksidima (NOx). 

Automobili i druga transportna sredstva proizvode skoro polovinu emitovanog NOx. Termoelektrane proizvode oko 40% NOx emisija. Ostalih 10% NOx emisija dolazi iz industrije i prirodnih procesa, kao što su munje i šumski požari. Ukoliko se fokusiramo samo na automobile i druga transportna sredstva, koja proizvode skoro polovinu emitovanog NOx, možemo prepoznati i glavne krivce, a to su dizel motori sa unutrašnjim sagorijevanjem. Dizel motori emituju začajno više azotnih oksida u vazduh od benzinskih motora zbog toga što sagorijevaju gorivo na višim temperaturama i višim pritiscima a koji pogoduju stvaranju azotnih oksida. Pored azotnih oksida, dizel motori stvaraju i značajno više čvrstih čestica koje se emituju u vazduh. 

Ukoliko uzmemo u obzir da na putevima Bosne i Hercegovine više od 70% vozila koristi dizel kao pogonsko gorivo, možemo očekivati i veće koncetracije azotnih oksida u vazduha. Moderna vozila, koja koriste dizel kao pogonsko gorivo opremljena su selektivnim katalitičkim uređajima (katalizatorima) koji umanjuju količinu azotnih oksida emitovanih u vazduh. Međutim, ovi uređaji su skupi i nisu ugrađivani u jeftinija i starija vozila (kakvih je opet većina u Bosni i Hercegovini jer je više od 60% registrovanih vozila u Bosni i Hercegovini starije od 18 godina a više od 85% voznog parka starije je od 13 godina). 

Pored emisija zagađenja u vazduh iz transportnog sektora, BiH se suočava i sa velikom količinom emisija iz velikih postrojenja za sagorijevanje. Ukupne emisije svih velikih postrojenja za sagorijevanje u BiH u 2014. godini iznosile su oko 273.577 tona SO₂, oko 20.511 tona NOx i oko 6.616 tona čvrstih čestica ¹.

Uzimajući u obzir količine azotnih oksida i čvrstih čestica koje se u BiH svakog dana emituju u vazduh  i činjenicu da ovo zagađenje biva zarobljeno u periodima temperaturnih inverzija u prizemnim slojevima atmosfere i po nekoliko dana, ne treba nikoga da iznađuje činjenica da u zimskom periodu imamo dane sa izuzetno povišenim koncentracijama zagađenja u vazduhu. 

Da situacija bude i gora u zimskom periodu, u toku snježnih padavina, snježne pahulje se ponekad formiraju oko čestica azotnog zagađenja u vazduhu. Ova pojava dovodi do pročišćavanja vazduha, ali istovremeno isto to zagađenje ostaje zarobljeno u snježnom pokrivaču koji kasnije, prilikom topljenja, ovo zagađenje ponovno oslobađa nazad u vazduh. Količina azota koja se oslobodi prilikom topljenja snijega nije dovoljno detaljno istražena, ali ipak postoji dovoljno dokaza postojanja ove pojave. Tako oslobođeni azot može regovati sa drugim jedinjenjima u vazduhu, formirati nitrite, koji formiraju  PM_2,5. 

Izučavanje korealicije zimskih atmosferskih pojava i zagađenosti vazduha je kompleksno i rezultati su ponekada teško predvidivi. Međutim, evidentno je da u danima sa stabilnom vazdušnom masom i temperaturnim invezijama koje mogu da traju i po nekoliko dana mogu biti registrovane povećane koncentracije PM_2,5.