Środowiskowe Seminarium Fizyki Atmosfery

Otaczająca nas atmosfera kształtowana jest nie tylko przez czynniki naturalne, ale w znacznej mierze przez czynniki antropogeniczne. W ostatniej dekadzie XX wieku uwaga uczonych skupiła się na badaniach składu chemicznego aerozoli i przemianach jakim ulegają, strumieniach wymiany na granicy morze-atmosfera i procesach kontrolujących ich transport w atmosferze. Dotychczas dobrze zostały udokumentowane zmiany stężeń gazów cieplarnianych i ich wpływ na ocieplanie klimatu. Obecnie jednym z najważniejszych aspektów chemii atmosfery jest poznanie wpływu aerozoli na zdrowie człowieka i klimat.Studia epidemiologiczne wskazują, że wzrost stężenia masowego PM10 o 10 μg·m-3 prowadzi do wzrostu zachorowalności na choroby układu oddechowego, pokarmowego i krążenia oraz zwiększa ryzyko śmiertelności od 0,5 do 1,5%. W przypadku dłuższego narażenia na ekspozycję wysokimi stężeniami PM10 śmiertelność może wzrosnąć nawet do 5%. Na Pomorzu zachorowalność na wyżej wymienione choroby jest jedną z najwyższych w Polsce. Naukowcy tłumaczą to między innymi zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego aerozolami zawieszonymi w powietrzu, których skład chemiczny w regionie nie został do tej pory rozpoznany.Prawo europejskie (Dyrektywa UE nr. 30/1999) zakłada, że wartość dobowa stężenia PM10 nie powinna być wyższa od 50 μg/m3 i wystąpić więcej niż 35 razy do roku. Nowelizacja ustawy przewiduje obniżenie ilości epizodów wysokich stężeń do 7 dni (Putand et al., 2004). Polska, w której na 75% stacji dochodzi do przekroczeń dobowej normy stężenia PM10, może mieć problem z implementacją wprowadzanych zmian.Wobec powyższych doniesień koniecznym wydaje się określenie składu chemicznego aerozoli i wyznaczenie epizodów wysokich stężeń PM10, a docelowo także PM2,5. W atmosferze nad Gdynią pomiary stężenia PM10 prowadzono w latach 2008-2009. W aerozolach wyznaczono stężenia węgla organicznego (OC), elementarnego (EC) i całkowitego (TC) oraz podstawowych składników jonowych: azotanów, siarczanów i jonów amonowych. W dwuletnim okresie pomiarowym przekroczenia 24 godzinnej wartości dopuszczalnej stężenia PM10 (50 microg*m-3) wystąpiły 24 razy. Na podstawie analizy składu chemicznego aerozoli i panujących warunków meteorologicznych wytypowano 3 rodzaje epizodów wysokich stężeń PM10. Pierwszy z nich związany był z małym udziałem zanieczyszczeń antropogenicznych i największym udziałem składników soli morskiej. Drugi typ epizodów wynikał z nanoszenia nad Gdynię aerozoli o charakterze transgranicznym. Z kierunków południowych (SE-S-SW) nanoszone były wtórne, starzejące się na drodze od źródła aerozole pochodzenia antropogenicznego. Dodatkowo w okresie wiosennym przy adwekcji południowo wschodniej obserwowano wzrost stężenia PM10 na skutek spalania biomasy (pożarów i wypalania traw). Trzeci typ wysokich stężeń PM10 występował przy niskiej sile wiatru, rzędu 1 m·s-1. Dochodziło wówczas do wzrostu stężenia związków azotu i siarki w aerozolach. Był on wynikiem emisji zanieczyszczeń ze źródeł lokalnych, głównie z sektora komunalno-bytowego, terenu portów i bazy przeładunkowej. W trzecim rodzaju epizodów zaznaczył się ponadto intensywny wzrost stężenia węgla elementarnego i pierwotnego węgla organicznego- związków będących markerem zanieczyszczenia powietrza ze źródeł komunikacyjnych.Atmosfera odpowiedzialna jest także za wzbogacanie wód Bałtyku w związki azotu oraz, w mniejszym stopniu, fosforu. Bałtyk jeszcze w XVIII wieku był morzem oligotroficznym. Intensywny wzrost liczby ludności (ponad 85 milionów mieszkańców) i rozwój przemysłu doprowadziły do eutrofizacji tego morza. Dodatkowymi przyczynami jest znaczna ilość dopływających rzek (250) i czterokrotnie większa powierzchnia zlewni niż całego Bałtyku. Wymiana wód jest sporadyczna i zachodzi nawet co 30 lat. Powoduje to, że Bałtyk jest morzem niezwykle wrażliwym na eutrofizację. Z historycznego punktu widzenia największe znaczenie w tej dziedzinie odgrywały powierzchniowe spływy lądowe i rzeczne. Jednak w ostatnich dwóch dekadach coraz więcej uwagi skupia się na transporcie atmosferycznym, zwłaszcza związków azotu do Bałtyku. Wstępnie wiadomo, że z depozycją atmosferyczną wprowadzanych jest do wód Bałtyku do 25% całkowitego ładunku azotu i do 5% fosforu. Resztę stanowią źródła lądowe. W pewnych okresach i warunkach może to prowadzić do podtrzymania produkcji pierwotnej w morzu i wzmagać eutrofizację. Niezbędnym okazało się poznanie rzeczywistego dopływu azotu do morza i określenie, która forma depozycji, mokra czy sucha bardziej efektywnie wzbogaca wody powierzchniowe w ten pierwiastek. Zjawisko może przybierać inny charakter nad otwartym morzem i w strefie przyboju.