Ce este smogul, ce efecte are smogul asupra mediului și sănătății

Smogul este o problemă serioasă de mediu și unul dintre factorii principali care afectează grav calitatea aerului. Este specific aglomerărilor urbane și zonelor industrializate. Emisiile de gaze rezultate în urma arderilor combustibililor fosili, a derivatelor din petrol, lemnului și a altor noxe industriale, în anumite condiții meteorologice, duc la apariția unui aer dens, cețos, încărcat cu particule lichide și solide. Termenul a fost folosit pentru prima dată în 1905, de Harold Antoine Des Voeux, om de știință britanic, pentru a descrie condițiile atmosferice din mai multe orașe din țara sa, și a devenit popular începând din 1911, după Conferința de la Manchester a Ligii pentru Reducerea Fumului din Marea Britanie, ce reclama prezența acestui aer toxic despre care se afirma că a provocat sute de decese în toamna anului 1909, când orașele mari din Regatul Unit s-au confruntat cu perioade lungi de smog. 

• Ce este smogul și cum se formează

• Cauzele smogului și tipuri de smog

• Smogul fotochimic

• Smog umed și uscat. Smogul londonez și smogul în Asia

• Smog vulcanic

• Smog din incendii de pădure și arderi de vegetație

• Efectele smogului asupra sănătății

• Efectele smogului asupra mediului

• Combaterea smogului

Ce este smogul și cum se formează

De obicei, este o ceață gălbuie sau gri, care persistă în atmosferă, formând un plafon în aer. Smogul este o combinație de fum, emisii de noxe și particule în suspensie (PM), formate din sulfați, nitrați, amoniac, clorură de sodiu, praf de cărbune, praf mineral și apă, care plutesc în aer. Practic, smogul este o combinatie de elemente solide si lichide, organice și anorganice, cu diametre foarte mici, de la 10 microni (≤ PM10) până la 2,5 microni sau chiar mai puțin. Compoziția smogului este variabilă și depinde de cauzele care duc la apariția sa, de presiunea atmosferică și de intensitatea luminii solare. 

 

Sursele de smog sunt gazele de eșapament, arderile de combustibili în centralele electrice pe cărbune, activitatea industrială, arderea lemnului și a materialelor vegetale, dar și evaporarea solvenților, utilizarea îngrășămintelor chimice uscate. La aceste cauze se adaugă praful rezultat din erodarea solului, construcții și activități industriale. Smogul este produs de un set de reacții fotochimice complexe, ce includ compuși organici volatili, oxizi de azot și lumină solară, dar și anumite condiții atmosferice (temperatură, umezeală, presiune atmosferică și absența curenților de aer), care, în final, duc la formarea unei pături cu o concentrație ridicată de ozon la nivelul solului.

 

Cei mai mulți dintre noi asociază ozonul cu aerul curat de la munte. În fapt, ozonul este în egală măsură benefic și extrem de dăunător. Dacă cel care se formează în mod natural în atmosferă (ozonul „bun”) protejează viața de razele ultraviolete (dăunătoare) ale soarelui, ozonul în concentrații crescute, din pătură de aer aflată la câțiva zeci de metri deasupra solului, este extrem de toxic. Acesta apare în urma unor reacții chimice complexe, atunci când gazele precum combinațiile oxizilor de azot reacţionează cu anumiți compuşi organici volatili, lumina solară și temperatura, fiind un catalizator al reacțiilor chimice. 

 

Ozonul este un gaz foarte reactiv, astfel că produce leziuni pulmonare, cutanate și la nivelul ochilor. În plus, dăunează vegetației și degradează materialele (fiind coroziv), are puternic efect de seră și contribuie la schimbările climatice.

 

Compoziția și reacțiile chimice care duc la formarea smogului nu au fost înțelese până în anii 1950. În 1948 au fost disponibile echipamente care să colecteze mostre de aer și să le analizeze și, de fiecare dată, ozonul a fost identificat în concentrație mare în zilele cu aer cețos și dens. Mai mulți chimiști, printre care olandezul Jan Haagen-Smit și americanul Arnold Orville Beckman, au dezvoltat echipamente pentru detectarea smogului, brevetate în 1952, cu scopul „monitorizării calității aerului”. Tot ei au descris și formulele chimice și condițiile atmosferice care duc la apariția smogului. 

 

Este important de spus că smogul apare în timpul perioadelor calde și umede din an, fiind aproape complet absent în perioadele uscate și reci. Schimbările climatice care au făcut ca, la latitudini temperate, iernile să fie mai calde, cu precipitații solide rare, zile cețoase și umezeală atmosferică ridicată, acestea fiind condiții favorabile pentru apariția smogului (inclusiv iarna).  

 

 

Cauzele smogului și tipuri de smog

În funcție de cauze, de condițiile atmosferice și de temperatura mediului, există mai multe tipuri de smog, produs ca urmare a activităților umane. Însă smogul poate să fie și un fenomen natural, urmare a erupțiilor vulcanice și a emisiilor de gaze ale plantelor. Efectele acestora sunt minime și nu au impact asupra mediului, fiind parte a proceselor naturale. 

Smogul fotochimic

Începând cu anii 1940, locuitorii din Los Angeles au observat o ceață maro, care persista în aer în zilele toride și care provoca lăcrimarea ochilor și probleme respiratorii. Deși semăna cu smogul industrial din Anglia, avea o compoziție și un mod de formare diferite, fiind recunoscut oficial ca smog fotochimic. Pentru că a fost analizat în Los Angeles, se mai numește și smog de Los Angeles, tot așa cum smogul industrial mai este numit și smog londonez.

 

Formarea smogului fotochimic implică trei ingrediente primare: oxizi de azot, hidrocarburi gazoase sau praf de cărbune și lumină solară. Oxizii de azot și hidrocarburile sunt produse secundare ale centralelor energetice, care ard combustibili fosili, și ale motoarelor cu ardere internă, care folosesc benzină, motorină, kerosen și gaz lichefiat.

 

Protoxidul de azot și dioxidul de azot se descompun și se combină cu urmele de hidrocarburi, pentru a produce, în cele din urmă, un număr mare de poluanți. Concret, lumina soarelui determină fotodisocierea azotului și oxigenului atmosferic, producând ozon (O3) și atomi de oxigen liberi. Aceștia din urmă reacţionează cu apa, formând radicali hidroxil (OH). Acest radical se combină cu particule atmosferice rezultate din arderi care conțin carbon și produc aldehide. La rândul lor, se oxidează și formează peroxizi aldehidici, factori poluanți cu impact major pentru mediu și sănătate. 

 

Indicatorul pentru monitorizarea smogului este concentrația de ozon din pătura de aer de la suprafața solului. Pe lângă ozon, smogul fotochimic conține o serie de alți poluanți: nitrat de peroxiacetil (PAN), care provoacă iritarea ochilor și a căilor respiratorii, acid azotos (HNO2) și acid azotic (HNO3), cu efecte toxice și iritante respiratorii și care, dizolvate în apă, produc ploi acide. 

 

Smogul fotochimic se poate manifesta sever în regiunile unde circulația aerului este întreruptă de masive muntoase, iar procesul de inversare a straturilor atmosferice este lent sau staționar. Smogul de acest tip se acumulează în timpul zilei, persistă noaptea, iar concentrația noxelor crește zi după zi, până când se realizează procesul de inversare a straturilor de aer. 

 

Smogul fotochimic nu conține neapărat fum și/sau ceață, dar este bogat în noxe și particule de timp PM.

Smog umed și uscat. Smogul londonez și smogul în Asia

Dacă smogul fotochimic apare vara, în zone uscate sau cu umiditate redusă și este un smog uscat, urmare mai ales a emisiilor de gaze rezultate din combustia hidrocarburilor, există și un smog umed, numit, uneori, și smog industrial. 

 

Centralele electrice care funcționează cu hidrocarburi și arderea cărbunelui și a gazelor naturale sunt, de departe, principala sursă de substanțe chimice care provoacă smog industrial. O dovadă: o singură centrală electrică pe cărbune produce peste 7.000 de tone de dioxid de sulf pe an, chiar și cu controlul de ultimă generație al poluării. 

 

Smogul industrial este favorizat de o atmosferă încărcată cu vapori de apă și niveluri ridicate de emisii de sulf, rezultate în mod special din arderea cărbunelui. Particulele de sulf se dizolvă în picături de apă și formează acid sulfuric care se combină cu funinginea și praful de cărbune. Atmosfera capătă o tentă gri, cenusie, aerul este dens, greu respirabil și, evident, toxic. Particulele de ploaie care străbat în cădere astfel de zone sunt acide și depun praful de cărbune pe sol. 

 

Smogul industrial sau umed mai este numit și smog londonez, după episodul dramatic prin care a trecut Londra în 1952. Numit „Marele Smog al Londrei” sau „The Big Smoke”, acesta a generat cea mai gravă criză de poluare a aerului din istoria Europei și a provocat între 8.000 și 12.000 de decese. A fost provocat de emisiile de la arderea cărbunelui, combinate cu o perioadă de vreme caldă și umedă, și a durat între 5 și 9 decembrie. Fenomenul s-a repetat în perioada 12-15 decembrie 1991, provocând decesul a sute de oameni.

 

Smogul de la Londra a fost precedat de smogul Donora, Pennsylvania, SUA, din octombrie 1948. Norii de smog, formați din praf metalic, dioxid de sulf și monoxid de carbon au afectat câteva sute de oameni și alte câteva mii au avut probleme severe de sănătate. În mod similar, Beijingul a suferit o poluare majoră a aerului în 2013, din cauza arderii cărbunelui, care a provocat 366.000 de decese premature, iar astfel de episoade au loc relativ frecvent în China, India, zone industrializate din America de Sus și sudul Africii.

Smog vulcanic

Pentru a fi diferențiat de cel produs de activitățile umane, smogul vulcanic este numit vog. Acesta este, așa cum îi spune și numele, rezultat în urma erupțiilor vulcanice și este un amestec variabil de dioxid de sulf și aerosoli, care sunt în principal acid sulfuric și alți compuși ai sulfului. Aerosolii și alte gaze vulcanice se combină în atmosferă și interacționează chimic cu oxigenul, umiditatea, praful și lumina soarelui. Emisiile de gaze pot duce și la formarea de hidrogen sulfurat. Compoziția exactă a vogului depinde de înălțimea coloanei de emisii a vulcanului. Toate erupțiile vulcanice  pot fi însoțite de evenimente de acest gen. 

 

Este important de remarcat că există diferențe semnificative între smogul vulcanic, ce are o compoziție diferită de smogul industrial, și cel fotochimic, care se disipează mai repede și se manifestă pe arii relativ reduse, iar nivelul gazelor toxice crește într-un interval de timp foarte scurt. 

 

În fiecare an au loc, în medie, între 50 și 70 de erupții vulcanice în întreaga lume, în timpul cărora sunt eliberați vapori de apă (H2O), dioxid de carbon (CO2), dioxid de sulf (SO2), metan (CH4) și altele. Impactul acestor gaze asupra mediului și oamenilor depinde de intensitatea și durata erupției, de apropierea vulcanului de zonele populate, de viteza și direcția vântului.

 

Exemple de vulcani care au afectat negativ oamenii din cauza emisiilor persistente de SO2 includ: Nyiragongo (în RD Congo), Masaya (în Nicaragua), Poas (în Costa Rica) și Miyakejima, Aso și Sakurajima, din Japonia, precum și în zona vulcanică din Hawaii. 

Smog din incendii de pădure și arderi de vegetație

Emisiile de noxe produse prin arderile necontrolate și incendiile provocate de vegetație sunt printre cele mai toxice și pot avea un impact major asupra sănătății oamenilor care trăiesc chiar și la sute de kilometri distanță.

 

În fiecare an, mii de incendii de păduri, pajiști și mlaștini au loc în lume. În Europa, în 2018-2019, peste 205.000 de hectare de teren au ars în Europa și în alte țări din jurul Mării Mediterane, iar cumulat, în ultimii cinci ani, incendiile au distrus peste 1,2 milioane de hectare. Incendiile de vegetație din 2020 au stabilit un record negativ în ceea ce privește totalul emisiilor de carbon în ultimii 18 ani de monitorizare.

 

Incendierea copacilor, a arbuștilor, a ierbii uscate și a altor plante degajează cantități uriașe de fum, funingine și alți poluanți. În cazul incendiilor mari, fumul se poate ridica la mulți kilometri în stratosferă și se poate răspândi în regiuni întregi, provocând poluarea aerului pe distanțe foarte mari față de locul unde erau flăcările. Monitorizările au dovedit că aerul de pe coastă de nord a Mediteranei conținea fum provenit din incendiile din Siberia – o dovadă a faptului că niciun incident provocat de om nu este unul local, de fiecare dată acesta având un impact global asupra mediului. 

 

Arderile de biomasă produc smog care, la nivel global, este responsabil pentru peste 340.000 de decese premature în fiecare an.

 

Cele mai afectate de smogul produs prin arderea vegetației sunt Grecia (zonele Atena și Patras), dar și suprafețele întinse din SUA, Arctica, India, Europa, Vietnam, precum și aerul de deasupra Oceanului Atlantic de Sud.

 

 

Efectele smogului asupra sănătății

Smogul se simte. Are miros înțepător și iute, face aerul greu și dens, neplăcut și greu de respirat și nu este doar inconfortabil, ci reprezintă o amenințare majoră la adresa sănătății. Poluarea aerului este responsabilă pentru milioane de decese anual, iar numărul celor care își pierd viața ca urmare a efectelor poluării crește în fiecare an. 

 

Dacă poluarea naturală, produsă de vulcani și incendiile naturale reprezintă o parte mică a cauzelor care strică aerul, poluarea produsă de om este cea care produce efectele cele mai importante, pentru că, spre deosebire de cea naturală, aceasta aduce în aer cele mai multe elemente ale poluării: ozon la nivelul solului, diferite forme de carbon, oxizi de azot, oxizi de sulf, compuși organici volatili, aromatici policiclici, hidrocarburi și particule fine.

 

Expunerea continuă la aer poluat este asociată cu amplificarea stresului oxidativ și cu o inflamație cronică la nivel celular, cauză principală a bolilor grave, de la cele strict pulmonare până la cele cardiovasculare și canceroase. Agenția Internațională de Cercetare a Cancerului a Organizației Mondiale a Sănătății (OMS) a clasificat poluarea aerului drept factor cu efect cancerigen. Se consideră că boli precum cele cardiovasculare, respiratorii, metabolice (diabetul zaharat, obezitatea), dar și infertilitatea umană, accidentele vasculare cerebrale, bolile neurologice și ale sistemului imunitar au ca factor agravant sau declanșator poluarea atmosferică și noxele din aer.

 

Câteva argumente în plus: 

• incidența cancerului de sân la femeile care locuiesc în zone poluate este cu circa 25% mai mare; 
• cancerele din sfera genitală masculină sunt mai frecvente în zonele urbane; 
• compușii volatili derivați din petrol, care persistă în aer, sunt asociați cu leucemia la copii; 
• s-a stabilit o legătură de cauzalitate între incidența cancerului pulmonar și pulberile de cărbune atmosferic; 
• particulele fine (PM-urile) sunt factor declanșator al afecțiunilor cardiovasculare și al proceselor de calcificare a arterelor; 
• expunerea persoanelor peste 50 de ani, chiar și pe termen scurt, la oxizi de azot poate reprezenta un risc crescut de accident vascular cerebral hemoragic; 
• compușii toxici atmosferici interferează cu metabolismul grăsimilor și cresc sinteza de colesterol rău; 
• variațiile tensiunii arteriale sunt legate de noxele atmosferice; 
• riscul de avort, naștere prematură și feți cu greutate mică la naștere este sensibil mai mare în zonele urbane aglomerate și poluate; 
• incidența bolilor pulmonare cronice (emfizem, astm, boala pulmonară obstructivă cronică, bronșita cronică, inclusiv COVID-19) este cu circa 35% mai ridicată decât în zonele limitrofe sau rurale. 

 

Poluarea aerului afecteaza sanatatea tuturor, dar anumite grupuri pot fi afectate mai mult. Aproape 9 din 10 oameni care locuiesc în zonele urbane din întreaga lume sunt în mod real afectați de calitatea aerului pe care-l respiră, iar asta provoacă și agravează bolile. 

 

În cazul copiilor, lucrurile sunt și mai severe. Studiile derulate pe perioade lungi de timp au probat faptul că poluarea are un impact sever asupra dezvoltării copiilor. Astfel:

 

• nivelurile mai ridicate ale poluării aerului cresc infecțiile respiratorii pe termen scurt, ceea ce duce la mai multe absențe la școală; 
• copiii care fac mai multe sporturi în aer liber și trăiesc în comunități cu ozon ridicat au mai multe șanse de a dezvolta astm, lucru valabil și în cazul celor care locuiesc în apropierea drumurilor aglomerate. 

 

S-a probat faptul că femeile însărcinate care locuiesc în zone poluate aduc pe lume copii cu un risc crescut de a dezvolta probleme cognitive și emoționale, mai târziu în adolescență. Poluarea poate afecta nivelul de inteligență, produce hiperactivitate și alte probleme neurocomportamentale și autism. 

 

Și persoanele peste 50 de ani sunt afectate, prezentând un risc crescut de apariție a bolilor neurodegenerative, de tipul demenței senile și Alzheimer.

Efectele smogului asupra mediului

Poluarea generează un efect în lanț atât asupra sănătății, cât și asupra mediului. Toxicitatea atmosferică afectează mediul înconjurător, care generează un efect suplimentar asupra sănătății omului. 

 

Principalele efecte ale poluării aerului asupra naturii sunt:

 

• scăderea semnificativă a radiației UV, cu impact negativ asupra intensității proceselor de fotosinteză, fapt care inhibă creșterea adecvată a plantelor și produce reducerea cantității de dioxid de carbon absorbite; 
• generează o sensibilitate crescută a culturilor agricole, ceea ce obligă la folosirea unor cantități mai mari de substanțe chimice și îngrășăminte, acestea fiind în sine un factor care alimentează smogul; 
• ploile acide pot afecta calitatea culturilor sau le pot distruge; 
• aceleași ploi acide reduc calitatea solului și afectează rezervele naturale de apă potabilă; gazele care contribuie la formarea smogului au puternic efect de seră, fapt care generează creșterea temperaturilor medii multianuale, cu efect devastator asupra climei, plantelor, animalelor și oamenilor; 
• smogul produce creșterea acidității apelor oceanelor, ceea ce duce la distrugerea planctonului, principala sursă de oxigen a tuturor viețuitoarelor de pe Terra. 

 

 

Combaterea smogului

Toate măsurile care pot duce la combaterea smogului sunt importante, iar aplicarea lor este esențială. Simpla descriere a efectelor acestuia realizează imaginea unui cerc vicios cu efecte dezastruoase asupra oamenilor, mediului și tuturor ființelor. Unele dintre efecte nu mai pot fi reparate, dar altele pot fi oprite sau măcar încetinite. 

 

Pe de o parte, măsurile venite ca politici de stat sunt o cale de urmat și există intenții certe în acest sens, în România și în lume. Pe de altă parte, conștientizarea fiecărui individ, care trebuie să devină conștient de obligațiile pe care le are față de mediu, este o prioritate. 

 

Primul pas esențial este măsurarea constantă a calității aerului (senzor, platformă de monitorizare, forecast, aplicatie pentru telefon pentru vizualizarea calității aerului, API, platformă pentru clienți, widget și widget pentru site), deoarece aceasta oferă date exacte şi predictive privind calitatea aerului, cu scopul de a ajuta la combaterea poluării aerului la nivel global, dar și pentru protejarea oamenilor. Imbunatatirea calitatii aerului în zonele urbane, de departe cele mai afectate, este un proces de durată, iar în acest context, evaluarea continuă și informarea tuturor locuitorilor cu privire la valorile noxelor din aer sunt primordiale. 

 

Soluțiile și strategiile care pot contribui eficient la combaterea poluării atmosferice sunt cunoscute, dar implementarea acestora este dificilă și impune costuri și timp. Energia verde, din surse nepoluante, și reducerea utilizării combustibililor fosili reprezintă pasul vital care poate ameliora semnificativ calitatea aerului. 

 

Fondat în 2016, Airly este un serviciu complet de monitorizare, cu peste 600 de administraţii locale şi oraşe, inclusiv Hong Kong, Jakarta, Oslo, Granada şi companii precum Philips, Virgin, Innogy, PwC, Veolia şi Skanska. În România sunt 200 de senzori de monitorizare a calitatii aerului Airly, amplasați în toată țara, și stații naționale de referință. Senzorii Airly sunt localizați și în zone rezidențiale, oferind o imagine mai fiabilă a aerului pe care îl respiră oamenii într-o anumită zonă.

 

Monitorizarea calității aerului în timp real, prin intermediul aplicatiei și al hartii interactive Airly, reprezintă primul pas concret care oferă o imagine asupra aerului pe care îl respirăm și, totodată, primul pas al strategiei „reparăm aerul”, propuse de Airly.

 

Vrei să afli nivelul de poluare din zona ta? Intră pe harta Airly AICI.

Află mai multe despre Airly AICI.

 

Sursa foto: Shutterstock.com

 

Surse:

https://www.downtoearth.org.in

https://sciencing.com

https://ec.europa.eu

https://www.usgs.gov

https://www.niehs.nih.gov