W tym tygodniu omówię czym dokładnie jest pył zawieszony, jak go dzielimy oraz jakie są jego źródła. A dodatkowo wyjaśnione zostanie skąd są te nazwy PM10 i PM2.5 a nie na przykład PM12 i PM3.25.
Termin „pył zawieszony” określa mieszaninę związków pochodzenia naturalnego oraz antropogenicznego (sztuczne, obce dla środowiska naturalnego), które zawierają substancje organiczne i nieorganiczne w stanie skupienia ciekłym lub stałym tworząc razem aerozol atmosferyczny.
Na źródła naturalne pyłu zawieszonego składają się:
Do źródeł antropogenicznych zaliczyć można:
Pomimo podziału na źródła sztuczne i naturalne należy pamiętać, że wchodzą one we wspólne reakcje, przez co cząstki pochodzące z naturalnych procesów mogą stać się nośnikami antropogenicznych toksyn środowiskowych.Jako, że rozróżnianie pyłu na naturalny i sztuczny w celach monitoringu jakości powietrza na potrzeby ochrony ludności był by dość skomplikowany (już sam proces pomiaru pyłu w zależności od wielkości cząsteczki jest dość skomplikowany tutaj dowiesz się więcej).
Jak zostało wspomniane powyżej z punktu oddziaływania pyłów na organizm człowieka źródła emisji pyłu zawieszonego nie są tak istotne jak rozmiar cząsteczek pyłu, a dokładnie ich średnica. Pył zawieszony jest podzielny na frakcje pyłu PM10, co oznacza cząstki pyłu mniejsze od 10µm oraz pył PM2.5 czyli pył mniejszy od 2.5µm. Oczywiście w powietrzu atmosferycznym są też pyły większe niż 10µm. Do roku 1987 oznaczano całkowitą ilość pyłu w powietrzu (TSP- total suspended particulate), z górnymi rozmiarami do ok. 40µm. Po tym roku wprowadzono miarę PM10 ponieważ cząsteczki większe niż 10µm charakteryzują się szybkim tempem opadania, przez co krótko utrzymują się w powietrzu atmosferycznym. Po roku 1997 dodatkowo wprowadzono wspomnianą miarę PM2.5. Wprowadzenie pomiarów pyłów mniejszych niż 2,5µm wynika z faktu przemian zanieczyszczeń gazowych emitowanych do atmosfery do form stałych oraz z powodu rozdrabniania się większych pyłów w warunkach środowiskowych.
Pyły o rozmiarach w przedziale wielkości od 10µm do 2.5µm (PM10) pochodzą głównie z procesów spalania w paleniskach domowych i pojazdów z silnikiem diesla. W zakresie pyłu PM10 istotnym źródłem są również źródła naturalne, które dostarczają pył w procesach wietrzenia i erozji oraz zdarzenia naturalne takie jak burze pisakowe czy wybuchy wulkanów. Źródła naturalne jak i sztuczne dostarczają do atmosfery cząstki duże, często przekraczające wielkość 10µm, ulegają one jednak rozbiciu w atmosferze. Istotny w tym zakresie jest fakt, że energia potrzebna do rozbicia cząstek pyłu rośnie wraz ze zmniejszeniem się średnicy cząsteczek pyłu. Proces rozbijania cząsteczek jest ograniczony naturalnie i w warunkach środowiskowych przebiega on maksymalnie do średnicy 1µm.
Pył PM2,5 w zdecydowanej większości jest pochodzenia sztucznego, udział składników naturalnych wchodzących w ich pule jest niewielki. W dominującej większości cząstki pyłu poniżej 2,5µm są wytwarzane przez człowieka, a w głównej mierze pochodzą z zanieczyszczeń gazowych tj. tlenków siarki i azotu. Tlenki te po wyemitowaniu do atmosfery ulegają gwałtownym przemianom chemicznym zmieniając w krótkim czasie swoją formę z gazowej do ciekłej tworząc kwaśny aerozol, w dalszych ich przemianach powstają odpowiednio azotany i siarczany (sole). Tak utworzone cząstki, które są estrami soli organicznych oscylują w granicach wielkości od kilku nanometrów do 0.1µm. Jednak w procesach koagulacji i kondensacji przez łączenie się wspomnianych cząstek ze sobą powstają pyły o charakterze wieloskładnikowym. Proces łączenia się nanocząstek pyłów osłabia się wraz ze wzrostem średnicy nowo formującej się cząstki, a ustają z chwilą osiągnięcia wielkości 1µm. Pył zawieszony powstający w atmosferze z zanieczyszczeń gazowych określany jest „pyłem wtórnym”. Z tego względu stężenie pyłu PM2,5 jest miarą określającą (w pewnym stopniu) stopień zanieczyszczenia powietrza zanieczyszczeniami gazowymi, węglowodorami, jonami metali (w tym ciężkich) oraz nanocząsteczkami.
Z punktu widzenia wpływu pyłu zwieszonego na zdrowie ludzi istotna jest jego zdolność do przedostawania się do dróg oddechowych. Pod tym względem zarówno pył PM10 jak PM2,5 taką zdolność posiadają jednak różne jest miejsce ich odziaływania. Pyły mniejsze od 5µm swobodnie przedostają się do dolnych dróg oddechowych więc zarówno w przypadku PM10 jak i PM2,5 mamy do czynienia z frakcją respirabilną. Pyły większe od 5µm oddziałują na struktury górnych dróg oddechowych. Niemniej istotna w jego toksyczności jest kompozycja chemiczna cząstek pyłu.
Doskonałym graficznym odzwierciedleniem wielkości pyłu PM10 i PM2,5 jest zaproponowane zestawienie pyłów zawieszonych z ludzkim włosem oraz ziarnem piasku przez US Environmental Protection Agency (patrz poniżej), co obrazuje możliwość ich swobodnego przedostawania się do dróg oddechowych w czasie oddychania niezależnie od ich wielkości.
