Ugrás a tartalomhoz

Környezetegészségtan

Sárváry Attila (2011)

Debreceni Egyetem

3. fejezet - A levegő környezetegészségügyi hatásai

3. fejezet - A levegő környezetegészségügyi hatásai

A levegőszennyezés és hatása az emberi szervezetre

Az atmoszféra felépítése és összetétele

Az atmoszféra Földünket több, mint 100 km vastagságban burkolja. A levegőt alkotó gázkeverék összetétele kb. 80 km magasságig változatlan, ezért ezt a réteget homoszférának nevezzük. A homoszférán belül a hőmérséklet változása szerint a következő rétegeket különböztetjük meg:

  • troposzféra (felhőöv), átlagos vastagsága 12 km (vastagsága az Egyenlítő fölött a legnagyobb – 17 km)

  • tropopauza (felhőket nem tartalmaz, állandó hőmérsékletű), 12-15 km-es magasságban található

  • sztratoszféra (a hőmérséklet a Földtől távolodva emelkedik), 15-50 km-es magasságban található. Alsó rétege az ozonoszféra (az ózon legnagyobb koncentrációban itt található), felső része az ionoszféra

  • mezoszféra, az 50-90 km-es magasságban található réteg

  • a mezoszréra felett a termoszféra (ami kb. a 120 km-es magasságig tart), a felett pedig az exoszféra található

3.1. ábra - A homoszféra tagolódása

A homoszféra tagolódása


Forrás: hu.wikipedia.org

A légköri levegőt gázok, szilárd halmazállapotú részecskék és cseppfolyós anyagok alkotják. A gáz fázis összetétele a következő:

  • nitrogén 78%

  • oxigén 21%

  • argon 0,93%

  • szén-dioxid 0,03%

Az alapgázokon kívül a levegőt szennyező gázok (pl. kén-dioxid, nitrogén-dioxid), vízgőz (0,1-4%) és szilárd halmazállapotú részecskék (por, korom, füst) alkotják.

A levegőszennyezésnek globális és lokális hatásai is vannak. A következő fejezetben a levegőszennyező anyagokat általánosan vizsgáljuk, majd, a levegőszennyezés globális hatásait, az ózonréteg elvékonyodását és a klímaváltozás okait és hatásait ismerjük meg. Végül a legfontosabb környezeti és belső légszennyező anyagok emberi egészségre gyakorolt hatásait ismertetjük.

A levegőszennyezők

A légszennyezés különböző anyagok vagy energiák levegőbe jutása olyan koncentrációban, amely ártalmas az ökológiai rendszerekre, veszélyezteti az élővilágot és az ember egészségét.

A légszennyező anyagok alapvetően kétféle forrásból származhatnak:

  • természetes

    • biológiai folyamatok

    • természeti jelenségek

  • antropogén

    • közlekedés

    • ipar

    • mezőgazdaság

    • lakosság

3.2. ábra - Füst a Sakura-jima vulkánból, Japán

Füst a Sakura-jima vulkánból, Japán


(forrás: UND - Észak Dakotai Egyetem, fotó: Mike Lyvers)

A természetes biológiai folyamatok közé tartozik a szerves anyagok lebomlása, illékony szerves vegyületek (izoprének, terpének) zöld növények általi kibocsátása, a természeti jelenségekhez tartoznak pl. az erdőtüzek, vulkánkitörések, kozmikus por, talajok pora, a levegőbe kerülő spórák, pollenek. A természetes légszennyezők határozzák meg a globális háttérszennyezettséget.

3.3. ábra - Antropgén (ipari) légszennyezés

Antropgén (ipari) légszennyezés

Forrás: www.freefoto.com

Az antropogén légszennyezés az ipari forradalom óta vált számottevővé. Korábban, az 1960-as évekig a városi légszennyezésért az ipar volt felelős, jelenleg azonban  - mivel a gyárakat a városok mellé kitelepítették - a legnagyobb szennyező a közlekedés (kb. 50%). Az ipari tevékenység (a fosszilis tüzelőanyagok elégetése, vegyszerek, oldószerek használata) mintegy 20-30%-kal járul hozzá a szennyezéshez. A mezőgazdaság a hulladékok lerakása és égetése, a lakosság a fűtés, hűtés, főzés, dohányzás és hulladéklerakás, égetés révén járul hozzá a légszennyezéshez.

A szennyező anyagoknak a forrásból a levegőbe való kerülését emissziónak nevezzük. Mértékegysége: g/óra, t/év. A szennyező forrás lehet pontszerű (pl. gyár, erőmű), vonal (pl. úton közlekedő autók, vasút), vagy területi (diffúz) (pl. egy adott területen a családi házak gázkazánjait nem pontszerű forrásnak tekintik, hanem területinek, mert együttesen fejtik ki szennyező hatásukat). A levegőbe került szennyezőanyagok az időjárási és földrajzi viszonyoktól függően különböző távolságra jutnak el a kibocsátás forrásától, közben felhígulnak, illetve – reakcióba lépve a légkörben lévő más gázokkal és a vízgőzzel – átalakulnak, ülepednek (szedimentáció) és kimosódnak a légkörből, ezzel koncentrációjuk jelentősen csökken. Ezt a folyamatot transzmissziónak nevezzük. A szennyezőanyagnak a 1,5-2 m magasságban (belégzési szintben) mérhető koncentrációját imissziónak nevezzük, mértékegysége a :g/m3 (10-6 gramm légszennyező anyag /1 m3 levegő, mg/m3) . 

A légszennyezés jellemzésére használt egyéb mértékegységek:

ppm = (parts per million) 1 mól (6x1023 db) molekula /1 millió mól gáz; egy m3 levegő egy cm3-nyi gázt tartalmaz (0,0001 térfogat%),

ppb = (parts per billion) 1 mól (6x1023 db) molekula /1 milliárd mól gáz.

A légszennyező anyagok csoportosítása

A légszennyező anyagokat kétféleképpen csoportosíthatjuk.

A WHO négy csoportba sorolja azt a 35 szennyezőanyagot, amelyek jelentős szennyezést okoznak az Európai Régióban és befolyásolják az ember egészségét.

3.1. táblázat - A légszennyező anyagok csoportosítása a WHO szerint

Klasszikus Szerves SzervetlenBeltéri
nitrogén-dioxid (NO2 benzol butadién arzén Dohányfüst mesterséges üvegszál
ózon (O3) és egyéb fotokémiai oxidánsok 1,2-dikloroetán diklorometán

azbeszt, fluor

radon
szuszpendált részecske (szálló por - PM) formaldehid policiklikus aromás szénhidrogének (PAHs) higany hidrogén-szulfid  
kén-dioxid (SO2)   kadmium  
  poliklórozott bifenilek (PCBs) Króm mangán  
  poliklórozott dibenzodioxinok és dibenzofuránok (PCDDs/PCDFs) nikkel  ólom  platina vanádium  
  szén-monoxid, sztirén, tetrakloroetilén, toluol, trikloroetilén, vinil-klorid   

Forrás: Air Quality Guidelines for Europe; second edition. WHO, 2000.

A másikszempont szerint a légszennyező anyagokat két csoportba soroljuk:

  • elsődleges

  • másodlagos

Az elsődleges légszennyezők közvetlenül a forrásból jutnak a légkörbe, míg a másodlagos légszennyezők az elsődleges légszennyezőkből keletkeznek az egymással vagy a légkört alkotó más anyaggal lejátszódó kémiai reakciókban.  

Az elsődleges légszennyezők

  • kén-dioxid (SO2)

  • nitrogén-oxidok (NOx)

  • szén-monoxid (CO),

  • az illékony szerves vegyületek (VOC),

  • szálló por (PM).

3.2. táblázat - Az elsődleges légszennyező anyagok legfontosabb forrásai

kéndioxid (SO2) fosszilis tüzelőanyagok égetése (szén, olaj )
Nitrogén-oxidok (NOx) fosszilis tüzelőanyagok magas hőmérsékleten való égetése
Szén.monoxid (CO) fosszilis tüzelőanyagok tökéletlen égése (szén, olaj)
Illékony szerves vegyületek (VOC) gázt vagy üzemanyagot tartalmazó tartályokból, szerves oldószerekből (festékek) párolgással; fosszilis tüzelőanyagok égetése (el nem égett vagy részlegesen elégett VOC-k)
Szálló por (PM) fosszilis tüzelőanyagok és a biomassza égetése


Érdemes tudni!

Az üzemanyagok ólomtartalma

Korábban az üzemanyagok ólomtartalmú adalékot is tartalmaztak. Magyarországon 1999. április 1-jén történt meg az ólmozott benzin kereskedelmi forgalomból való teljes kivonása, ami jelentősen javította a nagyvárosok levegőminőségét.

A fosszilis tüzelőanyagok kéntartalma 1-5% között mozog. A fejlett országokban (így Magyarországon is) a motorbenzinből és gázolajból eltávolítják a kén nagy részét (2005-től Magyarországon kénmentes motorbenzin és max. 10 ppm-et tartalmazó gázolaj kerül forgalomba).

Érdemes tudni!

A kipufogógázok összetétele

A gépjárművek a felhasznált üzemanyag szempontjából benzin és dízelüzemű kategóriába tartoznak. A benzin tökéletes égésekor CO2 és víz keletkezik. A lejátszódó reakciót a következő képlet mutatja be:

C7H13 + 10,25 O2 → 7CO2 + 6,5 H2O

Az égés azonban általában tökéletlenül megy végbe, ennek következtében szén-monoxid (CO), szénhidrogének (CH), nitrogén-oxidok (NO), policiklikus aromás szénhidrogének (PAH-ok), illékony szerves vegyületek (VOC-k) és szálló por jön létre, amelyek megjelennek a kipufogófüstben. A benzin és dízelüzemű járművek kipufogófüstjének összetételét mutatja be a következő ábra.

3.4. ábra - A kipufogógázok átlagos összetétele

A kipufogógázok átlagos összetétele

Mint látható, a benzinüzemű gépjárművek kipufogófüstjében a CO2 mellett inkább CO és vízgőz, míg a dízelüzeműekben O2 és vízgőz a jellemző összetevő. Azt is érdemes tudni, hogy a dízelmotorok szuszpendált részecske kibocsátása sokkal nagyobb (10-szeres) a benzinüzeműekéhez képest. Az International Agency for Research on Cancer (IARC) a dízelüzemű gépjárművek kipufogófüstjét a valószínűleg rákkeltő (2A), míg a benzinüzemű gépjárművek kipufogófüstjét a lehetséges rákkeltő (2B) kategóriába sorolta.

A katalizátorok

A katalizátorok feladata, hogy csökkentsék a gépjárművek károsanyag kibocsátását. A katalizátorok kerámiából készülnek, felületükön katalizátorként palládiumot, platinát és ródiumot tartalmaznak. A palládium és a platina a CO és szénhidrogének szén-dioxiddá, míg a ródium a NOx nitrogénné és oxigénné történő átalakulását katalizálja .

3.5. ábra - eq_13.png

eq_13.png

3.6. ábra - eq_14.png

eq_14.png

3.7. ábra - A katalizátor működése

A katalizátor működése

Forrás: www.ndsmondeo.hu

A másodlagos légszennyezők:

  • nitrogén-dioxid (NO2) jelentős része

  • ózon (O3)

  • peroxi radikálok (pl. peroxi-acetil-nitrát)

  • másodlagos szálló por

A nitrogén-oxidok/ózon rendszer

A nitrogén-oxidok kibocsátása elsősorban (95%-ban) nitrogén-monoxid formájában történik az égetés során. A nitrogén-dioxidnak sokkal jelentősebb a szerepe az ember egészségére, mint a nitrogén-monoxidnak. A nitrogén-monoxid nitrogén-dioxiddá való átalakulásához ózonra van szükség, ami különböző forrásokból rendelkezésre áll, így pl. a sztratoszférából transzport révén juthat ózon a troposzférába. A reakció során kialakuló NO2 a napfény energiájának abszorbeálásával visszaalakulhat NO-vá és mellette oxigénatom keletkezik, ami az oxigénmolekulával reagálva ózont hoz létre.

A három reakció:

3.8. ábra - eq_16.png

eq_16.png

3.9. ábra - eq_17.png

eq_17.png

3.10. ábra - eq_18.png

eq_18.png

A reakció lejátszódásához napfényre és ózonra van szükség, ezért a reakció inkább a városi környezettől távol játszódik le.

A troposzférikus (földközeli) ózon forrásai

Az ózon másodlagos légszennyező, mely három forrásból származik. Az egyik a már említett sztratoszférikus ózon transzportja a troposzférába, ami a föld közeli ózon mennyiségének mintegy felét adja. Az ózon a troposzférában a fent leírt kémiai reakciókban keletkezhet, de csak kis mértékben járul hozzá az földközeli ózon mennyiségéhez, mert ahogy keletkezik a 3. reakcióban, úgy el is használódik az 1-ben.  Más a helyzet, amikor napsütés van és szénhidrogének rendelkezésre állnak. Ekkor a szénhidrogének oxidációjával átmeneti, reaktív ún. peroxi gyökök képződnek, amelyek reakcióba léphetnek a szennyezett területeken jelen lévő NO-al NO2 képezve.

3.11. ábra - eq_19.png

eq_19.png

Így a peroxi radikálok oxidálják a NO-t ózon molekula felhasználása nélkül. Amikor ez a negyedik reakció kiegészíti az első hármat, nagy mennyiségű ózon keletkezik, mialatt peroxi radikálok is képződnek. A reakcióban természetes forrásból származó peroxi radikálok is részt vehetnek (pl. az óceánokból származó metán, szén-monoxid). Mivel mindkettő életideje hosszú, jelentősen hozzájárulnak az ózon keletkezéséhez. A szennyezett levegőjű városokban az antropogén eredetű szénhidrogének nagy mennyisége jellemző. Ahol az NO2 magas koncentrációban van jelen és süt a nap, nagyon gyorsan nagy mennyiségű ózon tud keletkezni (pl. a Los Angeles típusú szmogban). A peroxi radikálok reakcióba lépésével azonban a városokban gyakran a NO2 mennyisége növekszik meg, az ózonkoncentráció viszont alacsonyabb, mint a város környezetében, mert a kibocsátott NO felhasználja a természetből származó ózont.

Légszennyező anyagok kibocsátása az EU-ban

Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (European Environmental Agency – EEA) honlapján (www.eea.europa.eu) sok hasznos információ található a víz, a talajszennyezés és a klímaváltozás mellett a levegőszennyezésről is. Az Európa Tanács 2000-ben hozta létre az Európai Szennyezőanyag-kibocsátási Nyilvántartást (European Pollutant Emission Register - EPER), amely a levegőbe és vízbe történő szennyezőanyag kibocsátással kapcsolatos információkat tartalmazza, amely szintén az Európai Környezetvédelmi Ügynökség  honlapján található meg.

A honlap adatai szerint Európában 1990 óta számos légszennyező anyag kibocsátása jelentősen csökkent (pl. 1990-hez képest 2008-ra a SOx kibocsátás kb. 80%-kal, az NOx kibocsátás 40%-kal, az ammónia kibocsátás 24%-kal csökkent az EU országaiban), így a régió levegőjének minősége javult. Ugyanakkor a szálló por és a levegőben található ózon koncentrációja 1997 óta a kibocsátás visszaesése ellenére sem mutatott jelentős javulást. Európa városi lakosságának jelentős része még mindig olyan városokban él, ahol a levegőszennyezettségi értékek rendszeresen meghaladják az EU emberi egészség védelmét szolgáló levegőminőségi határértékeit.

3.12. ábra - A fő légszennyező anyagok és a nehézfémek kibocsátása (%) az EU27 országaiban

A fő légszennyező anyagok és a nehézfémek kibocsátása (%) az EU27 országaiban

Forrás: European Union emission inventory report 1990-2008. EEA, Copenhagen, Denmark, 2010

Magyarországon Országos Légszennyezetségi Mérőhálózat üzemel, melyeken a klasszikus légszennyező anyagokat (NO2, SO2, O3, PM10) mérik. A budapesti légszennyezettség adatok on-line az Országos Meterológiai Szolgálat honlapján (www.met.hu/omsz.php?almenu_id=atmenv&pid=legszennyezettseg&mpx=0&pri=0) és az Országos Légszennyezettségi Mérőhálózat honlapján (www.kvvm.hu/olm/map.php) érhetők el.

A szmog

Maga a szó egy szóösszetételből származik, a smoke (füst) és a fog (köd) szavakból. Az első légszennyezéssel kapcsolatos intézkedést I. Edward angol király hozta, amikor 1306-ban betiltotta Londonban a széntüzelést. Az első szmogot 1930-ban Belgiumban a Meuse folyó völgyében jegyezték fel, ahol több bánya és ipari létesítmény működött (pl. szénbányák, kohászati üzemek, cementgyár). A 6 napig tartó szmog több száz megbetegedését és 63 halálesetet okozott az ott lakók körében. 1948-ban az USA-ban Donora-ban (Pennsylvánia) történt hasonló esemény, mely 600 megbetegedéssel és kb. 20 többlethalálozással járt.

A szmognak két alapvető fajtáját különböztetjük meg: a London típusú (redukáló) és a Los Angeles típusú (oxidáló) szmogot.

A London típusú szmog fő összetevői a por, korom, CO, SO2. Leggyakrabban decemberben, januárban alakul ki, a kora reggeli órákban, magas páratartalom, 0ºC körüli hőmérséklet és szélcsend mellett, amikor köd keletkezik. Ebben az időjárási környezetben a szennyezőanyagok nagy koncentrációban felhalmozódnak. A korom szolgál redukáló ágensként. Tipikus megnyilvánulása ennek a típusú szmognak az 1952-es Londoni ködkatasztrófa volt.

Az 1952-es Londoni ködkatasztrófa (1952. dec. 1-15.)

December elején magas nyomású légrétegek érkeztek Anglia felé, amelyek száraz, hideg levegőt hoztak. A szél elállt és a Temze völgyében hőmérsékleti inverzió alakult ki, aminek hatására a talaj közelében a hideg levegő csapdába került, míg fölötte melegebb légréteg helyezkedett el. Köd alakult ki, melyben az ipari üzemekből és a lakosság által használt széntüzelésből származó szennyezőanyagok dúsultak fel. A következmény több, mint 4000 többlethalálozás és a későbbiekben kb. 8000 haláleset következett be a légzőrendszeri szövődmények miatt. A tünetek fejfájás, kötőhártyagyulladás, mellkasi fájdalmak, hányás és felsőlégúti fájdalmak voltak. A halálesetek nagy része a szív- és érrendszeri betegségben és a légzőrendszeri betegségben szenvedők és a csecsemők közül került ki.

3.13. ábra - A korom és a kén-dioxid koncentrációjának, valamint a halálozás számának az alakulása a Londoni ködkatasztrófa idején (1952 )

A korom és a kén-dioxid koncentrációjának, valamint a halálozás számának az alakulása a Londoni ködkatasztrófa idején (1952 )

Jelölések: death: halálozás; sulphur-dioxide: kén-dioxid; smoke: korom

Forrás: Wilkins, 1954

A Los Angeles típusú szmog fő alkotói a közlekedési eredetű NOx, CO és a belőlük keletkező másodlagos légszennyezők, a O3, peroxiacetil-nitrát (PAN), hidrogén-peroxid, aldehidek, salétromsav. Keletkezéséhez erős napsugárzásra, gyenge légmozgásra van szükség. Általában olyan városokban alakul ki, ahol nyáron (augusztus, szeptember) nagy a forgalom, a város katlanban fekszik, ezrét megreked a száraz levegő. A szmog a reggeli órákban kezd kialakulni, csúcskoncentrációját délben éri el. A másodlagos légszennyezők a fentebb mar részletezett reakciókban jönnek létre. A fotokémiai szmog erősen irritálja a nyálkahártyát.

(A PAN keletkezése: )

Érdemes tudni!

Határokon átívelő légszennyezés

A szél a levegőszennyezést egy adott helyről képes elszállítani akár más országokba is és így a szennyezés hatásai még a kibocsátás forrásától távol is jól érzékelhetőek. Jó példa erre az úgynevezett "Fekete Háromszög", amely terület a lengyel, német és a cseh határ találkozásánál helyezkedik el. Itt három nagy lignitmező található: Turoszow, Lusatian és az Észak-Cseh mező, összesen hét erőművel, amelyek együttesen 16000 MW áramot termelnek. 1989-ben ez a térség mindössze 32400 km2–en terült el, mégis az európai SO2 kibocsátás 30%-át adta, jelentősen hozzájárulva a savas esők előfordulásához. Ez okozta Európa legnagyobb erdőpusztulását, ami a Szudétákban előfordult. 1981-1987-es időszakban 11000 ha lucfenyő károsodott, amiből 10000 a Nyugat Szudétákban volt. Ugyanekkor, Északnyugat-Csehország területein és Szászországban összesen 15000 ha erdő pusztult ki. A három ország együttműködésének köszönhetően, az 1990-es évek elején belekezdtek egy, a természetes környezetet javító tevékenységbe. 1992-ben 43 egységből álló automata mérőállomás hálózatot alakított ki Lengyelország, Németország és Csehország. A SO2 források kibocsátását az erőművek és a fűtőrendszerek korszerűsítésével sikerült jelentősen korlátozni. A másik tényező, ami hozzájárult a levegőminőség javulásához, az a közép-európai országok gazdasági válsága, és ezzel együtt az ipari termelés csökkenése volt.

(Forrás: Environmental Science Published for Everybody Round the Earth)

A légszennyezés hatása az ember egészségére

A légszennyező anyagok közül részletesen az elsődleges szennyezőanyagok hatásait tárgyaljuk.

Szén-monoxid

Expozíció:

A szén-monoxid színtelen, szagtalan gáz, mely a szénhidrogének tökéletlen égése során keletkezik. A normál háttérkoncentrációja: 0,05-0,12 ppm. Elsődleges forrása a közlekedés. A városi levegőben koncentrációja általában 17 ppm. Olyan zárt terekben azonban (pl. autó, garázs, jégpálya, alagút, lakóház), amelyeknek rossz a szellőzése sokkal magasabb koncentrációt is elérhet (100 ppm). A dohányfüst is nagy mennyiségben tartalmazza.

Élettani hatás:

Erősen mérgező gáz.  Mérgező hatása azzal magyarázható, hogy a vörösvértestek hemoglobinjában található vasatomhoz 200-250-szer erősebben kötődik, mint az oxigén, stabil komplexet képezve vele, amivel megakadályozza az oxigén kötődését és transzportját. A CO-hemoglobin komplexet karboxi-hemoglobinnak (CO-Hb) nevezzük. A CO-Hb vérben mért mennyiségével monitorozható a szén-monoxid expozíció. A szén-monoxid az izomsejtek mioglobinjához, a citokróm P450-hez és a citokróm oxidázhoz is képes kötődni. Mivel a hipoxiára a szívizom és az idegrendszer a legérzékenyebb, ezért az ezekhez a szervekhez kötődő tünetek dominálnak CO expozíció esetén.

Akut hatások: fejfájás, szédülés, émelygés, a látás- és hallásképesség csökkenése.

CO koncentráció:

200 ppm (0,02 %)  Enyhe fejfájás, fáradtság, szédülés, hányinger 2-3 óra alatt.

400 ppm (0,04%)  Homloktáji fejfájás,1-2 órán belül, az élet veszélyeztetése 3 óra elteltével.

800 ppm (0,08%)  Hányinger, szédülés, eszméletvesztés 2 óra elteltével, 2-3 órán belül halál. 

1600 ppm (0,16%)  Fejfájás, szédülés, hányinger 20 percen belül, halál 1 órán belül.

3200 ppm (0,32%)  Fejfájás, szédülés, hányinger 5-10 percen belül, halál 15-20 percen belül.  

Krónikus hatások: a szívizmot ellátó koszorúserek keringését csökkenti, szűkíti a koszorúsereket, növeli az angina és a szívinfarktus kockázatát a koronáriás szívbetegségben szenvedő betegeknél. A terhes nőknél növeli a magzat perinatális halálozását és a születési súly csökkenését eredményezi.

Kén-dioxid

Expozíció:

A fosszilis tüzelőanyagok (kőolaj, szén) elégetése során keletkezik (közlekedés, ipar), azonban – ahogy fentebb már említettük – az utóbbi időben folyamatosan csökken a koncentrációja a fejlett országok városi levegőjében (átlag: 0,007 - 0,021 ppm), ami az üzemanyagok kénmentesítésének köszönhető. Ipari tevékenység során is keletkezhet pl. műtrágyagyártás, alumíniumipar, acélgyártás.

Élettani hatásai:

A kén-dioxid vizes közegben salétromossavat alkot (SO2 + H2O → H2SO3). Ez a folyamat a nyálkahártyákon játszódik le, a keletkező sav izgatja a nyálkahártyákat. A vérbe jutva a hemoglobinnal szulf-hemoglobint képez, ezzel gátolja az oxigénszállítást.

Akut hatások:

A tüdőkapacitás csökkenését, a légutak ellenállásának növekedését, fokozott váladékképződést és köhögést okoz. A tüdőbetegek (asthmások) és a gyerekek különösen érzékenyebbek.

Krónikus hatás:

Krónikus expozíciója légúti betegséget okozhat (pl. bronchitis). Néhány tanulmány szerint növeli az összmortalitást, a kardiovaszkuláris és a légzőrendszeri mortalitást, növeli a kórházi felvételek számát, különösen a krónikus obstruktív tüdőbetegségben (COPD) szenvedők esetén, bár a kén-dioxid hatását nehéz elkülöníteni más légszennyező anyagok hatásától.

Hatás az ökoszisztémára: A kén-dioxidból és kén-trioxidból képződő salétromossav és salétromsav a savas esők fő alkotórészei, amelyek a növényeket károsítják, pusztulásukat okozhatják.

Nitrogén-dioxid

Expozíció:

A nitrogén-dioxid nagyon reakcióképes, erősen oxidáló tulajdonságú gáz. Mennyisége a városi levegőben tág határok között változik (20 - 90 µg/m3), mert a természetes háttérmennyisége is nagyon változó (0,4 – 9,4 µg/m3). Belső terekben koncentrációja a 200 µg/m3 átlagos értéket, a csúcskoncentrációja a 230-2055 µg/m3 értéket is eléri.

Élettani hatás:

A nedves légúti nyálkahártyához kötődve salétromos- ill. salétromsavvá alakul, és helyileg károsítja a szöveteket. Felszívódva a véráramba jut, ahol a hemoglobint methemoglobinná oxidálja, így az nem képes az oxigént szállítani. A tüdő szerkezetének (emphysema szerű elváltozások) és bizonyos metabolikus folyamatoknak (lipid és antioxidáns rendszer) a megváltozását okozza.

Akut hatások:

A tüdőfunkciók csökkenése figyelhető meg a krónikus légzőrendszeri betegségben (elsősorban az asztmások, COPD-ben) szenvedők körében, bár az adatok ellentmondásosak. A nitrogén-dioxid azonban a bronchusok reaktivitását fokozza és  a légzőrendszerben gyulladást okoz. A metabolikus folyamatok elsősorban akut expozíció hatására változnak meg. Nagy koncentrációban kötő- és nyálkahártya izgalmat, köhögési, hányási ingert, fejfájást, szédülést okoz, ezek a tünetek azonban átlagos városi koncentrációnál nem jelentkeznek.

Krónikus hatások:

Nagy koncentrációjú krónikus expozíció állatkísérletekben a tüdő szerkezetének, metabolizmusának változását és a baktériumok, vírusok elleni védelem csökkenését okozták. Humán megfigyelések a gyermekeknél a légzőrendszeri betegségek gyakoriságának növekedését mutatták ki. Növeli a légzőrendszeri és a szívbetegek kórházi felvételét, fokozza az asztmások tüneteit.

Hatás az ökoszisztémára: A nitrogén-dioxidból és nitrogén-trioxidból képződő kénessav és kénsav a savas esők alkotórészei, amelyek károsítják a növényeket.

Ózon

Expozíció:

Az ózon keletkezését az előző fejezetben részletesen tárgyaltuk. A háttérmennyisége 0,02 – 0,035 ppm között változik, ami elsősorban antropogén eredetű. Európában a maximális koncentrációja az urbanizált régiókban 0,18 ppm-et, a vidéki területeken a 0,15 ppm-et is meghaladhatja.

Élettani hatás: Hatásai erősen oxidáló tulajdonságából erednek. Rövid idejű expozíció hatására a légutak diffúz gyulladása alakul ki. A gyulladásos markerek szisztémásan is megjelennek. Az ózon csökkenti a tüdő védekezőképességét (csökkenti a mukociliáris clearance-t, a makrofágok és a keringő lymphociták aktivitását). Krónikus expozíciója strukturális változásokat okoz (nyáktermelés növekszik, bronchusok szűkülnek, alveoláris fibrózis alakul ki).

Akut hatások:

Egészséges egyének esetén is irritálja a szemet, az orr- és toroknyálkahártyát, köhögést és fejfájást okoz, csökkenti a tüdőkapacitást. Növeli a tüdő válaszkészségét egészséges és asztmás egyénekben. Kardiovaszkuláris hatásai: csökkenti a szívfrekvencia variabilitást és szívbetegeknél növeli a pitvarfibrilláció kialakulásának esélyét (az eredmények megerősítésére további vizsgálatok szükségesek). Növekszik a légzőrendszeri problémák (COPD, asztma) miatti kórházi felvételek száma és rontja az asztmások tüneteit. Növeli a légzőrendszeri betegségek miatti és az összmortalitást.

Krónikus hatások:

Növeli a tüdő baktériumok iránti fogékonyságát, gyulladást és morfológiai elváltozásokat okoz (elsősorban a terminális bronchiolusokban) a tüdőben. Különösen érzékenyek az asztmások, tüdő- és szívbetegek és az idős emberek.

Illékony szerves vegyületek

Formaldehid

Az illékony szerves vegyületek közül csak egy képviselőjüket a formaldehidet tárgyaljuk, amely mind a külső, mind a belső légszennyezésben szerepet játszik.

Expozíció:

A formaldehid a belső terekben nagyságrendekkel nagyobb koncentrációt ér el, mint a külső környezetben. A dohányfüstben különösen magas koncentrációban van jelen (60 – 130 mg/m3)

Élettani hatása: A nyálkahártya felszínéhez kötődik, roncsolja a fehérjéket.

Akut hatások:

Irritálja a szemet, az orr és garat nyálkahártyáját, köhögést, hányást és nehézlégzést, a tüdőben ödémát, tüdőgyulladást, végül halált okoz a koncentráció növekedésével.

Krónikus hatások:

Genotoxikus hatású, valószínűleg humán rákkeltő (az International Agency for Research on Cancer – Nemzetközi Rákkutató Ügynökség a 2A kategóriába sorolja). Erre több humán megfigyelés utal. Nasopharingeális (orr és garat) és sinonasalis (orrüregi) daganatot okozhat.

Szuszpendált részecske - szálló por (particulate matter - PM)

A szálló por tulajdonképpen egy aeroszol. Az aeroszolok kisméretű szilárd vagy folyadékrészecskék, amelyek a levegőben szuszpendált formában vannak jelen.

Az aeroszolok fő típusai:

  • por: szilárd magot tartalmazó aeroszolrészecske (ülepedő por, szálló por, szuszpendált részecske)

  • füst: égetésből származó szilárd és folyadék fázisú anyagokat tartalmazó aeroszol (szilárd fázisú komponense a hamu)

A szuszpendált részecskék keletkezésük szerint lehetnek elsődleges és másodlagos légszennyezők. Átmérőjük alapján négy kategóriát különböztetünk meg, ami meghatározza az emberi egészségre kifejtett hatásukat is.

3.3. táblázat - A szuszpendált részecskék csoportosítása átmérő szerint

ÁtmérőBejutás a légzőrendszerbe
>100 µm a felső légutakban kiszűrődnek, ezért számottevő egészségkárosító hatásuk nincs
2,5 – 10 µm (PM2,5-10) – durva részecske lejutnak az alsó légutakba
<2,5 (PM2,5) - finom részecske lejutnak az alsó légutakba, az alveolusokba
<0,1 (PM0,1) - ultrafinom részecske lejutnak az alsó légutakba, az alveolusokba

A durva részecskék elsősorban a nagyobb részecskékből fizikai behatásra keletkeznek (útkopás, por, bányászat, a pollenek, baktérium részecskék is ide tartoznak). A finom partikulumok gázokból keletkeznek (kondenzációval és koagulációval), illetve égetésnél is keletkezhetnek (pl. diesel autók kipufogófüstjében).

Expozíció

A szuszpendált részecskék mérésére használt legelterjedtebb indikátor a 10 µm átmérőnél kisebb részecskék mennyiségi meghatározása (PM10). A különböző földrészek városaiban a PM10 értéke széles határok között változik (15-220 µg/m3). Az európai, észak-amerikai városokban értéke alacsonyabb, a legmagasabb koncentrációkat az ázsiai városokban mérték. Ázsiában a természetes háttérmennyisége is magasabb ezeknek a partikulumoknak (sivatagi por, erdőtüzek). A kínai városokban különösen magas a szuszpendált részecskekoncentráció, ami elsősorban a szén és biomassza elégetéséből, a közlekedésből, illetve a széntüzelésből felszabaduló SO2-ből másodlagosan keletkező partikulumokból származik. Megjegyzendő, hogy a fejlődő országokban a PM, mint belső téri légszennyező sokkal jelentősebb a külsőnél. A PM2,5 jobb indikátora lenne a szuszpendált részecskék egészségre gyakorolt hatásának, de csak kevés helyen mérik.

Bár a WHO a PM10-re és PM2,5-re meghatározott határértéket, hangsúlyozza, hogy nincs olyan alacsony koncentrációja, ami ne jelentene kockázatot az egészségre, ezért arra kell törekedni, hogy minél inkább csökkentsük a mennyiségét.

Élettani hatás

A hatásukat az eredeti összetételük, vízoldékonyságuk, átmérőjük, a felületükön megkötött anyagok határozzák meg. A kis átmérőjű, de hosszú, tűszerű részecskék felületükön különböző anyagokat, így pl. nehézfémeket is meg tudnak kötni, ami növeli toxicitásukat.

Tüdő:

  • gyulladásos reakciót váltanak ki (gyulladásos mediátorok termelése növekszik)

  • a légzőszervi betegségben szenvedők (COPD, asztma) tüneteinek rosszabbodása

  • növekszik a légzőszervi betegségben szenvedők (COPD, asztma) kórházi felvételeinek száma és mortalitása (COPD)

  • a tüdő védekezőképességének csökkenése jellemző (pl. baktériumok okozta fertőzéssel szemben)

  • genotoxikusak, karcinogének – légzőrendszeri daganatok

Szív- és érrendszer:

  • növekszik a trombózis kialakulásának veszélye

  • gyakoribb az akut miokardiális infarktus és a stroke

  • endothel és vaszkuláris diszfunkció

  • krónikus expozíció fokozhatja az ateroszklerózist

  • a szív- és érrendszeri betegségek miatti kórházi felvételek számának növekedése

  • növekszik a szív- és érrendszeri betegségek miatti halálozás

Általános hatások:

  • szisztémás gyulladás

  • diabetes mellitusban szenvedők kórházi felvétele és mortalitása növekszik   

Belső téri légszennyezők

A WHO 2005-ös adatai szerint a világ lakosságának több, mint 50%-a használ a főzéshez és a fűtéshez szilárd tüzelőanyagot (fát, szenet, mezőgazdasági hulladékot, állati trágyát) sokszor kémény nélküli helyiségekben, ami belső téri légszennyezéshez vezet. A légszennyező anyagok beltéri koncentrációja a többszöröse lehet a kültérinek, pl. a szuszpendált részecskék esetén 100-szoros a különbség. A WHO becslése szerint a belső téri légszennyezés a 8. legfontosabb rizikófaktor és a globális betegségteher 2,7%-ért felelős, ami a külső légszennyezés hatásának az 5-szöröse. Évente – a legtöbben a fejlődő országokban - mintegy 1,6 millió ember hal meg a belső téri légszennyezés miatt, különösen a nők és a gyermekek veszélyeztetettek, akik a legtöbb időt töltik a lakóépületekben.

A belső téri légszennyezők forrásai:

  • a szilárd tüzelőanyagok elégetése,

  • dohányzás,

  • a bútorzat,

  • az építmények anyagaiból származó partikulumok,

  • a külső légszennyezők,

  • a levegőztető és légkondicionáló berendezések nem megfelelő működtetése  

A legfontosabb belső téri légszennyező anyagok a szuszpendált részecskék (PM10), a CO, NOx, SO2, PAH-ok, aldehidek, VOC-k, peszticidek, azbeszt, ólom, radon. A fejlett országokban a dohányfüst mellett az NOx, a természetes eredetű radongáz és a bútorokból származó VOC-k fordulnak elő leggyakrabban.

3.14. ábra - Beltéri légszennyezők

Beltéri légszennyezők

Forrás: www.freefoto.com, fotó: Ian Britton

A belső téri légszennyezők egészségi hatásai

Erős kapcsolat van:

  • az 5 éven aluli gyermekek alsó légúti fertőzései (pl. tüdőgyulladás),

  • a 30 évnél idősebb felnőttek krónikus légzőrendszeri betegségei (pl. COPD),

  • a 30 évnél idősebb felnőttek tüdőrákja (csak a széntüzelés estén)

és a belső téri (elsősorban a szilárd tüzelőanyagok elégetéséből származó) légszennyezők között.

Kapcsolatot találtak az asztmával, a TBC-vel, a szürkehályoggal is. Lehetséges, hogy van kapcsolat a belső téri légszennyezők és a szövődményes terhességi kimenetel (koraszülés, alacsony születési súly), az ischaemiás szívbetegség és a nasopharyngealis és laryngeális (gége) daganatok között is.

A levegőszennyezés csökkentésére hozott intézkedések az EU-ban

Mivel a levegőszennyezés esetében az országhatárok nem jelentenek akadályt, a probléma megoldására nemzetközi összefogásra van szükség. Az Egyesült Nemzetek Egyezményét a Nagy távolságra jutó, országhatárokon átterjedő levegőszennyezésről (Convention on Long range Transboundary Air Pollution [LRTAP]) 1979-ben 51 ország írta alá. Ez az Egyezmény szolgál a levegőszennyezés elleni nemzetközi küzdelem alapjául.

Ezzel egyidőben az EU szintén kidolgozott olyan irányelveket, amelyek az egyes tagállamok összkibocsátásának korlátozására irányultak és jogilag kötelező határértékeket szabtak meg. Ezt az EU „Nemzeti kibocsátási határértékekről szóló irányelve” (National Emissions Ceiling Directive [NECD]) tartalmazza. Az irányelv négy légszennyező anyag tekintetében szab meg felső határértéket: kén-dioxid (SO2), nitrogén-oxidok (NOx), illékony (nem metán) szerves vegyületek (NMVOCs) és ammónia (NH3). A tagállamoknak ezeket a határértékeket 2010-re kellett elérniük.

Az EEA véleménye szerint további kibocsátásmérséklésre van szükség ahhoz, hogy megfelelő védelmet lehessen biztosítani a környezet és az egészség szempontjából. Egy, a legfrissebb NECD-adatokat vizsgáló EEA-elemzés szerint várhatóan 27 EU tagállamból 15 tagállam nem fogja teljesíteni a négy közül legalább az egyik határértéket; 13 tagállam pedig nem fogja elérni a 2 nitrogéntartalmú szennyezőanyagra (NO és NH3) vonatkozó határértékeket.

A NECD mintájára a levegőminőségi irányelvek is határ- és célértékeket tartalmaznak a fő légszennyező anyagok tekintetében. A legújabb, „Tisztább levegőt Európának” (Cleaner Air For Europe [CAFE]) irányelvet 2008. áprilisában fogadták el. Ebben első alkalommal határoztak meg jogilag kötelező határértékeket a PM2,5- (finom részecskék) koncentrációjára, amely határértékeket 2015-re kell elérni. Az Európai Bizottság ugyanakkor ellenőrzi, hogy mely országok nem teljesítették a korábban meghatározott határértékeket, és amennyiben ezen országok nem dolgoznak ki megfelelő intézkedéseket teljesítményük javítására, a Bizottság jogsértési eljárást indít ellenük.

A levegőminőséggel kapcsolatos magyarországi jogszabályok a Vidékfejlesztési Minisztérium honlapjának jogszabályok pontja alatt (http://www.vkszi.hu/almenu.php?id=583) érhetőek el.