PM zagađenje
Visoke koncentracije PM čestica godinama unazad su osnovni razlog lošeg kvaliteta vazduha u Srbiji. Merenja pokazuju da tokom godine, na svim lokacijama unutar urbanih sredina gde se njihova koncentracija meri, dolazi do prekoračenja graničnih vrednosti. Prekoračenja se dešavaju često ne samo po osnovu jednog od kriterijuma već u mnogim slučajevima po osnovu svih propisanih kriterijuma, a to su prekoračenje dnevnih vrednosti, prekoračenje godišnjih vrednosti i konačno prekoračenje broja dana sa koncentracijama većim od dnevnih graničnih vrednosti. Ova prekoračenja nisu mala već su najčešće nekoliko puta veća od vrednosti koje propisi vide kao prihvatljive. Situacija bi bila još sumornija, ukoliko bi se za granične vrednosti koristile one predložene od Svetske Zdravstvene Organizacije, koje su strožije, a koje ova međunarodna organizacija smatra sigurnim po ljudsko zdravlje.
Vodeći se ovakvim stanjem osnovno pitanje koje se samo po sebi nameće, jeste odakle ove čestice dolaze, i šta treba učiniti da bi se situacija popravila. Iako je pitanje sasvim razumljivo, odgovor na njega je daleko složeniji nego što deluje na prvi pogled. Sve bi bilo daleko jednostavnije ukoliko bi se emitovano zagađenje u prostoru i vremenu ponašalo kao pasivna supstanca. U tom slučaju dovoljno bi bilo pronaći najveće emitere PM čestica i njih “dovesti u red” odgovarajućim rešenjima koja bi omogućila značajno manje emisije ovih polutanata, a samim tim i njihovu manju koncentraciju u vazduhu.
Čitajući godišnje izveštaje o kvalitetu vazduha u Srbiji, a prateći ovu logiku, prosečan čitalac bi jednostavno zaključio da su krivci za prekomerno zagađenje PM česticama individualna ložišta i toplane snage manje od 50 MW. Ovi izvori zagađenja doprinose ukupnoj nacionalnoj emisiji PM čestica sa 57%, kada su u pitanju PM10 čestice, odnosno sa čitavih 77% kada govorimo o PM2.5 česticama. Svi drugi izvori ovih čestica, a to su proizvodnja električne i toplotne energije, industrija, drumski saobraćaj, poljoprivreda itd. uglavnom doprinose ukupnim emisijama PM čestica sa manje od 10%. Ovi brojevi su najverovatnije i razlog zašto se individualna ložišta često ističu kao primarni zagađivači koji najviše doprinose ovom problemu, dok termoelektrane i velika industrijska postrojenja često budu “zaboravljena” u priči o zagađenju.
Karika koja nedostaje
Međutim, emitovani polutanti nisu pasivni u toku vremena, i tu dolazimo da karike koja često nedostaje da bi se problem zagađenja u Srbiji bolje razumeo. Skoro svaka zagađujuća materija koja se emituje u atmosferu tokom vremena prolazi kroz niz fizičkih i hemijskih transformacija. Samim tim nemoguće je govoriti o jednostavnom preslikavanju jedan na jedan između onoga što je emitovano i onoga što je na kraju izmereno.
Za bolje razumevanje problema zagađenja vazduha u Srbiji, transformacija koja je verovatno najznačajnija jeste ona kroz koju prolaze sumporovi i azotni oksidi, a to je transformacija ovih gasova u PM čestice koje su kao što je već podvučeno osnovni problem.
Naime, pošto oksidi azota i sumpora budu emitovani, tokom vremena dolazi do njihove parikulacije, tako da od njih nastanu PM čestice koje će na kraju na mernim stanicama i biti detektovane kao čestice a ne kao gasovi iz kojih su nastale. Ovako nastale čestice se nazivaju sekundarnim česticama, upravo jer nisu emitovane kao čestice, već su u nastale iz emitovanih gasova. Čestice koje su emitovane kao čestice nazivaju se primarnim, međutim na stanicama se meri ukupna koncentracija svih čestica u koju ulaze i primarne i sekundarne.
Dodatna komplikacija u svemu ovome je činjenica da brzina i količina formiranih sekundarnih čestica nije konstantna tokom vremena, već zavisi od vremenskih uslova i opšteg stanja u atmosferi, što bi značilo da količina sekundarnih čestica u vazduhu zavisi od okruženja u koje su gasovi ispušteni, a ne samo od količine ispuštenih gasova. Poznavanjem ovih činjenica, odmah se otvara novo pitanje, a to je ko su najveći emiteri sumporovih i azotnih oksida u Srbiji, odnosno ko su potencijalno najveći kontributori sekundarnih PM čestica, kao i koji je njihov udeo u ukupnom čestičnom zagađenju.
Konsultujući ponovo godišnje izveštaje o kvalitetu vazduha jasno je da su najveći emiteri ovih oksida termoelektrane za proizvodnju električne energije, koje sa 90% doprinose emisijama oksida sumpora, i sa 53% doprinose emisijama azotnih oksida, dok sa druge strane individualna ložišta u emisijama oksida sumpora učestvuju sa 3%, a u emisijama azotnih oksida sa 5%. Dakle, kada govorimo o potencijalnim izvorima sekundarnih PM čestica, slika je prilično različita od one koja važi za primarne čestice.
Nažalost trenutno nemamo dovoljno informacija koje nam mogu pomoći da nedvosmisleno odredimo tačno poreklo sekundarnih čestica kao i njihov udeo u ukupnim izmerenim koncentracijama PM-a, ali neke od informacija koje nam jesu dostupne mogle bi biti od pomoći da koliko toliko bolje razumemo trenutnu situaciju.
Šta znamo o sekundarnim PM česticama
U izveštaju o kvalitetu vazduha u Srbiji za 2018. godinu vrlo stidljivo je prikazana analiza jonskih vrsta PM 2.5 čestica, za samo jednu stanicu, Beograd-Stari Grad, koja jasno ukazuje da su u najvećem procentu pronađeni joni sulfata, i to u vrednosti od 34% i joni nitrata u vrednosti od 26%. Razlog za izradu analiza jonskih vrsta, upravo je mogućnost delimične detekcije porekla PM čestice, i na taj način njihove separacije na primere i sekundarne, s obzirom da čestice bogate sulfatima i nitratima u najvećem broju potiču od gasova oksida sumpora i azotnih oksida, odnosno najveći broj njih je verovatno nastao u procesu partikulacije ovih gasova. Slični rezultati su dobijeni i nezavisnim merenjima i analizama istraživačkih grupa koje su se bavili ovim problemom u Srbiji. U izveštaju za 2019. godinu ova vrsta analize je nažalost izostala.
U izveštaju za 2019., opet veoma stidljivo, izneta je činjenica o indikatoru izloženosti gradskog stanovništva delovanju PM2.5 čestica, za koji je dobijena vrednost od 29 μg/m3. Isti indikator se objavljuje i u statističkim izveštajima Evropske Unije i za poslednju dostupnu 2018. godinu. Zemlja EU sa najvećom vrednošću indikatora je Poljska za koju ovaj indikator iznosi 24.3 μg/m3, dok ostale zemlje koje se nalaze u vrhu liste, Hrvatska, Bugarska, Rumunija, Češka, Slovenija, Mađarska i Slovačka, imaju vrednosti indikatora od 17 do 20 μg/m3. Velika razlika u vrednosti indikatora u Srbiji i navedenim zemljama nedvosmisleno govori koliko je kvalitet vazduha u Srbiji loš, međutim može se postaviti i pitanje šta je razlog ovako velike razlike, i činjenice da su vrednosti indikatora u Srbiji 50% veće nego u većini drugih zemalja bivšeg Istočnog bloka.
Sa jedne strane većina ovih zemalja ima slične klimatske karakteristike, odnosno i u njima stanovništvo ima potrebe za loženjem tokom zime, a sa druge strane u većini njih struja se i dalje dominantno proizvodi iz uglja u termoelektranama, odnosno sve ukupna situacija je relativno slična sa situacijom u Srbiji.
Iz ove perspektive, deluje manje verovatno da su individualna grejna tela i kućni šporeti za kuvanje u Srbiji 50% “lošiji” u odnosu na ove zemlje, dok sa druge strane ono u čemu Srbija jasno odskače u odnosu na ove zemlje jesu potpuno nekontrolisane emisije oksida sumpora i azotnih oksida iz termoelektrana, koje mogu biti upoređene sa ukupnim emisijama ne pojedinačnih zemalja već čitavih grupa zemalja unutar EU.
Tako, bez nametanja čvrstog zaključka, možemo imati dobar osnov za sumnju da “višak” PM čestica u Srbiji u odnosu na navedene zemlje, može lako biti posledica velike produkcije sekundarnih čestica iz gasova termoelektrana i velikih industrijskih postrojenja koja su potpuno neregulisana u našoj zemlji, za razliku od EU. Jedino postrojenje koje ima tehnologiju za odsumporavanje odnosno smanjenje emisija sumporovih oksida, koje je inače neizbežni standard Evropske unije pa čak i u zemljama Istočnog bloka, jeste termoelektrana u Kostolcu, međutim i dalje ostaje pod znakom pitanja rad ovog postrojenja. Na svim ostalim postrojenjima oksidi sumpora se emituju bez ikakve kontrole ili implementirane tehnologije koja bi omogućila da se izvori ovog gasa potencijalno umanje.
Takođe za bolji uvid u produkciju sekundarnih čestica možemo se pozvati i na iskustva nekih drugih zemalja. Detaljnije analize produkcije sekundarnih PM čestica, koje su rađene u zemljama sa hroničnim problemom zagađenja vazduha, kao što je Kina, pokazale su da pri povoljnim vremenskim uslovima, a to su već nadaleko poznate situacije sa temperaturnom inverzijom, niskom oblačnošću, slabim vetrom i visokom relativnom vlagom u vazduhu, produkcija sekundarnog PM-a, ne samo da ima značajan udeo, nego često i dominira u ukupnim koncentracijama PM-ova. Rezultati pokazuju da se njihov udeo u ukupnim koncentracija, pri ovakvim vremenskim uslovima može kretati od 40 pa čak do 70%.
Sa druge strane već je svima dobro poznato da se pri ovakvim vremenskim uslovima u Srbiji beleže rekordno visoke vrednosti koncentracije PM-ova, što samo ukazuje na činjenicu da u najkritičnijim situacijama produkcija sekundarnog PM-a jednostavno ne može biti zanemarena.
Kao još jedan indikator za važnost kontrole emisija sumporovih i azotnih oksida i njihov uticaj na opšti kvalitet vazduha pa i koncentraciju PM čestica, bile one primarne ili sekundarne, mogu nam poslužiti i trendovi emisija različitih polutanata u EU, koja već godinama u nazad ostvaruje jasno merljive rezultate u poboljšanju kvaliteta vazduha. Naime ukoliko se pogledaju izveštaji o kvalitetu vazduha Evropske agencije za životnu sredinu jasno se vidi da su najveća smanjenja u emisijama polutanata ostvarena upravo u slučaju oksida sumpora. Ove emisije su od 2000. smanjene za skoro 80%, a ovako drastičnom smanjenju, na prvom mestu je doprinelo smanjenje u energetskog sektoru. Azotovi oksidi su na trećem mestu po obimu smanjenja emisija u iznosu od približno 45%. Sa druge strane, rezultat u smanjenju emisija primarnih PM čestica je daleko skromniji, i u slučaju individualnih ložišta, koja su deo sektora u koji su još uključene i komercijalne i javne zgrade iznosi tek oko 10%.
Imajući u vidu izvore čestičnog zagađenja u Srbiji jasno je da rešenje ovog problema ne leži u isticanju jednog izvora zagađenja a zanemarivanju drugog. Individualna ložišta su nesumnjivo značajan izvor zagađenja i problem koji zahteva hitno rešenje. Ali to problem zagađenja iz termoelektrana, velikih postrojenja i teške industrije ne čini manjim i ne bi smelo da služi kao izgovor za nečinjenje. A važi i obrnuto. Zagađen vazduh, nažalost, ne razume ove razlike. To je samo vazduh. Da li će biti čist ili zagađen ne zavisi od njega.
Šta nam može pomoći da razvežemo PM čvor?
Konačno da bi razrešili ovu nedoumicu koliko ukupnim koncentracijama PM čestica, doprinose sekundarne a koliko primarne čestice, potrebno je da se unutar ukupne izmerene koncentracije PM-ova napravi što jasnija separacija između njih. Za ovu vrstu analiza postoji nekoliko metodoloških pristupa koji su međusobno komplementarni, ali nažalost u slučaju Srbije ni jedan od njih do sad nije bio konzistentno primenjen, a posebno ne tokom dužeg vremenskog perioda.
Na prvom mestu potrebno je kao redovnu aktivnost, i neizostavni deo godišnjeg izveštavanja o kvalitetu vazduha, nastaviti sa analizama jonskih vrsta, i to na većem broju stanica. Dalje, s obzirom da su sekundarne PM čestice obično značajno manjeg dijametra od 2.5 mikrometra koji je granični dijametar za PM2.5 čestice, na dobro izabranim stanicama nacionalne mreže, treba započeti sa merenjem koncentracije PM1 čestica, odnosno koncentracije čestica čiji je dijametar manji od 1 mikrometra. Dobar deo izmerenih koncentracija PM1 verovatno će biti sekundarne čestice. Konačno transport i transformacija emitovanih polutanata, kao i njihova prognoza nekoliko dana unapred, danas je moguća korišćenjem odgovarajućih numeričkih modela. Grupa ovakvih modela, tzv. ansambl modela, već godinama se operativno koristi za prognozu i praćenje kvaliteta vazduha iznad Evrope, a trenutno je ovaj sistem deo EU Kopernikus programa za praćenje kvaliteta vazduha.
Praćenje kvaliteta vazduha i njegove prognoze samo za teritoriju Srbije korišćenjem ovakvog modela, sigurno bi imalo višestruke koristi, a dobijeni rezultati bi mogli da daju preciznije procene od onih koje trenutno imamo na raspolaganju. Naime, ukoliko bi nacionalna agencija, uvela u svoj rad ovakav jedan model, bolje horizontalno razlaganje modela u odnosu na modele koji se koriste za prostor Evrope, kao i realnije uključivanje nacionalnih izvora zagađenja u unutar njega, pomogli bi nam da u svakom trenutku mnogo bolje razumemo relativne doprinose različitih izvora zagađenja kao i mehanizme transporta i transformacije pojedinih polutanata.
Sve ovo izgleda kao priličan posao, ali ukoliko želimo da iz smoga jednog dana izađemo, boljeg načina od temeljnog razumevanja ovog problema nema.
Vladimir Đurđević, Fizički fakultet