Kvaliteta zraka

Čisti zrak izvorna je potreba sviju nas. Naše zdravlje, okoliš, pa i naše gospodarstvo ovisi o njemu. Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije svake godine 7 milijuna ljudi globalno prerano umire zbog izloženosti prekomjernom onečišćenju. Zdravstveno najugroženija područja su zemlje Jugoistočne Azije i Zapadnog Pacifika, ali niti jedna zemlja ili regija nije pošteđena. Procjenjuje se da na području Europe oko 400 000 ljudi godišnje umire prijevremeno zbog onečišćenja zraka.

Učinci i posljedice onečišćenja zraka u okolišu

Onečišćenje zraka ne poznaje granice, atmosfera je jedna jedina za sve nas. Zbog toga tvari koje ne čine sastav čistoga zraka, a u nju se ispuste, dožive mnogobrojne kemijske transformacije, prenose se na velike udaljenosti, talože u okolišu i nanose štetu prirodnim ekosustavima, poljoprivrednim kulturama i usjevima kao i materijalnim dobrima, kulturnim i povijesnim spomenicima i građevinama (slika 1.).

Slika 1. Utjecaj onečišćenja zraka na kulturne spomenike i propadanje fasada zgrada u gradovima.

Hranidbeni lanci slatkovodnih i morskih (oceanskih) ekosustava izloženi su akumulaciji kancerogenih ugljikovodika i toksičnih teških metala koji procesima taloženja iz atmosfere dospijevaju u okoliš. Dušikovi i sumporovi spojevi doprinose zakiseljavanju okoliša i eutrofikaciji te smanjuju učinkovitost proizvodnje poljoprivrednih kultura i prinosa. Izloženost prizemnom ozonu nanosi neposredne, vidljive štete vegetaciji i usjevima, kao i štete koje na staničnoj razini doprinose slabljenju otpornosti biljaka, smanjenom rastu i prinosima (slika 2.).

Slika 2. Štete na biljkama koje nastaju zbog izloženosti ozonu: u prirodnom šumskom staništu (lijevo) i u kontroliranom eksperimentu (desno)

Hranidbeni lanci slatkovodnih i morskih (oceanskih) ekosustava izloženi su akumulaciji kancerogenih ugljikovodika i toksičnih teških metala koji procesima taloženja iz atmosfere dospijevaju u okoliš. Dušikovi i sumporovi spojevi doprinose zakiseljavanju okoliša i eutrofikaciji te smanjuju učinkovitost proizvodnje poljoprivrednih kultura i prinosa. Izloženost prizemnom ozonu nanosi neposredne, vidljive štete vegetaciji i usjevima, kao i štete koje na staničnoj razini doprinose slabljenju otpornosti biljaka, smanjenom rastu i prinosima. Zbog atmosferskog onečišćenja u mnogim područjima ugrožena je bioraznolikost i omogućeno širenje invazivnih monokultura i korova (slika 3.).

Slika 3. Gubitak bioraznolikosti uslijed kombiniranih utjecaja eutrofikacije i zakiseljavanja okoliša

Učinke onečišćenja zraka na zdravlje ljudi sustavno prati Svjetska zdravstvena organizacija kroz mnogobrojne programe i epidemiološke studije. Na slici 4. prikazani su najčešći simptomi učinka visokih koncentracija prizemnog ozona na pojedine organe i tjelesne funkcije čovjeka.

Nepovoljnim zdravstvenim utjecajima uslijed onečišćenja zraka najviše su izloženi osobito osjetljivi dijelovi populacije: djeca, trudnice i starije osobe, osobito ljeti kada su koncentracije prizemnog ozona značajno povišene.

Slični nepovoljni utjecaji zabilježeni su i pri povišenim koncentracijama lebdećih čestica, što je najčešća pojava u hladnom dijelu godine kada su zbog pojačanog grijanja i utjecaja ispušnih plinova i čestica iz prometa koncentracije lebdećih čestica značajno povišene.

Slika 4. Utjecaj ozona na zdravlje ljudi

Ljudske aktivnosti i onečišćenje zraka

Kruženje i utjecaj onečišćujućih tvari u okolišu te povezanost emisija polutanata iz pojedinih sektora gospodarstva s učincima na okoliš i glavnim receptorima prikazani su na slici 5.

Slika 5. Povezanost emisija onečišćujućih tvari u atmosferu i utjecaja na lokalnoj, regionalnoj i skali daljinskog, prekograničnog prijenosa onečišćujućih tvari

Kvaliteta zraka nekoga područja ovisi o mnogobrojnim čimbenicima: geografskom položaju, općim i lokalnim meteorološkim te klimatskim uvjetima, godišnjem dobu, orografiji, tipu područja (kontinent, obalno područje) blizini i gustoći izvora emisije onečišćujućih tvari, gustoći cestovnog, pomorskog ili zračnog prometa, itd. Različiti uvjeti određuju i prostornu dimenziju rasprostiranja i taloženja onečišćenja. Tako se i tipični problemi okoliša povezuju s određenim skalama prijenosa i taloženja onečišćenja (tablica 1.)

Iz tablice 1.  se vidi da je najveći broj identificiranih problema u okolišu povezan s regionalnim i kontinentalnim prijenosom onečišćenja, ali i s lokalnim te regionalnim prijenosom. Drugim riječima, procesi lokalnoga karaktera prenose se na regionalnu i kontinentalnu skalu prijenosa što ukazuje na nužnost povezivanja znanja i donošenja političkih odluka kroz instrumente međunarodne suradnje (znanstvena suradnja, međunarodni dogovori, konvencije i protokoli) kojima se regulira praćenje kvalitete zraka i stanja okoliša, donošenje mjera za smanjivanje emisija onečišćujućih tvari u atmosferu i njihovo provođenje.

Na slici 6. u nastavku prikazani su slučajevi prijenosa onečišćenja iz dviju termoelektrana (Zagreb i Rijeka)  i rafinerije nafte (Urinj). U slučaju EL-TO Zagreb, u ranim jutarnjim satima, u zimskom dijelu godine i pri meteorološkim uvjetima stabilnog vremena, perjanica plinova se gotovo u neraspršenom stanju rasprostirala na visini od oko 1000 m iznad tla pod utjecajem jugozapadnog strujanja, na taj način sudjelujući u prekograničnom prijenosu onečišćenja toga izvora s lokalne na regionalnu i kontinentalnu skalu.

Tablica 1. Povezanost prostornih skala problema u okolišu i atmosferskog prijenosa onečišćujućih tvari

Na sličan način se u ljetnom periodu godine prijenos onečišćenja u Riječkom zaljevu odvija pod utjecajem obalne cirkulacije: u jutarnjim satima strujanje s kopna prema moru prenosi onečišćenje u dubinu Kvarnerskog zaljeva, dok u poslijepodnevnim satima sa zakretanjem strujanja prema kopnu – dolazi do prijenosa onečišćenja prema kopnu, naseljima uz obalu i Gorskom kotaru. Na taj način dolazi do kruženja onečišćujućih tvari unutar područja samoga Kvarnerskog zaljeva, kemijskih transformacija i stvaranja fotokemijskog smoga. Uz povišene koncentracije prizemnog ozona i gustog prometa stvaraju se nepovoljni uvjeti onečišćenja u cijelome području. Ovo kruženje onečišćenja i/ili prijenos na velike udaljenosti u velikoj mjeri ovise o meteorološkim uvjetima i samoj aktivnosti izvora koji oslobađaju polutante u atmosferu.

Kako bismo mogli pratiti u kojoj će mjeri razine onečišćujućih tvari utjecati na okoliš i ljudsko zdravlje u Republici Hrvatskoj, kao i u drugim zemljama Europe i svijeta, provodi se sustavni monitoring kvalitete zraka. Glavni ciljevi monitoringa je praćenje razina onečišćenja u naseljenim područjima kao i u ruralnim sredinama kako bi se osigurali preduvjeti za ostvarivanje politike zaštite zraka od prekomjernog onečišćenja i donošenje odgovarajućih mjera zaštite, kako zdravlja ljudi tako i sastavnica okoliša.

Slika 6. Primjeri slučajeva prijenosa onečišćenja iz visokih izvora onečišćenja s lokalne skale na velike udaljenosti

Praćenje onečišćenja zraka na području Republike Hrvatske

U razdoblju 2017. – 2021. provodi se modernizacija i razvoj sustava za praćenje kvalitete zraka u svrhu ostvarivanja strateških ciljeva Republike Hrvatske u području zaštite zraka i okoliša, a projektom AIRQ osiguravaju se sredstva Kohezijskog fonda za proširenje i unapređenje Državne mreže za trajno praćenje kvalitete zraka i cjelokupne infrastrukture koja je potrebna za provođenje ove aktivnosti.

Mjerenja kvalitete zraka obuhvatit će zakonom propisane onečišćujuće tvari, a u skladu s Programom mjerenja razine onečišćenosti zraka u državnoj mreži za trajno praćenje kvalitete zraka (NN 73/2016) i Pravilnikom o praćenju kvalitete zraka (NN 3/2013 i 79/2017), a s ciljem postizavanja uvjeta propisanih Uredbom o razinama onečišćujućih tvari u zraku (NN 117/2012).

Mjerna mreža za praćenje onečišćujućih tvari u zraku obuhvaća postaje u gradovima i naseljima kontinentalnog i priobalnog područja Hrvatske u ruralnim područjima i nacionalnim parkovima i parkovima prirode, a prostorni raspored postaja prikazan je na slici 7.

Slika 7. Postaje u državnoj mreži za trajno praćenje kvalitete zraka prema programu modernizacije AIRQ

Slika 8. Praćenje taloženja onečišćujućih tvari na području RH (mreža postaja DHMZ, lijevo), praćenje koncentracija prizemnog ozona na postajama Državne mreže i mreže postaja DHMZ-a (lijevo) te mjerenja i analize teških metala u oborini kao i postojanih organskih spojeva u zraku, oborini i lebdećim česticama prema programu mjerenja u Državnoj mreži za trajno praćenje kvalitete zraka (desno, NN 73/2016) nakon provedenog programa modernizacije kroz projekt AIRQ.

Onečišćenje zraka oborinom i taloženje na području Republike Hrvatske

Praćenje koncentracija plinovitih komponenti onečišćenja i lebdećih čestica na području Hrvatske osigurava se kroz mjerenja u Državnoj mreži za trajno praćenje kvalitete zraka (slike 7. i 8.) kao i kroz sustave mjerenja uspostavljene u županijama, gradovima i naseljima. Za upravljanje sustavom mjerenja i modeliranja na državnoj razini odgovoran je Državni hidrometeorološki zavod, dok se mjerenja u županijama i gradovima provode pod nadzorom županijskih i gradskih uprava.

Osim praćenja plinovitih komponenti kvalitete zraka i lebdećih čestica u mreži postaja Državnog hidrometeorološkog zavoda prate se i parametri kvalitete oborine (kiselost oborine, iona sulfata, nitrati i amonija u oborini) i taloženje tih spojeva koji doprinose zakiseljavanju i eutrofikaciji sastavnica okoliša. Na slici 10. prikazana je prostorna razdioba koncentracija onečišćujućih tvari u oborini u razdoblju od 2013.  2016. godine iz koje se vidi da je atmosferskim prijenosom pod utjecajem spojeva koji doprinose zakiseljavanju okoliša (sulfati, nitrati) kao i eutrofikaciji (amonij) znatno izložen središnji i istočni dio kontinentalne Hrvatske, ali i područje Istre. Koncentracije onečišćujućih tvari ovise prvenstveno o daljinskom prekograničnom prijenosu, a taloženje na tlo i ekosustave o količini oborine.

Slika 9. Srednje godišnje vrijednosti koncentracija iona sulfata, nitrata i amonija u oborini na području Hrvatske

Trendovi taloženja sumporovih i dušikovih spojeva oborinom na postajama Državnog hidrometeorološkog zavoda prikazani su na slici 10. Iz grafikona se može vidjeti da je trend taloženja onečišćujućih tvari u posljednjih 10-ak godina većim dijelom slabo izražen, a u posljednjih godina se ustalio na vrijednostima od oko 4-6 kg [S, N]/ha. U područjima s velikom ukupnom godišnjom količinom oborine (Gorski kotar, Zavižan, Riječko područje, Dubrovačko područje) taloženje se kreće u rasponu od 8-12 kg [S, N]/ha.

Slika 10. Taloženje sumporovih i dušikovih spojeva oborinom na postajama Državnog hidrometeorološkog zavoda u razdoblju 2007.-2016. godine

Taloženje onečišćujućih tvari u okolišu utječe na procese razmjene tvari, zakiseljavanje tla i ekosustava kao i preveliki donos nutrijenata te toksičnih tvari koje mogu doprinositi osiromašenju tla, slabljenju korijena biljaka i uopće njihovoj otpornosti na atmosferske utjecaje, obranu od nametnika i/ili stres od velikih klimatskih varijacija i promjena. Zbog toga je monitoring kemijskog sastava i kvalitete oborine jedan od značajnih elemenata sustava za praćenje kruženja i prijenosa onečišćujućih tvari atmosferom.

Sudjelovanje u međunarodnim programima monitoringa kvalitete zraka

Republika Hrvatska sudjeluje u međunarodnom programu za praćenje kvalitete zraka u okviru Europske unije (program EIONET koji provodi i koordinira Europska agencija za okoliš (EEA) u suradnji s predstavnicima zemalja članica i/ili ministarstvima zaštite okoliša, www.eionet.europa.eu). Kroz organizirani sustav, razmjenjuju se podatci s drugim zemljama članicama EU. Razmjena podataka mjerenja, znanja i iskustava ujedno predstavlja i obvezu svih zemalja članica EU s ciljem promicanja zaštite zdravlja ljudi i osiguranja preduvjeta za planiranje i donošenje mjera i propisa od interesa za poboljšanje kvalitete zraka u svim zemljama članicama Europske Unije.

Razmjena podataka, znanja i iskustava odvija se i u okviru Konvencije o prekograničnom prijenosu i prijenosu onečišćujućih tvari na velike udaljenosti (LRTAP konvencija – Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, Clean Air – UNECE). Znanstvenim programom EMEP LRTAP konvencije (EMEP-The European Monitoring and Evaluation Programme – www.emep.int) provodi se praćenje (monitoring) i modeliranje prijenosa i taloženja onečišćujućih tvari na području Europe s ciljem proračuna i analize utjecaja daljinskog prijenosa na onečišćenje sastavnica okoliša i zdravlje ljudi svake zemlje pojedinačno. Osnovni cilj programa je međunarodna suradnja u rješavanju problema prekograničnog prijenosa onečišćenja na osnovi zajedničkog znanstveno utemeljenog programa mjerenja, programa modeliranja prijenosa i taloženja onečišćujućih tvari i analize učinaka tih tvari na sastavnice okoliša i zdravlje ljudi. U okviru provedbe obveza LRTAP konvencije zemlje potpisnice konvencije obvezale su se dostavljati i podatke o emisijama onečišćujućih tvari kako bi se kroz mehanizme i protokole Konvencije osiguralo provođenje dogovorenih obveza smanjivanja emisija kroz zadano vremensko razdoblje.

LRTAP konvencija predstavlja jedan od najstarijih međunarodnih instrumenata za donošenje političkih odluka i propisa koji reguliraju emisije onečišćujućih tvari na području Europe. 2019. godine LRTAP Konvencija  proslavila je 40 godina aktivnog međunarodnog djelovanja i uspjeha u području zaštite okoliša. Od 1990. godine do danas primjenom Konvencije smanjene su emisije sumporovih spojeva u Europi za 70%, a emisije dušikovih spojeva za 40%. Prema procjenama iz 2011. godine primjenom revidiranog Gothenburškog protokola od 2005. do 2020. godine očekuje se smanjenje emisija sumporovog dioksida, dušikovih oksida i lebdećih čestica za oko 40 – 45 %, a za amonijak očekuje se smanjenje emisija od oko 17 % što će se i dalje pozitivno odražavati na stanje okoliša u Europi.

Sustav za praćenje i modeliranje kvalitete zraka u Hrvatskoj – modernizacija kroz AIRQ projekt

Provedbom AIRQ projekta modernizacije mjernih postaja i proširenjem programa mjerenja omogućit će se:

  • trajno praćenje razina onečišćenja onečišćujućih tvari u svrhu zaštite zdravlja ljudi i sastavnica okoliša,
  • razlučivanje utjecaja lokalnog, regionalnog i prekograničnog prijenosa onečišćujućih tvari,
  • istraživanje promjena kemijskog sastava atmosfere, procesa taloženja i transformacije polutanata u atmosferi i njihove povezanosti s klimatskim uvjetima i promjenama,
  • testiranja i validacije atmosferskih kamijskih modela za proračun i prognozu rasprostiranja onečišćenja na području Republike Hrvatske
  • stvaranje podloga za prostorno planiranje te donošenje mjera i odluka od interesa za zaštitu zraka i drugih sastavnica okoliša
  • informiranje javnosti o stanju kvalitete zraka te
  • međunarodna suradnja kroz razmjenu podataka i informacija u svrhu provođenja politike zaštite zraka i ostalih sastavnica okoliša.

Razvoj sustava za modeliranje kvalitete zraka

Razvoj sustava za modeliranje kvalitete zraka i primjenu atmosfersko – kemijskih modela za ocjenu prostorne razdiobe onečišćenja, osobito u područjima gdje se mjerenja kvalitete zraka ne provode, omogućuju prognozu onečišćenja u gradovima i ruralnim područjima te procjenu prekograničnog daljinskog prijenosa onečišćenja čini jednu od komponenata AIRQ projekta.

Potreba za razvojem i primjenom rezultata modeliranja prijenosa i taloženja onečišćenja proizlazi iz zakonskih obveza (Zakon o zaštiti zraka [NN 130/11, 47/14 i 61/17] članak 6. stavak 3., članci 19-22., EU Direktive 50/2008, 107/2004, NEC Direktiva, Konvencija o daljinskom prekograničnom prijenosu onečišćenja [CLRTAP]) i nedjeljiv su dio sustava za praćenje kvalitete zraka na području Republike Hrvatske.

Uz kontinuirano usavršavanje i sudjelovanje u međunarodnim znanstvenim projektima i programima koriste se i razvijaju suvremeni alati i metode potrebne za analizu, ocjenu i prognozu kvalitete zraka. Poslovi istraživanja kvalitete zraka osiguravaju nadogradnju informacija i podataka dobivenih mjerenjima. Obuhvaćaju analizu mjerenja, izradu godišnjih izvješća, studija i elaborata koji objedinjuju rezultate mjerenja i koriste se za različite potrebe, a osobito za ocjenu stanja kvalitete zraka na teritoriju Republike Hrvatske i osiguranje potpore upravljanju i reguliranju područja kvalitete zraka.

Rezultati istraživanja i modeliranja primjenjuju se u:

  • analizi i ocjeni kvalitete zraka temeljem rezultata mjerenja i modeliranja na području RH, u industrijskim područjima, gradovima i naseljima
  • analizi i ocjeni daljinskog i prekograničnog prijenosa i taloženja onečišćujućih i opasnih tvari na području Europe i Hrvatske
  • izradi kratkoročne prognoze kvalitete zraka
  • planiranju mjera za smanjivanje onečišćenja na područjima gdje dolazi do prekoračenja zakonski propisanih vrijednosti pojedinih parametara onečišćenja
  • izradi scenarija za donošenje odluka o učinkovitosti provedbe mjera za smanjivanje razina onečišćenja na području RHizrada i analiza scenarija i planova za smanjivanje emisija prema zadanim kriterijima (međunarodni ugovori i konvencije – LRTAP, NEC Direktiva)
  • ocjeni utjecaja atmosferskog taloženja na spomeničku, kulturnu i prirodnu baštinu
  • razlučivanju utjecaja različitih gospodarskih aktivnosti na razine onečišćenja u RH (industrija, energetika, poljoprivreda, turizam, cestovni, zračni i pomorski promet itd.)
  • analizi utjecaja klime i klimatskih promjena na stanje i projekcije stanja kvalitete zraka
  • izradi stručnih i znanstvenih podloga za djelovanje u slučaju izvanrednih situacija i rizika nastalih uslijed nuklearnih i kemijskih akcidenata, šumskih požara, elementarnih nepogoda velikih razmjera s posljedicama koje se mogu odraziti na ljudsko zdravlje, kvalitetu zraka i ugrožavanje okoliša
  • stvaranje numeričkih podloga za ocjenu stanja, monitoringa ekosustava i proračun kritičnog opterećenja okoliša zbog taloženja kemijskih spojeva iz atmosfere (zakiseljavanje, eutrofikacija, taloženje toksičnih spojeva, teški metali i postojani organski spojevi, utjecaj troposferskog ozona)
  • unapređenju i ocjeni učinkovitosti sustava za mjerenje kvalitete zraka i taloženja onečišćujućih tvari na području RH
  • izradi stručnih i znanstvenih podloga za potrebe ispunjavanja međunarodnih obveza RH (LRTAP Konvencija, Bečka konvencija, UNFCCC konvencija)
  • izradi stručnih i znanstvenih izvješća za potrebe ispunjavanja obveza prema Europskoj Uniji u području kvalitete zraka
  • izradi studija utjecaja na okoliš pojedinačnih i/ili grupnih izvora emisije koji mogu utjecati na pogoršanje kvalitete zraka na nekome području.
  • za potrebe različitih korisnika i sustava (energetika, vodno gospodarstvo, poljoprivreda itd.).

Primjer primjene atmosferskog regionalnog modela EMEP na proračun indikatora onečišćenja ozonom AOT40 dan je na slici 11.

Slika 11. Proračun prostorne raspodjele indikatora koncentracija ozona AOT40 EMEP modelom na prostornoj skali 9 km x 9 km u razdoblju od 2007. do 2017. godine

Za razliku od rezultata mjerenja na ograničenom broju postaja, model omogućuje sagledavanje i ocjenu stanja na cijelome području RH, praćenje trendova i predstavlja značajnu nadgradnju rezultata mjerenja.

Razvojem sustava za modeliranje kroz AIRQ projekt stvorit će se preduvjeti za praćenje, ocjenjivanje i planiranje unapređivanja kvalitete zraka, donošenje odgovarajućih mjera i odluka u području zaštite okoliša i smanjivanje pritisaka emisija onečišćujućih tvari na sastavnice okoliša.

m