CZĘŚĆ III. JAKOŚĆ POWIETRZA

1. Struktura i wielkość emisji


     Za zanieczyszczenie powietrza uważa się obecność w atmosferze substancji stałych, ciekłych i gazowych, obcych jej naturalnemu składowi, lub substancji naturalnych występujących w ilościach nadmiernych, zagrażających zdrowiu człowieka, szkodliwych dla roślin i zwierząt oraz niekorzystnie oddziaływujących na klimat. Średni skład czystego powietrza w warstwie troposfery to: 78,9% azotu, 20,95% tlenu oraz 0,93% argonu, 0,03% dwutlenku węgla oraz niewielkie ilości wodoru i gazów obojętnych.
     Zanieczyszczenia przenikają do atmosfery w wyniku procesów naturalnych (źródła naturalne) i pod wpływem działalności człowieka (źródła antropogeniczne). Do naturalnych zanieczyszczeń powietrza zalicza się między innymi: pyły i gazy pochodzące z wybuchu wulkanów, aerozole i gazy emitowane z powierzchni mórz, popioły pochodzenia roślinnego powstające przy pożarach lasów, gazy powstające na skutek wyładowań elektrycznych oraz cząstki roślinne (zarodniki, pyłki kwiatowe) i organizmy żywe (wirusy, bakterie). Sztuczne źródła zanieczyszczeń pochodzą z działalności człowieka, bowiem niemal każdy rodzaj działalności ludzkiej powoduje w efekcie emisję różnych substancji do powietrza.
     Najczęściej występującymi charakterystycznymi zanieczyszczeniami powietrza są pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek i dwutlenek węgla.
     Powstawanie pyłów jest nierozłącznie związane z wszystkimi procesami technicznymi. O stopniu szkodliwości pyłów w powietrzu decyduje nie tylko ich ilość ale także skład chemiczny i mineralogiczny. Do pyłów szczególnie toksycznych należą związki arsenu, ołowiu, cynku, manganu, kadmu, miedzi i rtęci. Z pyłów mineralogicznych najbardziej szkodliwy jest kwarc.
     Wszystkie paliwa zawierają z zasady siarkę lub jej związki, dające w wyniku spalania dwutlenek siarki (SO2), który jest gazem silnie toksycznym i wolno rozprzestrzeniającym się w atmosferze. W wyniku utleniania azotu zawartego w powietrzu, w wysokich temperaturach występujących w procesach spalania powstaje tlenek azotu. Przy obniżeniu temperatury tlenek azotu przechodzi w dwutlenek azotu (NO2) i przeważnie w tej postaci, silnie toksycznej, emitowany jest do atmosfery.
     Tlenek węgla jest produktem niezupełnego spalania i w większym lub mniejszym stopniu towarzyszy wszystkim procesom spalania. Jest on gazem silnie toksycznym, jednak ze względu na małą gęstość rozprzestrzenia się szybko w powietrzu atmosferycznym. Emisja dwutlenku węgla związana jest ze wszystkimi procesami spalania, przy czym CO2 wytwarza także człowiek w procesie oddychania. Dwutlenek węgla nie jest gazem toksycznym i stąd jego zawartość w powietrzu nie jest normowana. Zanieczyszczenie to jednak stanowi, obok metanu i podtlenku azotu, najważniejszy składnik gazów powodujących występowanie efektu cieplarnianego.
     Substancje zanieczyszczające atmosferę usuwane są z niej poprzez procesy fizyczne, takie jak suche osiadanie lub wymywanie przez opady atmosferyczne albo poprzez reakcje, w których powstają inne związki, nazywane zanieczyszczeniami wtórnymi, lub też w wyniku procesów biologicznych.
     Największym antropogenicznym źródłem emisji różnych substancji jest proces energetycznego spalania paliw. Głównym nośnikiem energii w Polsce jest nadal węgiel kamienny i inne paliwa, ale struktura ich zużycia ulega korzystnej zmianie. W ostatnich latach zmniejsza się wykorzystanie węgla kamiennego na rzecz ropy naftowej, oleju opałowego i gazu ziemnego. Wzrasta wykorzystanie energii wody, wiatru, słońca oraz energii geotermalnej, co wpływa na zmniejszenie emisji. Wykorzystanie węgla kamiennego na rzecz wzrostu zużycia bardziej przyjaznych środowisku paliw, w tym głównie płynnych i gazowych spadło z 64% w roku 1990 do prawie 50% w 2000 r. W tym okresie, wykorzystanie gazu ziemnego zwiększyło się z 9,6% do 11,8%, a torfu i drewna opałowego z 0,5% do 3,2%.
     Procentowy udział nośników energii w gospodarce narodowej kraju przytoczono w tabeli 42
     Największy udział w emisji pyłów w Polsce ma energetyka przemysłowa i technologie przemysłowe, w emisji dwutlenku siarki - energetyka zawodowa, a w emisji dwutlenku azotu - źródła mobilne. Strukturę całkowitej emisji głównych zanieczyszczeń powietrza w Polsce, według publikowanych źródeł GUS, zawarto w tabeli 43 oraz graficznie zobrazowano na rys. 36.
     Udział poszczególnych dziedzin gospodarki w ogólnym bilansie zanieczyszczeń atmosfery nie jest stały, lecz zależny od tempa ich rozwoju, jak również od stosowanych metod ograniczania emisji zanieczyszczeń. Na przestrzeni ostatnich lat obserwuje się spadek udziału energetyki zawodowej w emisji pyłów. Jednocześnie systematycznie wzrasta udział tego sektora gospodarki w emisji całkowitej SO2, co wynika ze zmniejszania się udziału w tej emisji innych źródeł stacjonarnych. Jest to następstwem przekazywania do eksploatacji nowych, centralnych ciepłowni przyłączających coraz to większą ilość odbiorców ciepła dających w efekcie korzystną eliminację licznych, małych obiektów komunalnych i przemysłowych, w większości pozbawionych urządzeń redukujących emisję.
     Obserwowany wzrost udziału źródeł mobilnych w emisji tlenku azotu wydaje się oczywistym wskutek wzrastającej stale liczby pojazdów uczestniczących w ruchu drogowym.
     W województwie świętokrzyskim o emisji całkowitej, pochodzącej ze źródeł stacjonarnych, decydują przede wszystkim obiekty związane z następującymi rodzajami działalności gospodarczej (kolejno według wielkości udziału):
     - energetyka zawodowa i ciepłownictwo;
     - przemysł cementowo-wapienniczy oraz materiałów budowlanych;
     - przemysł rolno-spożywczy;
     - przemysł metalurgiczny i maszynowy;
     - przemysł chemiczny (znaczny udział w pozostałych branżach).
     W emisji pyłów, dwutlenku siarki i dwutlenku azotu dominuje przemysł energetyczny (energetyka zawodowa oraz ciepłownictwo w gospodarce komunalnej i przemyśle). Na drugim miejscu w kolejności udziału w emisji ze źródeł punktowych dla tych zanieczyszczeń plasuje się przemysł cementowo-wapienniczy i materiałów budowlanych. Znaczące ilości emisji daje także przemysł rolno-spożywczy oraz metalurgiczny i maszynowy, pomimo zmniejszenia produkcji zakładów uciążliwych oraz unowocześnienia technologii produkcji (tabela 44, rys. 37). W przypadku tlenku węgla największy udział w emisji ma kolejno branże gospodarki reprezentujące przemysł: cementowo-wapienniczy i materiałów budowlanych, energetyczny, metalurgiczny i maszynowy oraz rolno-spożywczy. Informacje w tym zakresie oparto na ewidencji WIOŚ obejmującej 102 jednostki o największej emisji zanieczyszczeń w województwie.
     W celu zobrazowania informacji o ilości i rodzajach zanieczyszczeń wyemitowanych do powietrza oraz dokonania porównań województwa świętokrzyskiego do innych rejonów Polski, wykorzystano dane Urzędu Statystycznego w Kielcach, oparte na inwentaryzacji 67 jednostek o największej w skali regionu emisji zanieczyszczeń. Dane te dotyczą zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery w sposób zorganizowany i pochodzą ze źródeł punktowych (urządzenia technologiczne i grzewcze). Obejmują one takie zanieczyszczenia jak: pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek węgla, dwutlenek węgla, węglowodory i inne emitowane przez zakłady charakterystyczne zanieczyszczenia gazowe.
     Według GUS łącznie w województwie świętokrzyskim w 2001 roku wyemitowanych zostało 6,2 tys. ton pyłów oraz 80,1 tys. ton gazów (wliczając CO2 - 11 179,1 tys. ton), co stanowi odpowiednio 3,8% emisji krajowej pyłów i 4,0% emisji krajowej gazów (5,4% z CO2).
     Analizując wielkość emisji w województwie na tle ościennych województw należy dostrzec, że więcej pyłów wyemitowanych zostało w 2001 r. przez 5 (na 6) ościennych województw; mniej pyłów wprowadza do atmosfery tylko województwo podkarpackie. W zakresie zanieczyszczeń gazowych roczną wielkością emisji przewyższają nasz region cztery województwa sąsiednie: łódzkie, śląskie, mazowieckie i małopolskie. Dane o emisji zanieczyszczeń w województwie, na tle regionów sąsiednich, przedstawiono w tabeli 45 i na rys. 38.
     W strukturze emitowanych zanieczyszczeń przeważają zanieczyszczenia gazowe, a wśród nich kolejno: dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenki azotu i tlenek węgla. Emisja dwutlenku węgla stanowi 99,3% ogółem emitowanych gazów w województwie. Wśród pozostałych zanieczyszczeń gazowych największy udział ma dwutlenek siarki, którego emisja w stosunku do łącznej emisji gazów, zliczanej bez CO2, stanowi 58,1%. Kolejne miejsca w emisji gazów zajmują tlenki azotu - 26,2%, i tlenek węgla - 14,5%. Emisja dwutlenku siarki w 2001 r. wynosiła 46,5 tys. Mg, z czego 44,9 tys. Mg, czyli 96,6% pochodziło ze spalania paliw. Również ze źródeł energetycznych wyemitowano najwięcej, 15,2 tys. Mg dwutlenku azotu, co stanowi 72,4% sumarycznej emisji tej substancji podawanej z zakładów objętych sprawozdawczością GUS. Procesy technologiczne dostarczają tylko 5,8 tys. Mg, czyli 27,6%. emisji ogółem tego zanieczyszczenia.
     W ilości emitowanych w 2001 roku pyłów ogółem, wynoszącej 6,2 tys. Mg, przeważający udział wynoszący 4,4 tys. Mg, czyli 71,0%, mają pyły ze spalania paliw. Porównując powyższe dane do zestawień wielkości emisji w kraju, należy zauważyć, że udział pyłów pochodzących z procesów energetycznych w emisji ogółem jest jeszcze większy i wynosi 83,2%. Drugim dominującym w naszym regionie pod względem ilości rodzajem pyłów są pyły cementowo-wapiennicze, których wyemitowano 1,2 tys. Mg i ich udział w emisji pyłów w województwie wynosi 19,4% i 23,1% w emisji pyłów cementowych ogółem w Polsce. Struktura emisji jest odzwierciedleniem struktury gospodarki regionu.
     Emisje pyłów oraz podstawowych zanieczyszczeń gazowych w Polsce i w województwie świętokrzyskim w latach 1998 - 2001 na podstawie danych zebranych i zestawionych przez GUS, a pochodzących z zakładów o największej emisji objętych tą sprawozdawczością przedstawiono w tabelach 46, 47 i 48 oraz na rys. 39.
     Strukturę emisji w województwie według danych GUS podawanych z uwzględnieniem Polskiej Klasyfikacji Działalności zestawiono w tabeli 49 i na rys. 40. Największy udział w emisji zanieczyszczeń ma sekcja pn. wytwarzanie i zaopatrywanie w energię elektryczną, gaz i wodę. Zakłady tej branży emitują 48,4% pyłów i aż 91,6% dwutlenku siarki. Do sekcji o nazwie przetwórstwo przemysłowe należy 81,2% tlenku węgla oraz 47,6% emisji pyłów, z czego 66,0% CO i 21,6% pyłów pochodzi z produkcji cementu i wapna.
     Zestawienie danych z 2001 roku dotyczących wielkości emitowanych zanieczyszczeń z zakładów uwzględnionych w statystyce GUS (tabela 46 i 47), w porównaniu do roku 2000, wykazuje spadek emisji zarówno pyłów jak i gazów. Emisja pyłów jest mniejsza o 30%, dwutlenku siarki - o 5%, tlenków azotu - o 11%, a tlenku węgla - o 4%.
     Stopień redukcji zanieczyszczeń pyłowych w urządzeniach odpylających jest wyższy niż w roku ubiegłym i wynosi 99,6%. Natomiast w przypadku gazów wzrósł do wartości równej 28,6%, ale nadal redukcja zanieczyszczeń gazowych nie jest zadowalająca. Dane w powyższym zakresie przedstawia tabela 50.
     Przytaczając zestawienia dotyczące emisji zanieczyszczeń w województwie w 2001 r. należy odnieść się do danych pochodzących z największych źródeł zanieczyszczenia powietrza. Najbardziej znaczący wpływ na wielkość emisji w regionie ma Elektrownia im. T. Kościuszki S.A. w Połańcu. Udział Elektrowni w emisji pyłów (zakłady w ewidencji GUS) stanowi ok. 30%, a dwutlenku siarki ok. 80% w związku z tym, przekazywane przez ten zakład dane do statystyki, decydują w dużej mierze o emisji ogółem dla województwa. Efektem eksploatacji od 3 lat przez Elektrownię instalacji odsiarczania spalin (na blokach 4-8) jest obniżenie emisji zanieczyszczeń, co wykazują wskaźniki uwzględniające wielkość produkcji (Raport 2000). Wykazane jednak w sprawozdawczości za 2001 rok niższe wielkości emisji w stosunku do roku poprzedniego, nie upoważniają do oceny, czy zachowana jest korzystna tendencja w tym zakresie z powodu zmienionej, w związku z wprowadzeniem systemu ciągłych pomiarów emisji, zasady jej rozliczania. Porównywanie wielkości emisji z tego zakładu ustalanej obliczeniowo w oparciu o zużycie paliwa (do 2000 r.) z emisją wykazywaną na podstawie rejestru pomiarów ciągłych (od 2001 r.) nie jest możliwe.
     Coraz powszechniej stosowane przedsięwzięcia na rzecz zmniejszenia emisji z procesów spalania paliw w celach energetycznych takie jak: budowa instalacji odsiarczania przy kotłach węglowych, zmiana paliwa z węgla na gaz lub olej niskoopałowy, czy przynajmniej stosowanie niskoemisyjnej technologii spalania węgla i doboru węgla o korzystnych parametrach, dają pożądane efekty. Z uwagi jednak na niskie temperatury i wczesną zimę w roku 2001, a tym samym wzrost zapotrzebowania na ciepło, nie wszystkie zakłady energetyki zawodowej utrzymały tendencję spadkową emisji. Elektrociepłownia Kielce S.A. wyemitowała w porównaniu do 2000 r. o 12% mniej zanieczyszczeń pyłowych i o 6% mniej tlenku węgla wskutek ograniczenia pracy kotła WP-25 na rzecz zwiększonego wykorzystania kotła WP-140 z elektrofiltrem o wysokiej skuteczności odpylania, lecz przy wzroście zużycia paliwa (o 7%) wystąpiła zwiększona (o 5%) emisja dwutlenku siarki i tlenków azotu. Zakład Energetyki Cieplnej w Starachowicach, w związku ze zwiększoną produkcją ciepła, także w wyniku przyłączenia nowych odbiorców, wykazał wzrost emisji zarówno pyłów (o 22%) jak i gazów (o 22 - 41%), pomimo przeprowadzonej modernizacji kotła oraz wymiany urządzeń odpylających. Podobnie Miejskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Kielcach, które zmodernizowało kolejnych kilka kotłowni koksowych o łącznej mocy 1,2 MW na kotłownie gazowe, wykazało większą od 5 do 36% emisję poszczególnych zanieczyszczeń. Wzrost emisji zanieczyszczeń miał miejsce także u kilku innych dużych producentów ciepła, do których zaliczyć należy: Zakłady Ostrowieckie Energetyka Cieplna Sp. z o.o. w Ostrowcu Świętokrzyskim i Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej Sp. z o.o. w Sandomierzu. Korzystne natomiast zmiany wielkości emisji uzyskane zostały przez Energetykę Cieplną w Skarżysku-Kamiennej Sp. z o.o., która w wyniku spalania lepszych gatunków paliw zmniejszyła emisję pyłów o 18%, tlenku węgla - o 12% i dwutlenku siarki - o 2%. Innym przykładem może być Zakład Energetyki Cieplnej w Staszowie, gdzie spalono mniejsze ilości paliwa oraz Komunalny Związek Ciepłownictwa w Kazimierzy Wielkiej, który wyemitował mniej dwutlenku siarki i tlenku węgla wskutek poprawy wydajności urządzeń grzewczych.
     Emisja zanieczyszczeń z zakładów przemysłu cementowo-wapienniczego wykazuje w roku 2001 tendencję spadkową w stosunku do 2000 roku, co wynika z obniżenia produkcji, mającej miejsce u większości podmiotów oraz w mniejszym zakresie - z podejmowanych inwestycji proekologicznych. Zakłady tej branży gospodarki wykazały na ogół znacznie mniejszą emisję, a spadek ilości wyemitowanych pyłów osiągnął w tych zakładach 20-70%. Dotyczy to między innymi: Cementowni "Nowiny" Sp. z o.o. w Sitkówce, Lafarge Cement Polska S.A. w Małogoszczy, Cementowni "Ożarów" S.A. w Ożarowie, Zakładów Przemysłu Wapienniczego "Trzuskawica" w Sitkówce, Zakładów Przemysłu Gipsowego "Dolina Nidy" S.A. w Leszczach k/Pińczowa, Nida Gips Spółka z o.o. w Gackach, Lhoist Bukowa Sp. z o.o. w Bukowej, Kopalni Wapienia w Morawicy. Wzrost zanieczyszczeń gazowych w zakładach notowany był sporadycznie i dotyczył między innymi: dwutlenku siarki w Lafarge Cement Polska S.A. w Małogoszczy (gorsze parametry spalanego mazutu), tlenku węgla w Cementowni "Ożarów" (mniejsza efektywność procesu spalania wskutek nie osiągania pełnej jego wydajności) i Zakładach Przemysłu Wapienniczego "Trzuskawica" S.A. w Sitkówce oraz tlenków azotu w Lhoist Bukowa Sp. z o.o. w Bukowej.
     W tej grupie producentów znalazły się także te zakłady, które zrealizowały przedsięwzięcia wpływające korzystnie na bilans emisji, a zaliczyć do nich należy:
     - Cementownię "Nowiny" Sp. z o.o. w Sitkówce: uruchomienie nowego Działu Węglowego (wyłączenie z eksploatacji starych młynów i suszarni węgla);
     - Lafarge Cement Polska S.A. w Małogoszczy: remont urządzeń odpylających na młynach cementu;
     - Cementowni "Ożarów" S.A. w Ożarowie: uruchomienie dodatkowych odpylaczy na młynach cementu i przy odpylaniu odbioru pyłu chłodnika rusztowego;
     - Lhoist Bukowa Sp. z o.o. w Bukowej: oddanie instalacji odpyleniowej dla koksowych pieców szybowych oraz nowego pieca wapiennego typu Maerz wraz z obiektem towarzyszącym w postaci kotłowni olejowej pary technologicznej.
     W zakładach pozostałych branż, w tym przemysłu maszynowego i metalurgicznego występujące w 2001 r. zmiany emisji w stosunku do lat ubiegłych wynikały z zachwiania stabilności produkcji (obniżenie emisji) bądź ze zwiększonych ilości zużytego paliwa co miało miejsce w przypadkach wykorzystania mocy urządzeń energetycznych do celów grzewczych (wzrost emisji). Więcej, o ponad 20% w stosunku do roku 2000 r., pyłów i gazów wyemitowanych zostało między innymi przez NSK Iskra S.A. Zwiększona emisja pyłów i zanieczyszczeń gazowych wystąpiła także w Zakładach Urządzeń Chemicznych i Armatury Przemysłowej "Chemar" S.A. w Kielcach, gdzie jednocześnie wystąpił wyraźny spadek emisji węglowodorów (ponad 10% mniejsza emisja) spowodowany zmniejszonym zużyciem w procesie produkcyjnym materiałów malarskich. Mniej substancji zanieczyszczających przedostało się do atmosfery również z szeregu innych zakładów, do których zaliczyć należy: Zakłady Metalowe "Mesko" w Skarżysku-Kamiennej (z wyjątkiem SO2, gdzie zanotowano niewielki wzrost emisji), Hutę Ostrowiec S.A. w Ostrowcu Świętokrzyskim, Odlewnię Wyrobów Kanalizacyjnych Sp. z o.o. w Stąporkowie, i "Pro-Agro" S.A. w Kunowie.
     Zakłady Wyrobów Metalowych "SHL" S.A. w Kielcach nieznacznie więcej wyemitowały pyłów, z uwagi na spalanie gorszych gatunków węgla, ale wskutek racjonalnej gospodarki paliwowo-energetycznej obniżyły emisję gazów. W Odlewniach Polskich S.A. w Starachowicach wystąpił niewielki, kilkuprocentowy wzrost emisji pyłów i węglowodorów związany ze zwiększonym zużyciem niektórych surowców.
     W zakładach przemysłu rolno-spożywczego takich jak: cukrownie, zakłady przetwórstwa mięsnego, czy też przetwórnie owoców i warzyw najczęściej w 2001 r. występowała emisja znacznie niższa niż w roku 2000, przy czym wśród zakładów tej branży gospodarki zanotowano także spadek emisji związany nie tylko z obniżeniem produkcji ale również z realizacją inwestycji proekologicznych. Do zakładów, które unowocześniły technologię spalania paliw należy Universal Leaf Tobacco Sp. z o.o. Oddział w Jędrzejowie, eksploatujący obecnie tylko kotłownię olejową. Kilka zakładów przetwórstwa mleka wykazało wzrost emisji, a dotyczy to OSM w: Kielcach, Włoszczowie, Jędrzejowie, Chmielniku i Bidzinach.
     Rozkład emisji zanieczyszczeń w województwie jest przestrzennie bardzo zróżnicowany. Przeważająca ilość wyemitowanych przez zakłady (GUS) zanieczyszczeń pochodzi z powiatu staszowskiego, co potwierdzają dane zestawione w tabeli 51 oraz w formie graficznej przedstawione na rys. 41.
     Dodatkowo w tabeli 52 zamieszczono dane pozwalające na analizę zmienności emisji pyłów i gazów w latach 1996-2001 w 7 wybranych miastach województwa: Kielcach, Ostrowcu Świętokrzyskim, Skarżysku-Kamiennej, Starachowicach, Końskich, Włoszczowie i Połańcu. Jednoznacznie korzystne zmiany w ilości emitowanych pyłów i gazów ogółem przez zlokalizowane tam zakłady obrazują także rys. 42 i rys. 43.