Czym jest czarny węgiel?
Czarny węgiel (określany również jako BC) jest składnikiem cząstek stałych i zanieczyszczeniem powietrza. Bardzo skutecznie pochłania ciepło i jest głównym składnikiem sadzy.
Czarny węgiel powstaje w wyniku niepełnego spalania paliw kopalnych, biomasy i biopaliw. Dostaje się do powietrza w postaci drobnych cząstek stałych (PM2.5).
Emisje czarnego węgla zostały zidentyfikowane przez niektóre źródła jako potencjalnie drugi największy czynnik przyczyniający się do zmian klimatycznych po dwutlenku węgla.1
Skąd pochodzi czarny węgiel?
Główne źródła czarnego węgla obejmują2
- emisje z silników wysokoprężnych i pojazdów
- spalanie w budynkach mieszkalnych, takie jak spalanie drewna i węgla
- spalanie odpadów rolniczych
- pożary lasów i roślinności.
Emisje sadzy są problemem całorocznym. Emisje ze spalania paliw kopalnych są większe zimą, podczas gdy dym z pożarów często generuje wysokie stężenia emisji sadzy latem. Zanieczyszczenia czarnym węglem z dymu z pożarów również stanowią rosnące zagrożenie dla zdrowia ze względu na suchsze i cieplejsze warunki klimatyczne na świecie.
Azja, Afryka i Ameryka Łacińska przyczyniły się do 88 procent globalnej emisji sadzy w 2015 roku z otwartego spalania biomasy i spalania paliw stałych w gospodarstwach domowych.3
Jak czarny węgiel wpływa na zdrowie?
Czarny węgiel przyczynia się do negatywnego wpływu pyłu PM2,5 na zdrowie, w tym na układ oddechowy i sercowo-naczyniowy, a także do przedwczesnej śmierci. W latach 2012-2014 ponad 85% populacji Unii Europejskiej było narażonych na poziomy PM2,5, które przekraczały wytyczne Światowej Organizacji Zdrowia.4
W badaniu z 2019 r. opublikowanym w Journal of the American Medical Association, PM2,5 był powiązany z dziewięcioma przyczynami śmierci wśród 4,5 miliona weteranów amerykańskich.5 Przyczyny śmierci obejmowały:
- choroby układu krążenia
- choroby naczyniowo-mózgowe
- przewlekła choroba nerek
- przewlekła obturacyjna choroba płuc
- demencja
- cukrzyca typu 2
- nadciśnienie
- rak płuc
- zapalenie płuc
Badanie uzupełniło wiedzę na temat zagrożeń związanych z PM2.5, ponieważ przewlekła choroba nerek, nadciśnienie i demencja nie były wcześniej związane z zanieczyszczeniem PM2.5.
To samo badanie wykazało, że osoby czarnoskóre w przeciwieństwie do osób nieczarnoskórych (55 vs. 51 procent) i społeczności w niekorzystnej sytuacji społeczno-ekonomicznej w przeciwieństwie do hrabstw o wyższych dochodach (65 vs. 46 procent) ponosiły nieproporcjonalne obciążenie śmiercią. 99 procent zgonów było związanych z poziomami PM2,5 poniżej standardów Agencji Ochrony Środowiska.
W ciągu ostatniej dekady społeczność naukowa próbowała wyjaśnić różne skutki zdrowotne różnych składników PM2.5, w tym sadzy. Jednak jak dotąd nie ma wystarczających dowodów na rozróżnienie tych skutków, więc obecne założenie jest takie, że wiele różnych składników przyczynia się do niekorzystnych skutków zdrowotnych PM2.5. Spośród istniejących dowodów, czarny węgiel jest najbardziej konsekwentnie powiązany ze skutkami sercowo-naczyniowymi u osób z wcześniej istniejącymi chorobami.6
Jakie są skutki środowiskowe sadzy?
Czarny węgiel jako składnik PM2.5 może uszkadzać ekosystemy i zmniejszać plony rolne poprzez:
- lądowanie na liściach roślin i zwiększanie ich temperatury,
- zmianę wzorców opadów
- przyciemnianie światła słonecznego docierającego do Ziemi
Zmiana opadów deszczu może mieć ogromny wpływ na rolników w regionach zależnych od deszczy monsunowych. Badanie z 2011 roku opublikowane w Journal of Climate wykazało, że czarne aerozole węglowe zmniejszyły opady deszczu w południowo-zachodniej części USA. Indie, Chiny, Malezja, Birma, Tajlandiai zwiększa opady deszczu w północnych Indiach i na Płaskowyżu Tybetańskim od marca do maja. W miesiącach letnich część Indii, jak również Bangladesz, Birmy i Tajlandii odnotowały zmniejszone opady deszczu z powodu sadzy.7
Czarny węgiel staje się coraz bardziej rozpoznawalny ze względu na jego wcześniej niedocenianą rolę w przyczyniającą się do zmian klimatu. Według niektórych szacunków, czarny węgiel rywalizuje z metanem pod względem przyczyniania się do drugiego najwyższego poziomu emisji do globalnego ocieplenia po dwutlenku węgla.
Czarny węgiel ma bezpośredni wpływ na ocieplenie poprzez pochłanianie światła i wypromieniowywanie go w postaci ciepła; ma również poważne pośrednie skutki ocieplenia w Arktyce. Kiedy czarny węgiel osadza się na śniegu lub lodzie, przyspiesza topnienie; w ten sposób czarny węgiel zmniejsza białą przestrzeń w Arktyce, która odbija światło z dala od Ziemi, dodatkowo przyczyniając się do ocieplenia.
W 2017 r. Rada Arktyczna składająca się z ośmiu państw zobowiązała się do kontrolowania emisji sadzy i zmniejszenia ocieplenia Arktyki. Kraje zgodziły się ograniczyć emisje do poziomu od 25 do 33 procent poniżej poziomów z 2013 roku do 2025 roku.8
Kraje, które zobowiązały się do ograniczenia emisji sadzy, to m.in:
W artykule przedstawionym na jesiennym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej w 2016 r. zauważono, że emisje ze spalania biomasy lub pożary lasów odgrywają niedocenianą rolę w modelach globalnego ocieplenia.9
W artykule skupiono się na sadzy w skoncentrowanym spalaniu biomasy w Afryce. Badanie wykazało, że właściwości fizyczne i optyczne czarnego węgla zmieniały się, gdy cząstki wchodziły do atmosfery w wyniku utleniania, koagulacji i kondensacji. Ostatecznie, cząsteczki sadzy pochłaniają energię i zamieniają ją w ciepło, przyczyniając się do zmian klimatycznych.
Czarny węgiel ma bardzo krótki okres życia w atmosferze: pozostaje w powietrzu od kilku dni do kilku tygodni - w przeciwieństwie do CO2który pozostaje w powietrzu przez ponad sto lat. Dzięki szybkiemu ograniczeniu emisji sadzy istnieje znaczna szansa na złagodzenie zmian klimatycznych i potencjalnie poczynienie kluczowych postępów w spowalnianiu topnienia Arktyki.
Co możemy zrobić, aby ograniczyć emisję sadzy?
W Europie i Stanach Zjednoczonych znaczna część emisji sadzy pochodzi z drogowego i niedrogowego transportu z silnikami wysokoprężnymi. Jednak w Europie Wschodniej i krajach skandynawskich największym źródłem emisji jest spalanie w gospodarstwach domowych.10 W Europie 84% emisji sadzy przypisuje się transportowi.
Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) szacuje, że dzięki istniejącym przepisom i programom modernizacji silników wysokoprężnych, 86 procent emisji BC w USA może zostać wyeliminowanych do 2030 roku. Jednak sprzęt budowlany i rolniczy w krajach takich jak Norwegia, Szwecja, Dania i Grecja został zidentyfikowany jako dominujące źródło emisji i będzie wymagał bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących emisji.
Źródła ogrzewania budynków mieszkalnych, takie jak piece i kominki opalane drewnem, mają ogromny wpływ na jakość powietrza. Kroki, które można podjąć w celu zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza z tych źródeł obejmują:
- zautomatyzowane piece na pellet z technologiami kontroli spalin
- kotły oparte na technologii zgazowania drewna
- urządzenia na zrębki drzewne/drewno opałowe ze skutecznymi separatorami cząstek stałych
- używanie kominków i pieców opalanych drewnem w połączeniu z oczyszczaczem powietrza
Pomimo ogólnej poprawy jakości powietrza dzięki regulacjom i politykom ustanowionym przez organizacje globalne, ludzkie i finansowe koszty zanieczyszczenia powietrza są ogromne w wielu dużych miastach. Zobacz naszą stronę Licznik kosztów zanieczyszczenia powietrza aby dowiedzieć się, dlaczego czyste powietrze jest niezbędną inwestycją w ratowanie życia i tworzenie zrównoważonych systemów finansowych.
