Co to jest CO?

Tlenek węgla (CO) jest jednym z najczęstszych i najbardziej rozpowszechnionych zanieczyszczeń powietrza. To bezbarwny, bezwonny i niedrażniący gaz trudno rozpuszczalny w wodzie. Jest palny, może służyć jako źródło paliwa i tworzyć wybuchowe mieszaniny z powietrzem.

Tlenek węgla w śladowych ilościach występuje w atmosferze i nie ma bezpośredniego wpływu na globalną temperaturę. Ważną rolę odgrywa w chemii atmosfery i wpływa na jej zdolność oczyszczania się z wielu innych zanieczyszczeń gazowych. CO w połączeniu z innymi zanieczyszczeniami i pod wpływem promieniowania słonecznego bierze również udział w tworzeniu się „złego” ozonu troposferycznego.

Szacuje się, że roczna globalna emisja tlenku węgla do atmosfery wynosi aż 2 600 milionów ton, z czego około 60 % pochodzi z działalności człowieka, a około 40 % z procesów naturalnych. Antropogeniczne emisje tlenku węgla pochodzą głównie z niepełnego spalania produktów węglowych. Inne powszechne źródła obejmują procesy przemysłowe, w których paliwem jest przede wszystkim węgiel i ropa naftowa (przemysł energetyczny, hutniczy, chemiczny) oraz spaliny samochodowe (głównie silniki benzynowe). Do źródeł naturalnych CO zalicza się między innymi pożary lasów, wybuchy wulkanów, gazy naturalne w kopalniach węgla czy gazy bagienne produkowane przez rośliny rozkładające się pod wodą.

CO w różnych częściach świata

Ilości i źródła atmosferycznego tlenku węgla zmieniają się w różnych częściach świata i w różnych porach roku, w zależności od topografii terenu i warunków pogodowych. Na przykład w Afryce, gdzie emisja CO jest największa w skali globu, sezonowe zmiany stężeń związane są m.in. z powszechnym wypalaniem traw oraz naturalnymi pożarami buszu. Pożary są także ważnym źródłem zanieczyszczenia tlenkiem węgla w innych częściach świata, takich jak Amazonia i Azja Południowo-Wschodnia czy Australia. W Stanach Zjednoczonych, Europie i wschodnich Chinach najwyższe stężenia tlenku węgla występują na obszarach miejskich w wyniku emisji z pojazdów i przemysłu. Patrząc na poniższe mapy rzuca się w oczy również generalna dysproporcja, pomiędzy stężeniami CO na półkuli N i S. Jest ona związana z większą powierzchnią obszarów lądowych na półkuli północnej, a tym samym większą ilością potencjalnych źródeł emisji tego gazu do atmosfery.

Globalne stężenie tlenku węgla; źródło: https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/carbon-monoxide

Emisja tlenku węgla w Polsce

Największe źródło emisji tlenku węgla w Polsce stanowią procesy spalania poza przemysłem, które w 2017 r. były odpowiedzialne za ok. 59 % krajowej emisji tlenku węgla. Na drugim miejsce plasuje się transport drogowy stanowiący ok. 23 % emisji krajowej w 2017 r. Emisja tlenku węgla może się zmieniać z roku na rok np. w 2017 r. zwiększyła się o około 8,6 % w stosunku do roku 2015. Na taki wzrost emisji krajowej wpłynęło przede wszystkim zwiększone zużycie paliw w transporcie. Spadek emisji związanej z procesami spalania poza przemysłem wynika z mniejszego zużycia węgla kamiennego w gospodarstwach domowych, natomiast wzrost emisji z procesów spalania w przemyśle, wynika ze wzrostu spalania paliw stałych w tym sektorze.

Udział istotnych sektorów w emisji CO w roku 2015 (po lewej) i 2017 (po prawej); źródło: IOŚ-PIB, KOBIZE 2017 i 2019

Wpływ tlenku węgla na zdrowie

Tlenek węgla CO, potocznie nazywany czadem jest gazem silnie toksycznym. Oddychanie powietrzem zanieczyszczonym CO może wywoływać ból głowy, zawroty głowy, wymioty i nudności. Wysokie stężenia mogą powodować zmiany fizjologiczne i patologiczne, a ostatecznie śmierć. Tlenek węgla dostaje się do krwioobiegu i zmniejsza dopływ tlenu do komórek organizmu człowieka. Na niższe stężenia poziomu CO szczególnie wrażliwe są osoby z chorobami układu sercowo-naczyniowego. Narażenie na wysokie poziomy wiąże się m.in. z uszkodzeniem wzroku, obniżeniem zdolności do pracy i uczenia się oraz kłopoty z koncentracją.

Obszary, w których tlenek węgla może mieć znaczący wpływ na zdrowie

Najwyższe stężenia CO obserwowane są najczęściej na zatłoczonych drogach. Problem może nasilać się zimą, gdy do emisji z transportu „dokłada się” emisja z systemów grzewczych w gospodarstwach domowych. Szczególnie niekorzystna sytuacja panuje w warunkach inwersyjnych (o inwersji pisaliśmy tutaj), gdy zanieczyszczenia – w tym tlenek węgla – kumulują się przy powierzchni ziemi.

Należy pamiętać, że stężenie tlenku węgla w pomieszczeniach może być znacznie wyższe niż na zewnątrz. W naszych domach istnieje wiele potencjalnych źródeł CO – np. nieprawidłowo działające lub nieprawidłowo wentylowane urządzenia gazowe, piece węglowe, grzejniki, kominki. Źródłem CO jest również dym tytoniowy a nawet spaliny samochodowe, dostające się do pomieszczeń mieszkalnych np. z garażu. Ze względu na większe zapotrzebowanie na ciepło i dużą liczbę potencjalnych źródeł czadu w mieszkaniach, w chłodniejszych miesiącach liczba przypadków zatrucia CO zwykle zauważalnie wzrasta.

Normy i wartości orientacyjne w celu ochrony zdrowia

Stężenie tlenku węgla w atmosferze w normalnych warunkach wynosi 0,1 ppm (0,115 mg/m³). Średnie poziomy w domach bez kuchenek gazowych wahają się od 0,5 do 5ppm (od 0,573 do 5,728 mg/m³).

W Polsce, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu, poziom dopuszczalny zanieczyszczenia tlenkiem węgla w powietrzu ze względu na ochronę zdrowia ludzi i ochronę roślin wynosi 10000 µg/m³ (10 mg/m³) jako średnia krocząca dla 8 godzin .

Bibliografia:

1. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu (Dz.U. z 2012 r., poz. 1031 z późn. zm.).
2. IOŚ-PIB, KOBIZE 2017, Krajowy bilans emisji SO₂, NOx, CO, NH₃, NMLZO, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2014 – 2015 w układzie klasyfikacji SNAP Raport syntetyczny, Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE) Instytut Ochrony Środowiska – Państwowy Instytut Badawczy, https://www.kobize.pl/uploads/materialy/materialy_do_pobrania/krajowa_inwentaryzacja_emisji/Bilans_emisji_raport_syntetyczny_2015.pdf
3. IOŚ-PIB, KOBIZE 2019, Krajowy bilans emisji SO₂, NOx, CO, NH₃, NMLZO, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2015 – 2017 w układzie klasyfikacji SNAP Raport syntetyczny, Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE) Instytut Ochrony Środowiska – Państwowy Instytut Badawczy, https://www.kobize.pl/uploads/materialy/materialy_do_pobrania/krajowa_inwentaryzacja_emisji/Bilans_emisji_za_2017.pdf
4. http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0020/123059/AQG2ndEd_5_5carbonmonoxide.PDF?ua=1
5. https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/carbon-monoxides-impact-indoor-air-quality
6. https://earthobservatory.nasa.gov/global-maps/MOP_CO_M
7. https://terra.nasa.gov/about/terra-instruments/mopitt