Piotr Fortuna Koło Naukowe Opakowalnictwa Towarów Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA W KRAKOWIE NA ZDROWIE BIEGACZY 1. Wstęp Ostatnie lata wskazują na zwiększone zainteresowanie społeczeństwa stanem środowiska naturalnego. Zjawisko to dotyczy zarówno przestrzeni globalnej, jak i lokalnej. Wzrost świadomości człowieka o swoim zdrowiu wiąże się szczególnie z jego zainteresowaniem stanem powietrza, które jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Zwiększa się liczba stacji pomiaru zanieczyszczenia powietrza, pojawiają się coraz to nowsze portale internetowe, które przedstawiają zainteresowanym aktualne poziomy zawartych w powietrzu substancji szkodliwych. Substancje te mają wpływ na zdrowie w sposób bezpośredni, dostając się do układu oddechowego. Do osób szczególnie narażonych na niekorzystne nasycenie powietrza szkodliwymi substancjami można z pewnością zaliczyć osoby aktywne fizycznie, w szczególności biegaczy. 2. Charakterystyka zanieczyszczeń powietrza i ich wpływ na organizm człowieka Istnieje wiele rozmaitych substancji, z których składa się atmosfera ziemi. Poza tymi, które występują naturalnie, człowiek poprzez swoją działalność wprowadza do niej zanieczyszczenia, powstałe w wyniku codziennej egzystencji. Można wymienić bardzo wiele źródeł niekorzystnych związków. 1 Zanieczyszczenia mogą pochodzić ze źródeł stacjonarnych, takich jak działalność na obszarach wiejskich, produkcja i działalność przemysłowa, a także źródeł społecznych, związanych z życiem codziennym przeciętnego człowieka. Do źródeł mobilnych będą należały środki transportu wykorzystujące napęd spalinowy. 2 1 Zakrzewski S., Podstawy toksykologii środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000, s. 107-108. 2 Nicolopoulou-Stamati et al., Environmental Health Impacts of Transport and Mobility, Springer, Berlin 2005, s. 53-77.
Tabela 1 przedstawia podział źródeł zanieczyszczeń ze względu na ich pochodzenie oraz najważniejsze przykłady pochodzenia zanieczyszczeń. Tabela 1. Podział i przykłady zanieczyszczenia powietrza Rodzaj źródła zanieczyszczenia Stacjonarne Mobilne Z obszarów wiejskich: Przykłady pochodzenia zanieczyszczeń produkcja rolna górnictwo kamieniołomy Produkcja przemysłowa: metalurgia wytwarzanie chemikaliów wytwarzanie energii cieplnej, elektrycznej itp. Działalność społeczna: ogrzewanie domów i budynków odpady komunalne ścieki transport samochodowy transport lotniczy Źródło: opracowanie własne na podstawie Nicolopoulou-Stamati et al., Environmental Health Impacts of Transport and Mobility, Springer, Berlin 2005, s. 53-77. Substancji, które zanieczyszczają powietrze jest wiele. Można do nich zaliczyć przede wszystkim gazy nieorganiczne, takie jak alotropowa odmiana tlenu, czyli ozon, tlenki azotu oraz węgla, dwutlenek siarki, a także inne. 3 Bardzo niekorzystne dla zdrowia człowieka są również pyły zawieszone PM2.5 oraz PM10. 4 Ozon to składnik wyższych warstw atmosfery. W sposób naturalny powstaje w czasie wyładowań atmosferycznych oraz pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, które jest wynikiem działania promieni słonecznych. 5 Zbyt duże ilości tego związku powstają w wyniku pojawienia się w powietrzu atmosferycznym tlenków azotu, a także nienasyconych węglowodorów znajdujących się przede wszystkim w spalinach samochodowych. Słaba 3 Wiąckowski S., Toksykologia środowiska człowieka, Oficyna Wydawnicza Branta, Bydgoszcz 2010, s. 73. 4 Nicolopoulou-Stamati et al., op. cit., s. 53-77. 5 Frydrych B., Wybrane związki nieorganiczne, w: Podstawy toksykologii, pod red. J. Piotrowskiego, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa 2008, s. 197.
rozpuszczalność ozonu w wodzie powoduje łatwość jego dotarcia do dalekich części drzewa oskrzelowego, w wyniku czego błona śluzowa zostaje mocno podrażniona. Wyższe stężenia tego związku powodują również kaszel, osłabienie, podrażnienie spojówek, bóle głowy, senność i zwolnienie akcji serca. Ozon może powodować także szybsze starzenie się, na co wskazują badania wykonane na zwierzętach. 6 Tlenek azotu oraz dwutlenek azotu mają największe toksyczne właściwości z gamy wielu tlenowych połączeń azotu. 7 Ten pierwszy jest bezwonnym, bezbarwnym i niepalnym gazem, który nie występuje naturalnie w przyrodzie, a powstaje w wyniku ogrzewania azotanu (V) amonu, natomiast drugi powstaje w wyniku utleniania się tlenku azotu. 8 Źródłami tlenków azotu w atmosferze są zakłady przemysłowe spalające paliwa w wysokich temperaturach, a także inne zakłady, które nie wykorzystują procesów spalania. Istotnym źródłem tych szkodliwych związków są także pojazdy spalinowe. 9 Tlenki azotu powodują podrażnienie dolnych dróg oddechowych, często powodując zatrucia. Ich duże stężenie prowadzi do utlenienia żelaza zawartego w hemoglobinie powodując zaburzenia działania układu biologicznego. 10 Wysokie stężenie dwutlenku azotu w powietrzu może powodować zapalenie oskrzeli, a także napady kaszlu. 11 Dwutlenek węgla powstaje w wyniku całkowitego spalania węgla, natomiast tlenek węgla podczas niezupełnego spalania. 12 Dlatego ich głównymi źródłami są spaliny samochodowe oraz paleniska domowe i zakłady przemysłowe, w których stosowane są takie substancje organiczne, jak: drewno, ropa naftowa oraz węgiel. Tlenek węgla zastępuje tlen połączony z hemoglobiną, czego skutkiem jest niedotlenienie takich narządów jak mózg czy serce. Jego szkodliwe działanie, w zależności od stężenia we krwi obejmuje bóle głowy, nudności, wymioty, osłabienie, aż do zaburzenia czynności serca i kłopotów z oddychaniem. Jego zbyt duże stężenie powoduje śmierć. Dwutlenek węgla z kolei zwiększa ciśnienie krwi, prowadzi do duszności, zaburzenia oddechu czy zawrotów głowy. Powietrze nasycone tym gazem w 10% powoduje między innymi utratę przytomności i porażenie narządów oddechu, a już 12% stężenie prowadzi do zgonu. 13 6 Wiąckowski S., op. cit., s. 74. 7 Ibid., s. 82. 8 Frydrych B., op. cit., s. 197. 9 Wiąckowski S., op. cit., s. 82. 10 Frydrych B., op. cit., s. 206. 11 Wiąckowski S., op. cit., s. 83. 12 Nicolopoulou-Stamati et al., op. cit., s. 53-77. 13 Wiąckowski S., op. cit., s. 75-78.
Dwutlenek siarki powstaje w wyniku spalania węgla zasobnego w siarkę oraz podczas wytapiania siarczkowych rud nieżelaznych. W przyrodzie jego źródłami są wulkany, powstaje też na drodze rozkładu materii organicznej. 14 Dwutlenek siarki oddziałuje już na górne drogi oddechowe ingerując w strukturę błony śluzowej, a w dużych stężeniach doprowadza do obrzęku płuc. Związek ten powoduje zapalenie spojówek, kaszel, kichanie, nieżyt nosa, czy też wymioty. Jego zbyt duże stężenie wywołuje skurcz krtani, którego skutkiem może być nawet śmierć. 15 Pyły zawieszone w powietrzu dzielone są ze względu na wielkość cząstek. Najczęściej badane pyły określone są nazwami PM2.5 oraz PM10. W przypadku tych pierwszych wielkość cząsteczek nie przekracza 2,5 mikrometra, natomiast PM10 to cząstki o maksymalnej wielkości do 10 mikrometrów. 16 Zanieczyszczenia pyłowe to między innymi popiół i żużel zawierające krzemiany, węglany oraz siarczany. Powietrze zostaje również zatruwane przez pyły metali, organiczne i radioaktywne. Źródłem wymienionych rodzajów pyłów jest przede wszystkim przemysł: paliwowo-energetyczny, materiałów budowlanych, a także hutniczy. Rysunek 1. Wpływ zanieczyszczeń na zdrowie człowieka Źródło: opracowanie własne na podstawie: Tu J. et al., Computational Fluid and Particle Dynamics in the Human Respiratory System, Springer, Berlin 2012, s. 20. 14 Zakrzewski S., op. cit., s. 110. 15 Wiąckowski S., op. cit., s. 81. 16 Kociołek-Balawajder E., Stanisławska E., Chemia środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wrocław 2012, s. 130.
Oddychanie zapylonym powietrzem prowadzi do gromadzenia się pyłu w płucach, oskrzelach oraz tkance łącznej, a także w górnych drogach oddechowych. Pył powoduje zapalenie oskrzeli, nieżyt nosa, wywołuje alergię, a nawet prowadzi do występowania chorób nowotworowych. 17 Rysunek 1 pokazuje szkodliwy wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie człowieka. 3. Jakość krakowskiego powietrza w 2013 roku W krakowskich stacjach monitoringu jakości powietrza prowadzone są pomiary zanieczyszczenia powietrza takimi związkami chemicznymi jak tlenek azotu, dwutlenek azotu, ogólna zawartość tlenków azotu, tlenek węgla, ozon oraz pył zawieszony PM2.5 oraz PM10. W tabelach 2 oraz 3 przedstawiono raporty roczne dla poszczególnych stacji pomiarowych w Krakowie. 18 Na podstawie danych z krakowskich stacji pomiarowych można zauważyć, że w Krakowie przekraczane są znacznie roczne zawartości tlenków azotu ogółem oraz pyłu zawieszonego PM10. Również zawartość dwutlenku azotu jest zbliżona do wartości progowej lub, w przypadku stacji Kraków-Aleja Krasińskiego, znacznie ją przekracza. Pozostałe szkodliwe związki nie są objęte ograniczeniami normatywnymi, ale warto zauważyć, iż ich stężenia w krakowskim powietrzu są bardzo wysokie i niebezpieczne dla zdrowia człowieka. Tabela 2. Wyniki pomiarów zanieczyszczeń powietrza stacji Kraków- aleja Krasińskiego w 2013 roku Źródło: http://monitoring.krakow.pios.gov.pl/iseo/, dostęp: 14.05.2014 r. 17 Wiąckowski S., op. cit., s. 34. 18 http://monitoring.krakow.pios.gov.pl/iseo/, dostęp: 14.05.2014 r.
Tabela 3. Wyniki pomiarów zanieczyszczeń powietrza stacji Kraków- Nowa Huta w 2013 roku Źródło: http://monitoring.krakow.pios.gov.pl/iseo/, dostęp: 14.05.2014 r. Analizy zanieczyszczenia krakowskiego powietrza wykazały także, że aż 60% mieszkańców tego miasta mieszka na obszarach, w których przekraczane zostają średnioroczne stężenia pyłu PM10, a 8% mieszkańców zamieszkuje obszary gdzie przekraczany jest średnioroczny poziom dwutlenku azotu. 19 Szacuje się, że od 300 do 600 zgonów rocznie w Krakowie spowodowane jest zawartością pyłu zawieszonego w powietrzu tego miasta. 20 Najnowsze badania Europejskiej Agencji Ochrony Środowiska wskazują również, że Kraków jest trzecim miastem o najgorszej jakości powietrza w Europie. 21 4. Szkodliwe bieganie w Krakowie Liczne badania epidemiologiczne wskazują, że biegacze, szczególnie ci, którzy trenują biegi długodystansowe są narażeni na zakażenia dróg oddechowych. 22 Istnieją trzy czynniki, z powodu których sportowcy są szczególnie narażeni na wdychanie zanieczyszczeń. Po pierwsze podczas wysiłku, z uwagi na zmęczenie wzrasta wentylacja organizmu. Drugim czynnikiem jest wdychanie powietrza przez usta, a nie przez nos, w wyniku czego omijane są naturalne mechanizmy filtracji. Trzecim aspektem jest zwiększony przepływ powietrza, który przenosi zanieczyszczenia w głąb dróg oddechowych. Wykazano również, że dyfuzja gazów przez płuca podczas biegania wzrasta nawet 19 http://www.malopolska.pl/obywatel/eko-prognozamalopolski/malopolska/strony/obszary-zagrozenia.aspx, dostęp: 14.05.2014 r. 20 http://www.krakowskialarmsmogowy.pl/zdrowie/szczegoly/page/1/id/28, dostęp: 14.05.2014 r. 21 http://www.krakowskialarmsmogowy.pl/smog/szczegoly/id/31, dostęp: 14.05.2014 r. 22 Nieman D., Risk of Upper Respiratory Tract Infection in Athletes: An Epidemiologic and Immunologic Perspective, Journal of Athletic Traning, 1997, volume 32, number 4, s. 344.
sześciokrotnie. Na podstawie tych informacji można podejrzewać, że zanieczyszczenia, które normalnie są usuwane z układu oddechowego, w przypadku biegaczy mogą być wchłaniane. 23 Dodatkowym czynnikiem wpływającym na zagrożenie zdrowia jest także ograniczenie oczyszczających właściwości nosa podczas wysiłku, w przypadku kiedy wysiłek nie jest na tyle intensywny by istniała konieczność oddychania ustami. 24 Trzydziestominutowy bieg może zwiększyć wchłanianie dwutlenku węgla nawet dziesięciokrotnie, co odpowiada wypaleniu dziesięciu papierosów. Zwiększa się również podaż pozostałych zanieczyszczeń z powietrza atmosferycznego do organizmu. 25 Konfrontując wyniki analiz, które zostały zamieszczone w rozdziale trzecim oraz informacje dotyczące oddychania oraz zachowania się organizmu podczas biegania można stwierdzić, że osoby aktywne sportowo, a w szczególności biegacze, są narażeni na znaczne straty zdrowotne, związane z uprawianiem sportu w Krakowie. Ich organizm w trakcie wysiłku jest podatny na wchłanianie zanieczyszczeń, a co za tym idzie występowanie wielu schorzeń, które zostały przedstawione w rozdziale drugim niniejszego artykułu. Zwiększone pochłanianie szkodliwych związków z powietrza, a w szczególności tlenków azotu oraz pyłów, których wymagania normatywne są znacząco przekraczane w Krakowie, może prowadzić do chorób zarówno górnych, jak i dolnych dróg oddechowych. Portal internetowy www.krakowskialarmsmogowy.pl ocenia, że statystyczny mieszkaniec Krakowa przyjmuje do swojego organizmu z powietrza taką ilość szkodliwych substancji, która odpowiada wypaleniu 2500 papierosów rocznie. Aż strach pomyśleć ile w takim razie zanieczyszczeń dostaje się do organizmu człowieka aktywnego fizycznie i jaki jest poziom spustoszeń, które są przez nie wywoływane. Osoby, które chcą uprawiać sport w Krakowie, powinny na bieżąco monitorować poziom zanieczyszczenia powietrza i spędzać czas aktywnie jedynie wtedy, gdy szkodliwe związki nie przekraczają dopuszczalnych stężeń. Jest to szczególnie istotne w miesiącach zimowych, kiedy limity są bardzo często przekraczane, w przypadku tlenków azotu nawet kilkukrotnie. Warto również wybierać takie miejsca Krakowa, które nie znajdują się w bezpośrednim położeniu najbardziej uczęszczanych dróg oraz stref bardzo uprzemysłowionych. Należy także, jeżeli jest to tylko możliwe, unikać godzin szczytu, kiedy stężenie szkodliwych związków jest największe. Kiedy jakość powietrza nie spełnia 23 Carlisle A., Shar N., Exercise and outdoor ambient air pollution, British Journal of Sports Medicine, 2001 vol. 35, s. 214-215. 24 Aydin S. et.al., The effects of air pollutants on nasal functions of outdoor runners, European Archives of Oto-Rhino-Laryngology, 2014, vol 271, issue 4, s. 713 25 Carlisle A., Shar N., Exercise, s. 215.
określonych wymagań warto zastanowić się nad alternatywnymi sposobami aktywnie spędzanego czasu, do których, w przypadku biegaczy można zaliczyć trening na stacjonarnych bieżniach mechanicznych oferowanych przez zlokalizowane w Krakowie liczne kluby fitness oraz siłownie. Tego typu forma treningu w niektórych przypadkach może okazać się znacznie korzystniejsza dla zdrowia naszego organizmu. Literatura: [1] Aydin S. et.al., The effects of air pollutants on nasal functions of outdoor runners, European Archives of Oto-Rhino-Laryngology, 2014, vol. 271, issue 4, s. 713. [2] Carlisle A., Shar N., Exercise and outdoor ambient air pollution, British Journal of Sports Medicine, 2001, vol. 35, s. 214-215. [3] Frydrych B., Wybrane związki nieorganiczne, w: Podstawy toksykologii, pod red. J. Piotrowskiego, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa 2008, s. 197, 206. [4] Kociołek-Balawajder E., Stanisławska E., Chemia środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wrocław 2012, s. 130. [5] Nicolopoulou-Stamati et al., Environmental Health Impacts of Transport and Mobility, Springer, Berlin 2005, s. 53-77. [6] Nieman D., Risk of Upper Respiratory Tract Infection in Athletes: An Epidemiologic and Immunologic Perspective, Journal of Athletic Trening, 1997, volume 32, number 4, s. 344. [7] Tu J. et al., Computational Fluid and Particle Dynamics in the Human Respiratory System, Springer, Berlin 2012, s. 20. [8] Wiąckowski S., Toksykologia środowiska człowieka, Oficyna Wydawnicza Branta, Bydgoszcz 2010, s. 34, 73-78, 81-83. [9] Zakrzewski S., Podstawy toksykologii środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000, s. 107-108, 110. Strony internetowe: [10] http://monitoring.krakow.pios.gov.pl/iseo/, dostęp: 14.05.2014 r. [11] http://www.malopolska.pl/obywatel/ekoprognozamalopolski/malopolska/strony/obszary-zagrozenia.aspx, dostęp: 14.05.2014 r.
[12] http://www.krakowskialarmsmogowy.pl/zdrowie/szczegoly/page/1/id/28, dostęp: 14.05.2014 r. [13] http://www.krakowskialarmsmogowy.pl/smog/szczegoly/id/31, dostęp: 14.05.2014 r.