Ograniczenie dymu nie eliminuje zagrożenia zdrowotnego – naukowcy ostrzegają przed ultradrobnymi cząstkami

Nowe badania prowadzone przez naukowców z University of Galway wykazały, że spalanie tzw. „paliw niskodymnych” (low-smoke fuels) prowadzi do emisji bardzo małych, ultradrobnych cząstek, które mogą być potencjalnie bardziej szkodliwe dla zdrowia człowieka.

Badacze z Ryan Institute przeprowadzili serię kontrolowanych eksperymentów spalania, wykorzystując torf, drewno oraz przemysłowo wytwarzane paliwa „niskodymne”, w tym tzw. „niskodymny węgiel”. Ten ostatni został wprowadzony jako alternatywa po zakazie stosowania tzw. „smoky coal”, który w Irlandii obowiązuje od 2022 roku. Eksperymenty prowadzono w domowych piecach grzewczych, aby dokładnie określić, jakie zanieczyszczenia poszczególne paliwa emitują do atmosfery.

Jak badano emisję zanieczyszczeń

Naukowcy analizowali powstający dym przy użyciu zaawansowanych instrumentów pomiarowych, które pozwalają określić liczbę cząstek emitowanych do powietrza, ich wielkość oraz skład chemiczny.

Równolegle zespół badawczy prowadził wieloletnie pomiary jakości powietrza w warunkach rzeczywistych w Dublinie oraz w miejscowości Birr w hrabstwie Offaly. Dzięki temu możliwe było porównanie wyników laboratoryjnych z rzeczywistą ekspozycją mieszkańców na zanieczyszczenia powietrza w okresach zimowych epizodów smogowych.

Łącząc te dane z metodami statystycznego „odcisku palca” źródeł emisji oraz z modelami depozycji cząstek w układzie oddechowym, badacze mogli precyzyjnie określić, które paliwa najbardziej przyczyniają się do powstawania szkodliwych zanieczyszczeń oraz jak głęboko cząstki te mogą penetrować układ oddechowy człowieka.

Paradoks paliw „niskodymnych”

Wyniki badań – uzyskane w strefie „low smoke” w Irlandii, lecz mające znaczenie dla całej Europy oraz regionów przechodzących transformację energetyczną, takich jak Chiny czy Indie – wskazują, że obecne krajowe, europejskie i międzynarodowe regulacje dotyczące jakości powietrza wymagają szybszego dostosowania do nowych dowodów naukowych.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience. Projekt prowadziło Centre for Climate and Air Pollution Studies działające przy Ryan Institute na University of Galway, we współpracy z naukowcami z Irlandii, Chin, Australii oraz Stanów Zjednoczonych.

Profesor Jurgita Ovadnevaite, dyrektor Centre for Climate and Air Pollution Studies w Ryan Institute, podkreśla:

„Nasze badanie pokazuje, że w próbie ograniczenia całkowitej masy pyłów zawieszonych nieświadomie zwiększyliśmy emisję najmniejszych cząstek, które mogą być jeszcze bardziej szkodliwe dla zdrowia człowieka. Ultradrobne cząstki pochodzące z paliw ‘low-smoke’ najgłębiej penetrują płuca, skąd mogą przedostawać się do układu sercowo-naczyniowego, a nawet docierać do mózgu.”

Jak zaznacza badaczka, uzyskane dane wskazują również na konieczność odchodzenia od spalania paliw stałych w gospodarstwach domowych jako elementu szerszej transformacji energetycznej i dekarbonizacji gospodarki do 2050 roku.

Konieczność zmiany norm jakości powietrza

Wyniki badań wskazują również na pilną potrzebę aktualizacji europejskich i międzynarodowych norm jakości powietrza tak, aby uwzględniały one ultradrobne cząstki. Strategie zarządzania jakością powietrza powinny dążyć nie tylko do zmniejszenia masowego stężenia pyłów, ale także do ograniczenia liczby emitowanych cząstek ultradrobnych.

Badanie wykazało, że zastąpienie paliw o wysokiej emisji dymu ich odpowiednikami „low-smoke” prowadzi do dwu- lub trzykrotnego wzrostu emisji ultradrobnych cząstek.

Ponieważ najmniejsze cząstki mogą wnikać głębiej do płuc i tam się odkładać, zjawisko to może częściowo niwelować korzyści wynikające z ograniczenia emisji dymu. W praktyce oznacza to, że redukcja całkowitej masy pyłów zawieszonych nie zawsze prowadzi do zmniejszenia ekspozycji człowieka na najbardziej niebezpieczne cząstki – w wielu przypadkach zwiększa natomiast ich liczbę.

Niedoszacowanie zanieczyszczeń w modelach jakości powietrza

Badanie wykazało również, że liczba cząstek w atmosferze jest znacznie niedoszacowana w obecnych modelach jakości powietrza – nawet dziesięciokrotnie.

Zanieczyszczenie powietrza odpowiada za kilka milionów przedwczesnych zgonów rocznie na świecie. Jednym z głównych czynników tego zjawiska jest ekspozycja na drobny pył zawieszony PM2.5 (cząstki o średnicy poniżej 2,5 µm).

Nawet w Irlandii – kraju często postrzeganym jako region o stosunkowo czystym powietrzu – zanieczyszczenie PM2.5 wiąże się z ponad 1700 przedwczesnymi zgonami rocznie.

W porównaniu z cząstkami PM2.5 ultradrobne cząstki (o średnicy poniżej 100 nm) wywołują silniejsze reakcje zapalne w płucach i mogą pozostawać w tkance płucnej przez dłuższy czas. Wynika to z ich zdolności do głębokiej penetracji dróg oddechowych oraz zdolności przekraczania bariery krew–mózg.

Ich toksyczność wzrasta wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru cząstek, co wiąże się z większą powierzchnią właściwą, obecnością reaktywnych związków na powierzchni oraz specyficznymi właściwościami fizycznymi.

Nowe regulacje UE a potrzeba dalszych zmian

Znaczenie ultradrobnych cząstek jest coraz częściej dostrzegane w europejskiej polityce środowiskowej. Znowelizowana dyrektywa Ambient Air Quality Directive (EU 2024/2881) po raz pierwszy wprowadza obowiązek monitorowania ultradrobnych cząstek we wszystkich państwach członkowskich.

Autorzy badania podkreślają jednak, że regulacje te powinny pójść dalej i wprowadzić wiążące wartości graniczne dla ultradrobnych cząstek w powietrzu.

Centre for Climate and Air Pollution Studies przy University of Galway dostarcza danych naukowych wspierających decydentów krajowych i unijnych w opracowywaniu standardów jakości powietrza, strategii redukcji emisji oraz planów działań klimatycznych. Wyniki prac ośrodka stanowią ważne zaplecze analityczne dla Irlandii w kontekście nowych unijnych wymogów dotyczących monitorowania ultradrobnych cząstek.

Źródło: Nature Geoscience, Low-smoke fuels for residential heating linked to an increase in ultrafine particle emissions
DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41561-026-01942-1