wpływ zanieczyszczenia powietrza w krakowie na zdrowie biegaczy

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
2
Zakrzewski S., Podstawy toksykologii środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000, s. 107-108.
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
Przykłady pochodzenia zanieczyszczeń
Z obszarów wiejskich:
 produkcja rolna
 górnictwo
 kamieniołomy
Produkcja przemysłowa:
 metalurgia
 wytwarzanie chemikaliów
 wytwarzanie energii cieplnej, elektrycznej itp.
Działalność społeczna:
 ogrzewanie domów i budynków
 odpady komunalne
 ścieki
Mobilne
 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.
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.
4
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.
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.
7
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.
Wiąckowski S., op. cit., s. 81.
16
Kociołek-Balawajder E., Stanisławska E., Chemia środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego
we Wrocławiu, Wrocław 2012, s. 130.
15
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
18
Wiąckowski S., op. cit., s. 34.
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.