Nr 19. Emisje dwutlenku siarki w Polsce

KANCELARIA SEJMU
BIURO STUDIÓW
I EKSPERTYZ
Emisja dwutlenku siarki w Polsce
Luty 1992
Informacja
Nr 19
Mirosław Sobolewski
-1-
WIELKOŚĆ I ZRODŁA EMISJI SO2
Dwutlenek siarki jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych szkodliwych
substancji wprowadzanych do środowiska przez człowieka. Jego obecność w atmosferze i hydrosferze hamuje rozwój organizmów żywych, obniża wartość wód, przyspiesza degradację gleb. Polska należy do grupy państw będących największymi
producentami tego związku. GUS szacuje, że rokrocznie krajowa emisja SO2 do
atmosfery sięgała 4 mln ton (w roku 1989 - 3905 tys. ton). Jej rzeczywiste rozmiary
były prawdopodobnie jeszcze wyższe, gdyż przyjęta przez GUS metoda obliczeń
zaniża nieco wielkości zanieczyszczeń. W 1990 zanotowano znaczny spadek emisji.
Udział poszczególnych sektorów gospodarki w ogólnej emisji przedstawia się
następująco:
energetyka zawodowa - 48,9%
energetyka przemysłowa - 15,6%
sektor komunalno-bytowy - 23,7%
technologie przemysłowe - 8,4%
pojazdy mechaniczne - 3,4%
(stan z roku 1990)
Liczba polskich zakładów przemysłowych uciążliwych dla czystości powietrza
przekracza 1600, a jedynie 10% spośród nich posiada jakiekolwiek instalacje
wychwytujące szkodliwe związki. Dwutlenek siarki stanowi ponad połowę ogólnej
emisji zanieczyszczeń gazowych. Jego największym producentem jest energetyka,
odpowiedzialna za blisko 70% całkowitej emisji. Spowodowane jest to wykorzystywaniem paliw o znacznym stopniu zasiarczenia oraz powszechnym stosowaniem
przestarzałych technologii spalania i brakiem urządzeń do redukcji zanieczyszczeń.
Przemysłowa emisja SO2 - wynosząca w 1989 roku ok. 2,8 mln ton - koncentruje się w kilkudziesięciu zakładach przemysłowych (głównie elektrowniach i
elektrociepłowniach) o emisji rocznej powyżej 10 tys. ton. Sześćdziesiąt spośród 1612
zakładów
odprowadzających
do
atmosfery
zanieczyszczenia
gazowe
odpowiedzialnych jest za 75% sumarycznej emisji gazów. Do "rekordzistów" w
produkcji zanieczyszczeń gazowych należą:
Elektrownia "Bełchatów" w Rogowcu
-2-
Huta im. Sendzimira w Krakowie
Elektrownia "Turów" w Bogatyni
Elektrownia "Łaziska" w Łaziskach Górnych
Elektrownia "Dolna Odra" w Nowym Czarnowie
Elektrownia "Kozienice" w Świerżach Górnych
Elektrownia "Rybnik" w Rybniku
Huta "Katowice" w Dąbrowie Górniczej
Elektrownia "Siersza" w Trzebini
Elektrownia "Ostrołęka" w Ostrołęce
Te dziesięć zakładów, każdy o emisji ponad 100 tys ton SO2 rocznie, odprowadza łącznie do atmosfery blisko połowę ogólnopolskich przemysłowych zanieczyszczeń dwutlenkiem siarki. Ani jeden z nich nie jest wyposażony w jakiekolwiek urządzenia do redukcji zanieczyszczeń gazowych. Instalacje takie stanowią
również rzadkość wśród zakładów małych i średnich. Szacuje się, że wszystkie pracujące urządzenia odsiarczają łącznie 416 tys. ton zanieczyszczeń gazowych. Stanowi
to zaledwie nieco powyżej 10% całkowitej emisji SO2.
Obok bezwzględnie "przodującego" w wytwarzaniu dwutlenku siarki przemysłu paliwowo-energetycznego znaczną uciążliwością odznaczają się również branże chemiczna i metalurgiczna, emitujące blisko 300 tys. ton dwutlenku siarki
rocznie.
ROZKŁAD PRZESTRZENNY EMISJI SO2
Przestrzenny rozkład emisji dwutlenku siarki jest zróżnicowany. Wyraźnie
zaznaczają się związki z poziomem uprzemysłowienia danego regionu, a zwłaszcza z
lokalizacją dużych zakładów branży energetycznej. Największymi producentami SO2
są województwa południowo-zachodniej oraz centralnej Polski. Ponad 80% emisji S02
odbywa się na terenach uznanych za obszary zagrożenia ekologicznego, które łącznie
zajmują 11% powierzchni Polski.
Zamieszczona mapa przedstawia emisję SO2 w odniesieniu do powierzchni
województw. Obliczeń wskaźnika emisji/l km dokonano w oparciu o szacunkowe
dane obejmujące energetykę zawodową i przemysłową, sektor komunalno-bytowy,
-3-
technologie przemysłowe; nie uwzględniono emisji, której źródłem są pojazdy mechaniczne.
Trzeba tu zaznaczyć, że wskaźnik emisji SO2/lkm2 ma jedynie charakter
orientacyjny i nie odzwierciedla rzeczywistego stanu zanieczyszczenia, ponieważ nie
uwzględnia wielu czynników decydujących o faktycznym rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń. Należą do nich między innymi położenie źródła emisji, warunki meteorologiczne, ukształtowanie powierzchni terenu, dopływ zanieczyszczeń z innych
-4-
źródeł itp. Dokładny obraz skażenia dwutlenkiem siarki uzyskać można jedynie w
drodze monitoringu środowiska.
Na stan czystości powietrza w ujęciu przestrzennym znaczny wpływ wywiera
transport zanieczyszczeń na dalekie odległości. Znaczna bowiem część wyemitowanych gazów przenosi się poza granice kraju - producenta. Szacuje się, że jedynie 36%
rocznej krajowej emisji SO2 pozostaje na terytorium Polski, około 41% osiada w
innych krajach europejskich, a pozostałe 23% na obszarze Bałtyku i poza Europą.
Równocześnie w Polsce pozostaje około 1,4 mln ton SO2 napływającego z zagranicy.
Tak więc ogólna ilość SO2 osiadającego na terytorium Polski szacowana jest na 3,3
mln ton rocznie z czego 45% pochodzi ze źródeł krajowych a 55% z zagranicy.
ODDZIAŁYWANIE SO2 NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE
Gazowe zanieczyszczenia powietrza są szczególnie niebezpieczne ze względu
na szybkie i nieograniczone rozprzestrzenianie się oraz bezpośrednie oddziaływanie
na środowisko. Emisja dwutlenku siarki do atmosfery i wynikające z niej zakwaszenie
opadów, wód powierzchniowych i gleb prowadzi w efekcie do uszkadzania
roślinności oraz innych organizmów żywych. Niekorzystny wpływ SO wynika
zarówno ze zwiększonego stężenia związków siarki w powietrzu jak i pośrednio, ze
zmian zachodzących w wodach i glebie.
W warunkach naturalnych opady atmosferyczne mają odczyn obojętny, o
wartościach pH utrzymujących się w granicach od 5,6 do 8, w zależności od regionu
nad którym formują się chmury. Emisja dwutlenku siarki do atmosfery przyczynia się
do silnego zakwaszenia opadów. Wolny tlen, ozon i nadtlenek wodoru obecne w
atmosferze powodują utlenianie SO2, doprowadzając w efekcie do powstania kwasu
siarkowego. Siła jego oddziaływania wzmacniana jest dodatkowo przez obecność
innych silnych kwasów, takich jak azotowy, solny czy fluorowodorów)'. Substancje
te, występujące zwykle w postaci aerozoli, wypłukiwane są z atmosfery w formie
deszczu, śniegu, mgły, rosy, szronu itp. Część kwasów dodatkowo pochłaniana jest
przez podłoże w procesie tzw. suchego osiadania. W rezultacie opady, zwłaszcza w
regionach przemysłowych są silnie zakwaszone, ich pH często spada poniżej 4, a w
ekstremalnych przypadkach dochodzi nawet do 2,1-2,3. Długi okres utrzymywania
-5-
się aerozoli w powietrzu oraz przenoszenie się mas atmosferycznych na duże
odległości sprawia, że kwaśnymi deszczami dotykane są często obszary odległe o
wieleset kilometrów od źródeł emisji.
Jednocześnie z zakwaszeniem opadów występuje zjawisko zakwaszania wód
powierzchniowych; proces ten może doprowadzić do poważnego uszkadzania ekosystemów wodnych. Powodowane jest to zazwyczaj uruchomieniem związków toksycznych (np. glinu), których rozpuszczalność gwałtownie wzrasta w środowisku
kwaśnym. Biologiczne skutki zakwaszenia wód powierzchniowych zaczynają pojawiać się już przy pH poniżej 6,5. Przy pH poniżej 6 gwałtownie zmniejszają swoją
różnorodność populacje wodorostów i fitoplanktonu. Zmniejsza się liczba gatunków
zarówno wśród bezkręgowców jak i kręgowców. Spada liczebność populacji ryb; do
szczególnie wrażliwych należą łososiowate i karpiowate. Zdolność do rozmnażania
wielu gatunków spada przy pH poniżej 5,5 i praktycznie zanika przy pH mniejszym
od 4,5.
Kwaśne deszcze prowadzą również do naruszania warunków naturalnych
środowiska glebowego. Przyczynia się do tego ułatwione w warunkach kwaśnych
wymywanie składników pokarmowych i trudno rozpuszczalnych substancji mineralnych. W nadmiernie kwaśnym środowisku rośliny tracą zdolność przyswajania składników pokarmowych, nawet wtedy, gdy występują one w wystarczających ilościach.
Następuje także naruszenie równowagi jonowej przejawiające się niedoborem jonów
Ca i K, a nadmiarem Fe i Al, co może doprowadzić do ograniczenia lub całkowitego
zahamowania rozwoju organizmów. Przy podwyższonej kwasowości gleby zmienia
się także jej struktura fizyczna: zmniejsza się granulacja, poszczególne grudki zlepiają
się, gleba twardnieje, spada przepuszczalność. Utrudnia to dostęp wody i powietrza i
negatywnie odbija się na funkcjonowaniu systemu korzeniowego.
Najbardziej wrażliwym na zanieczyszczenia związkami siarki elementem
ekosystemu jest roślinność. SO2 jest toksyną asymilacyjną, jej wpływ na rośliny jest
szybki i łatwo dostrzegalny. Toksyczność dwutlenku siarki wynika z jego właściwości
utleniająco-redukcyjnych
wpływających
na
prędkość transpiracji,
oddychania
i
fotosyntezy. Zwiększona obecność dwutlenku siarki może doprowadzić do zaburzeń
procesów fizjologicznych rośliny (m.in. zakłócenia w przenikaniu komórkowym,
zmiany w bilansie jonów, utraty nie związanej wody, obniżenia pH). Pobieranie
-6-
dwutlenku siarki w procesie fotosyntezy (w miejsce CO2) powoduje chlorozę i nerkozę
liści, redukcję ich powierzchni i liczby; przyczynia się także do rozkładu chlorofilu oraz
zmniejszania się intensywności oddychania i asymilacji. Prowadzi również do zaburzeń w
gospodarce wodnej roślin, zmniejszania przyrostu masy, ogólnego osłabienia i obniżenia
zdolności rozrodczych.
Szczególnie małą odporność na oddziaływanie SO2 mają rośliny niższe -porosty,
glony, mchy, grzyby. Dużą wrażliwością cechują się również drzewa iglaste: na przykład
przyrost wysokości świerków ulega zahamowaniu przy stale utrzymującym się stężeniu
SO2 około 0,01 mg/m3 . Bardziej odporne są drzewostany liściaste, ale i one reagują
niekorzystnie na stężenia SO2 powyżej 0,05 mg/m3 . Przy stężeniach 0,4 mg/m3 często
dochodzi do całkowitego zahamowania procesu fotosyntezy.
OGRANICZANIE EMISJI SO2
Fakt, że znaczne ilości SO2 i innych szkodliwych substancji są w stanie
przemieszczać się na duże odległości, poza granice państw i regionów, stał się
przyczyną rozpoczęcia współpracy międzynarodowej na dużą skalę. W 1979 roku w
Genewie rozpoczęto prace nad konwencją o transgranicznym przenoszeniu zanieczyszczeń. Protokół helsiński tej konwencji - dotyczący emisji dwutlenku siarki został
podpisany w 1985 roku przez 21 krajów. W myśl tego porozumienia państwa
sygnatariusze dobrowolnie zobowiązują się do ograniczenia do roku 1993 emisji
SO2 o 30% (w stosunku do emisji z roku 1980). W wielu krajach redukcja ta znacznie
przekroczy założoną wielkość 30% . Polska jak dotąd nie podpisała protokółu
helsińskiego. Mimo to działania zmierzające do ograniczenia zanieczyszczenia
atmosfery są traktowane jako jeden z priorytetów polityki ekologicznej państwa.
Przyjęty program zakłada ograniczenie emisji SO2 o co najmniej 30% do roku 1998
(w stosunku do 1980).
Głównym źródłem emisji SO2 jest przemysł paliwowo-energetyczny, dlatego
też znaczniejsze zmniejszenie ilości emitowanego dwutlenku siarki i poprawę jakości
powietrza można uzyskać jedynie dokonując głębokich przekształceń i racjonalizacji
gospodarki energetycznej. Konieczne wydaje się więc podjęcie następujących
działań:
-7-
- optymalizacja produkcji energii w wyniku upowszechniania energooszczędnych technologii oraz efektywnego i oszczędnego użytkowania energii;
- poprawa jakości węgla poprzez jego wzbogacanie oraz usuwanie domieszek
siarki;
- modernizacja technik spalania w elektrowniach węglowych, przechodzenie
na techniki ekologicznie bezpieczniejsze takie jak spalanie fluidalne, stosowanie
palników niskoemisyjnych, wprowadzanie do paliw dodatków ograniczających emisję zanieczyszczeń;
- stopniowa zmiana struktury zużycia nośników energii w kierunku nośników
ekologicznie mniej szkodliwych oraz niekonwencjonalnych źródeł energii takich jak
geotermia, urządzenia wykorzystujące energię słońca, wiatru, biogaz;
- instalowanie urządzeń do redukcji zanieczyszczeń.
Pierwsze efekty bardziej zdecydowanej polityki ekologicznej są już zauważalne. Znaczne zwiększenie funduszy na ochronę środowiska (do 10 bilionów zł w skali
roku) umożliwiło zainicjowanie niektórych wspomnianych wyżej procesów. Pełna
realizacja celów może zostać osiągnięta dopiero w dłuższym horyzoncie czasowym,
ale już dziś obserwuje się pierwsze pozytywne zmiany. W roku 1990 emisja
dwutlenku siarki zmniejszyła się o ponad 450 tys. ton. Po części było to wynikiem
załamania gospodarczego i spadku produkcji energii, niemniej w znacznym stopniu
przyczyniła się do tego również poprawa jakości spalanego węgla. W roku 1991
oddano do użytku kolejną instalację do odsiarczania węgla w kopalni "Jan Kanty", na
rok 1992 przewidziane jest uruchomienie podobnych instalacji w innych kopalniach
okręgu jaworzniańskiego. Przyczyni się to do ograniczenia emisji dwutlenku siarki o
około 200 tys. ton rocznie. W 1991 zwiększyła się liczba zakładów wyposażonych w
instalacje do odsiarczania gazów. Rozpoczęto też przygotowania do budowy instalacji
odsiarczających w kilku wielkich elektrowniach (m.in. "Bełchatów", "Opole"). Jeżeli
program ograniczania emisji dwutlenku siarki będzie kontynuowany - co wymaga
znacznych nakładów finansowych - możliwe jest, że w ciągu kilku lat Polsce uda się
dostosować poziom emisji do standardów europejskich.
Źródła:
1. I.Kulisz: Kwaśne deszcze i ich wpływ na środowisko. Wyd.
-8-
Geologiczne, Warszawa, 1988.
2. Ochrona środowiska 1991, GUS, Warszawa, 1991.
3. Raport o stanie, zagrożeniu i ochronie środowiska 1990, GUS, Warszawa,
1990.