Spacer lub wycieczka rowerowa po mieście nie zawsze są przyjemnym i zdrowym sposobem spędzania wolnego czasu. To, czym oddychamy, nie zawsze przypomina jednorodną, przezroczystą i bezwonną mieszaninę gazów. Czystsze powietrze w miastach jest naszą potrzebą, istotnym kryterium jakości życia. Dlatego inicjatywy zmierzające do poprawy jakości powietrza są konieczne i pożądane.

Powietrze atmosferyczne jest najistotniejszym elementem naszego środowiska naturalnego ze względu na dużą dynamikę zachodzących w nim przemian w stosunku do pozostałych elementów (woda i gleba) oraz bezpośredniego kontaktu z tymi elementami (sucha depozycja, mokra depozycja). Z tego względu problemy związane z jakością powietrza nie dotyczą wyłącznie wąskiego obszaru wytyczonego w promieniu źródła o istotnej emisji, lecz muszą być analizowane od skali lokalnej poprzez kontynentalną do skali globalnej. Problemem globalnym jest konieczność ograniczenia emisji gazów cieplarnianych (głównie dwutlenku węgla i metanu) oraz gazów zubożających warstwę ozonową. Lokalnie istotne są przede wszystkim koncentracje SO₂, NO_x, węglowodorów, pyłów oraz ozonu troposferycznego.
Na terenach zurbanizowanych niskie źródła emisji, stacjonarne i mobilne, w dużym stopniu ponoszą odpowiedzialność za obserwowane przekroczenia wartości dopuszczalnych koncentracji substancji zanieczyszczających w powietrzu. Wpływ zanieczyszczeń jest odczuwalny w takich dziedzinach, jak ludzkie zdrowie, degradacja ekosystemów (zagrożenie dla bioróżnorodności) i straty w materiałach (m.in. niszczenie dziedzictwa kulturowego).
Problem ochrony powietrza w wymiarze globalnym jest przedmiotem licznych międzynarodowych konwencji. Zasadniczą treścią wszystkich konwencji dotyczących zanieczyszczenia i ochrony atmosfery jest przekonanie, że każde państwo powinno tak prowadzić działalność na terenie własnego kraju, aby nie szkodziło środowisku w innych krajach. Do najważniejszych zobowiązań podjętych przez Rzeczpospolitą można zaliczyć: II Protokół Siarkowy, Protokół Azotowy oraz Konwencja Klimatyczna Narodów Zjednoczonych.
Na rys. 1. przedstawiono zmniejszenie emisji podstawowych zanieczyszczeń w UE-15 na przestrzeni lat 1990-2003, potwierdzające sensowność podjętych inicjatyw międzynarodowych. Zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza na początku lat 90-tych wystąpiło także w Polsce, jednak wynikało to przede wszystkim z recesji i transformacji gospodarczej. W owym czasie likwidowano przestarzałe procesy technologiczne – energochłonne i znacznie obciążające środowisko. Dalsza redukcja wynikała ze zmian w  energetyce, polegających m.in. na poprawie efektywności wykorzystania paliw lub zastępowania niektórych paliw i surowców substytutami mniej uciążliwymi dla środowiska oraz z nowych kierunków polityki ekologicznej. Wiele krajowych wskaźników emisji dla zanieczyszczeń powietrza jest wciąż wyższa niż ich średnie odpowiedniki w krajach OECD, choć zauważalny jest pozytywny trend ich zmian wraz z upływem czasu, związany przede wszystkim z procesem integracji europejskiej. Oczywista bowiem jest spójna i poważnie traktowana prośrodowiskowa polityka UE zorientowana na poszanowanie zasad zrównoważonego rozwoju. Polityka ta formułowana jest w oparciu o aktualny stan wiedzy – rezultaty badań naukowych – z   uwzględnieniem aspektów ekonomicznych realizacji rozważanych scenariuszy rozwoju.
W ramach 6. Wspólnotowego Programu Działań na rzecz Środowiska (6EAP) Komisja Europejska została zobligowana do opracowania strategii tematycznych w siedmiu ważnych obszarach: zanieczyszczenia powietrza, środowiska morskiego, odpadów, zrównoważonej gospodarki zasobami, ochrony gleb, pestycydów i obszarów zurbanizowanych. Obecna polityka zmierza w kierunku bardziej zintegrowanego interdyscyplinarnego podejścia do problemów ochrony środowiska, by komplementarność działań na wielu płaszczyznach przyczyniła się do poprawy jakości życia europejczyków. Program CAFE – „Czyste Powietrze dla Europy”, miał na celu osiągnięcie poziomów jakości powietrza, które nie powodują znacznego negatywnego wpływu oraz zagrożenia dla zdrowia ludzkiego i środowiska naturalnego. Analizy jednak wykazały, że na obecnym poziomie wiedzy realizacja tak ambitnych celów, nawet przy zastosowaniu wszelkich technicznie dostępnych środków bez względu na ich koszty, nie jest możliwa. Urealnienie założeń strategicznych w perspektywie do 2020  r. przez wielowariantowe analizy kosztów i korzyści doprowadziło do wypracowania kompromisu – Strategii Tematycznej Ochrony Powietrza (STOP), opłacalnej i możliwej do osiągnięcia. Przyjęto także korektę zmiany nazwy programu CAFE – z „Czyste (clean) Powietrze dla Europy” na „Czystsze (cleaner) Powietrze dla Europy”.
Strategia Tematyczna Ochrony Powietrza (STOP) wyznacza tymczasowe cele w zakresie ochrony zdrowia i środowiska oraz proponuje środki umożliwiające ich realizację. Cele będą realizowane etapami. STOP koncentruje się na uproszczeniu istniejących obecnie przepisów i połączeniu pięciu instrumentów prawnych w jedną dyrektywę oraz wprowadzeniu nowych norm jakości powietrza dotyczących drobnych cząstek pyłu zawieszonego o ekwiwalentnej średnicy cząstek poniżej 2,5 µm (PM2.5) w powietrzu. Strategii towarzyszy projekt Dyrektywy o Jakości Powietrza Atmosferycznego, powszechnie nazywany Dyrektywą CAFE. Projekt ten uaktualnia i   integruje zapisy pięciu aktów prawnych: Ramowej Dyrektywy Powietrznej (96/62/WE), pierwszej, drugiej i trzeciej dyrektywy córki (1999/30/WE, 2000/69/WE, 2002/3/WE) oraz decyzję o wymianie informacji (2004/107/WE), zgodnie z dobrymi praktykami zarządzania i zasadą tworzenia lepszej regulacji. Ostatnia, czwarta dyrektywa córka (2004/107/WE), dotycząca metali ciężkich i WWA, zostanie włączona do proponowanej dyrektywy w terminie późniejszym. Proces legislacyjny Dyrektywy CAFE dobiega końca i można się spodziewać, że w 2008 roku wejdzie ona w życie.
Novum wprowadzonym w dyrektywie są standardy imisyjne dla pyłu PM2.5. Badacze wykazali, iż ta frakcja pyłu zawieszonego stanowi istotne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Cząstki o  tym rozmiarze osadzają się głęboko w płucach oraz przenikają do układu krwionośnego, powodując poważne choroby układu oddechowego i sercowo-naczyniowego. Ryzyko zdrowotne jest zwielokrotnione, gdyż poza oddziaływaniem mechanicznym drobiny pyłu są dobrym nośnikiem dla wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i metali ciężkich, które „chętnie” kondensują na ich rozwiniętej powierzchni, a powszechnie jest znane ich kancerogenne i mutagenne działanie. Praktycznie nie istnieje wartość progowa stężenia PM2.5, poniżej której nie byłby odnotowywany negatywny wpływ na zdrowie. W ww. projekcie jako jednolity cel dla wszystkich państw członkowskich ustalono pułap średniorocznego stężenia tego pyłu na poziomie 25 µg/m³ z 20% marginesem tolerancji w dniu wejścia w życie omawianej dyrektywy i jego systematyczne zmniejszanie aż do całkowitego zniesienia marginesu tolerancji w dniu 1 stycznia 2010   r. Proponuje się także, aby państwa członkowskie wprowadziły monitorowanie poziomu PM2.5 na obszarach zurbanizowanych jako pierwszy krok ograniczenia średniego stężenia w miastach. Warto zauważyć, że pył drobny jest zanieczyszczeniem o charakterze zarówno pierwotnym, jaki i wtórnym, tzn. jest emitowany do atmosfery bezpośrednio z różnych procesów oraz powstaje w  atmosferze w wyniku przemian innych zanieczyszczeń (tlenków siarki, amoniaku, tlenków azotu). Efektywne przeciwdziałanie emisji PM2.5 jest więc bezpośrednio związane z koniecznością przeciwdziałania emisji innych zanieczyszczeń. Zgodnie ze STOP, w 2020 r. stężenie PM2.5 powinno zostać ograniczone o 75%, a  stężenie ozonu troposferycznego o 60%. By ten cel osiągnąć, należy zmniejszyć emisję dwutlenku siarki o 82%, NO_x o 60%, LZO o 51%, amoniaku o 27% i pierwotnych cząstek PM2.5 o 59% w stosunku do poziomu emisji z roku 2000. Osiągnięcie proponowanych standardów wymagać będzie konsekwentnych i dobrze zaplanowanych działań samorządów lokalnych w perspektywie wieloletniej. Maksymalnie przewidziane pięcioletnie derogatywy mogą okazać się niewystarczające, jeśli dobre praktyki zarządzania jakością powietrza nie zostaną wprowadzane już dziś.
W Polsce monitoring jakości powietrza jest częścią systemu Państwowego Monitoringu Środowiska opartego zarówno na ciągłych (30- lub 60-minutowych) pomiarach w stacjach automatycznych oraz manualnych. Według sporządzanych corocznie ocen jakości powietrza w strefach przez WIOŚ obserwuje się wzrost ilości stref, w których nastąpiło przekroczenie standardów jakości powietrza w odniesieniu do pyłu PM10 (wartość dopuszczalna średniodobowa to 50µg/m³, a średnioroczna to 40µg/m³). Na ogólną liczbę 362 stref w 2004 roku 22 strefy
zakwalifikowano jako strefy z przekroczeniami (klasa C),
a w 2005 – 79 stref. Jest to wynikiem systematycznie zaostrzających się standardów jakości powietrza, m.in. poprzez likwidację tzw. marginesów tolerancji od roku 2005. Jednocześnie należy brać pod uwagę, że   frakcja PM2.5 stanowi np. z większości sektorów w Polsce ok. 75-90% emitowanego PM10. Biorąc więc pod uwagę proponowany w CAFE standard dla PM2.5 – 25µg/m³, należy spodziewać się dalszego wzrostu ilości stref niespełniających standardów jakości powietrza w odniesieniu do zanieczyszczeń pyłowych. Podstawową konsekwencją zakwalifikowania strefy do klasy C jest konieczność opracowania i wdrożenia programu naprawczego ochrony powietrza na terenie danej strefy. Zasadniczym problemem jawi się przede wszystkim niska emisja z sektora komunalno-bytowego oraz ze środków transportu. Zarządzanie dużą liczbą przestarzałych technologicznie lub wykorzystujących kiepskiej jakości paliwa rozproszonych źródeł emisji w połączeniu z niedoborami budżetowymi na realizację takich zadań jest niewątpliwie wyzwaniem dla samorządów.
W opracowaniu oceny jakości powietrza w Polsce wciąż niewielką rolę odgrywa modelowanie numeryczne. W projektowanej dyrektywie zwraca się uwagę na liczne korzyści wynikające z  budowy systemu oceny opartego zarówno na fizykochemicznych pomiarach, jak i na przeprowadzaniu symulacji numerycznych dyspersji zanieczyszczeń. Dobrze zaprojektowany system jest przede wszystkim tańszy w eksploatacji oraz pozwala na przeprowadzenie bardziej skomplikowanych wielowariantowych analiz, w efekcie dostarczając dodatkowych informacji pozwalających na bardziej precyzyjną diagnostykę stanu środowiska i   umożliwiając numeryczne przetestowanie różnych scenariuszy realizacji programów naprawczych.
W miastach skandynawskich (Oslo, Trondheim, Bergen), na Cyprze oraz na Bliskim Wschodzie (Haifa, Abu Dhabi), a także Chinach wykorzystywany jest lub był opracowany przez Norweski Instytut Badań Powietrza NILU zintegrowany system bazodanowy AQMS (Air Quality Management System – System Zarządzania Jakością Powietrza) obejmujący automatyczną akwizycję i kontrolę jakości danych z monitoringu, inwentaryzację emisji, informacje o   przestrzeni GIS, modelowanie numeryczne połączone z graficzną, opartą na GIS prezentacją wyników pomiarów i   obliczeń. Zasadniczym elementem systemu AQMS jest narzędzie AirQUIS, którego funkcjonalność jest wciąż poszerzana dzięki opracowywaniu nowych modułów. Można tu wymienić np. moduł Exposure do wyznaczenia statycznego narażenia ilości ludzi zamieszkujących rozważane obszary w wyniku odnotowywanych przekroczeń koncentracji zanieczyszczeń, moduł Urban Exposure – pozwalający wyznaczyć dynamiczne narażenie jednostki, uwzględniając jej dobowy schemat zachowań, a także jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń, moduł CorrCost pozwalający wyznaczyć straty w materiałach, spowodowane zanieczyszczeniem powietrza czy wreszcie moduł AirOnline pozwalający na rozpowszechnianie informacji o   jakości powietrza w czasie rzeczywistym za pośrednictwem Internetu.
AirQUIS w połączeniu z MM5 lub innym modelem prognozowania pogody może być wykorzystywany do opracowywania 48-godzinnych prognoz jakości powietrza i np. wczesnego ostrzegania obywateli o spodziewanych epizodach.
Jednorazowe symulacje na potrzeby realizowanych w ostatnich latach projektów badawczych przez NILU Polska były przeprowadzone dla Katowic i Krakowa. Na rys. 3 przedstawiono przykładowy zrzut ekranu z wynikami wybranej symulacji.
Projekt Dyrektywy CAFE nawiązuje w swej treści do zapisów 14 innych dyrektyw. Koszt wdrożenia STOP jest szacowany na poziomie 7.1 miliarda euro rocznie, co odpowiada ok. 0,05% PKB całej UE-25
w 2020 r. Korzyści w samej dziedzinie zdrowia publicznego są szacowane na poziomie minimum 42 miliardów euro rocznie. Przewiduje się, że realizacja strategii zmniejszy ilość nagłych zgonów
o 63 tysiące w 2020 r. w odniesieniu do roku 2000 (przy realizacji scenariusza „business as usual”), co stanowi ekwiwalent ocalenia 560 tysięcy lat życia każdego roku. Zaniechanie działania kosztowałoby gospodarkę unijną od 42 do 135 miliardów euro rocznie do 2020   roku, biorąc pod uwagę same tylko wydatki na ochronę zdrowia. Dochodzi do tego wartość tysięcy kilometrów kwadratowych utraconych lasów i ekosystemów.
Konsekwentna i spójna polityka ekologiczna Unii Europejskiej budzi nadzieję, że zasady zrównoważonego rozwoju będą trwale wdrażane w życie, a troska o środowisko stanie się codziennością dla Europejczyków w życiu prywatnym oraz w biznesie. Odpowiedzialność za dobra, z których korzystamy, wymusza powstrzymanie bezmyślnego trwonienia zasobów i zachowania ich dla następnych pokoleń. Takie działanie ma sens. O to, jak świat będzie wyglądał jutro, musimy zatroszczyć się już dziś. Każdy z nas ma w tej kwestii coś do zrobienia, gdyż suma drobnych jednostkowych działań powoduje istotne zmiany, tak samo jak suma drobnych codziennych zaniedbań...

Literatura:

1. Regionalne Forum CAFE – Polska tworzy czystsze powietrze dla Europy; Wyzwania wynikające z projektu dyrektywy w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza w Europie (Dyrektywa CAFE), A. Jagusiewicz, GIOŚ.

2. Komunikat Komisji dla Rady i Parlamentu Europejskiego, Strategia tematyczna dotycząca zanieczyszczenia powietrza, Bruksela, dnia 21.09.2005 r.

3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie czystszego powietrza dla Europy – Wniosek przedstawiony przez EC, Bruksela, dnia 21.09.2005 r.

4. Anual European Community CLRTAP emission inventory 1990-2003; Submission to the Executive Body of the UNECE Convention on long-range transboundary air pollution.

5. Inwentaryzacja emisji do powietrza SO₂, NO₂, CO, pyłów, metali ciężkich, NMLZO i TZO w Polsce za rok 2005, IETU, Warszawa 2007 r.

6. Raport wskaźnikowy 2004, Stan środowiska w Polsce na tle celów i priorytetów UE, Warszawa 2006.