Jakie są główne źródła emisji zanieczyszczeń do powietrza z przemysłu i jakie sektory najbardziej przyczyniają się do tego?

EDIT z dnia 30 lipca 2024 roku. Zaktualizowano o dane z publikacji GUS „Ochrona środowiska w 2023” [4].

W kwestii emisji zanieczyszczeń pyłowych z zakładów szczególnie uciążliwych dla czystości powietrza ostatnie lata przyniosły kolejne spadki – do 20,2 tys. ton w roku 2022 i do 16 tys. ton w roku 2023.

Zanotowano także spadek emisji zanieczyszczeń gazowych z zakładów szczególnie uciążliwych dla czystości powietrza, w roku 2022 do 1050,5 tys. ton, a w roku 2023 do 917,5 tys. ton (dane bez dwutlenku węgla).

Na tym samym poziomie co w latach poprzednich utrzymano stopień redukcji wytworzonych zanieczyszczeń pyłowych – 99,9%. Wzrosła natomiast redukcja zanieczyszczeń gazowych (bez dwutlenku węgla) do 75,7% w 2022 r. i 74,1% w 2023 r. 

Zanieczyszczenie powietrza wynika z działalności przemysłowej człowieka, która wiąże się z emisją substancji stałych, ciekłych lub gazowych w szkodliwych ilościach. Zanieczyszczenia powietrza dzieli się na pyłowe i gazowe. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wodę, glebę). Zanieczyszczenia powietrza są najbardziej niebezpieczne ze wszystkich zanieczyszczeń, gdyż są mobilne i mogą skazić na dużych obszarach praktycznie wszystkie komponenty środowiska [1].

Dwutlenek siarki (SO₂), tlenki azotu (NO_x), tlenek węgla (CO), amoniak (NH₃) oraz niemetanowe lotne związki organiczne (NMLZO) są głównymi gazowymi zanieczyszczeniami emitowanymi z przemysłu do powietrza. Te substancje mają istotny wpływ zarówno na zdrowie ludzi, jak i na ekosystemy.

Wielkość emisji zanieczyszczeń przemysłowych do powietrza w roku 2020 wykazywały tendencję spadkową w porównaniu do roku 2000. W okresie od 2000 do 2020 roku nastąpiła znacząca poprawa jakości powietrza poprzez spadek emisji dwutlenku siarki o 68 proc., tlenku węgla o 35 proc., tlenków azotu o 32 proc., pyłów o 16 proc., amoniaku o 10 proc. oraz niemetanowych lotnych związków organicznych o 9 proc. Całkowita emisja dwutlenku węgla utrzymywała się na podobnym poziomie, ze spadkiem o 4 proc. w porównaniu do roku 2000.

Zanieczyszczenia powietrza ze źródeł przemysłowych

Źródłami emisji zanieczyszczeń powietrza są miejsca, w których substancje zanieczyszczające są wprowadzane do atmosfery. Są to:

• zakłady energetyczne, takie jak elektrownie, elektrociepłownie, ciepłownie, rafinerie oraz zakłady produkujące paliwa stałe,
• zakłady przemysłowe, które produkują różnorodne materiały i produkty,
• kotłownie komunalne, które dostarczają ciepło dla budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej,
• paleniska indywidualne, czyli piece i kominki domowe, które służą do ogrzewania indywidualnych domów,
• transport drogowy, lotniczy, kolejowy i żegluga – silniki pojazdów i statków emitują zanieczyszczenia powietrza podczas spalania paliwa,
• gospodarka ściekami i odpadami – przykładem jest in. emisja odorów i gazów cieplarnianych, hałdy, instalacje przetwarzania odpadów, z których uwalniają się lotne związki organiczne pochodzące z rozpuszczalników czy farb,
• rolnictwo, w tym stosowanie środków ochrony roślin oraz spalanie resztek roślinnych,
• przemiany i reakcje chemiczne, które zachodzą w atmosferze zanieczyszczonej, na przykład reakcje siarki, które z tlenkami azotu w atmosferze tworzą kwaśne deszcze,
• źródła naturalne, takie jak pożary lasów, burze pyłowe, pyły kosmiczne.

W 2020 roku, tak jak w latach ubiegłych, głównymi źródłami antropogenicznych emisji zanieczyszczeń powietrza były źródła stacjonarne – przede wszystkim zakłady energetyczne, w których na skutek procesów spalania paliw emitowano niebezpieczne substancje. W dalszej kolejności był to przemysł i małe źródła spalania (głównie gospodarstwa domowe), a także transport. Do zanieczyszczeń przemysłowych zaliczamy substancje wyemitowane do atmosfery pochodzące także z procesów technologicznych przemysłu chemicznego, hutniczego, rafineryjnego oraz kopalni i cementowni.

Emisja dwutlenku siarki (SO₂) w 2020 roku pochodziła głównie z energetycznego spalania paliw w źródłach stacjonarnych, które odpowiadały za 96 proc. całkowitej emisji SO₂. Około 2 proc. emisji SO₂ w Polsce było związane z procesami przemysłowymi, takimi jak rafinacja ropy naftowej, produkcja koksu i kwasu siarkowego. W porównaniu do roku 2019, emisja SO₂ zmniejszyła się o około 14 proc.

Największym źródłem emisji tlenków azotu (NO_x) w 2020 roku było spalanie paliw w sektorze transportu drogowego, odpowiadające za 34 proc. całkowitej emisji NO_x w Polsce. Przemysł energetyczny również przyczynił się do emisji NO_x (21 proc.), podobnie jak sektor komunalno-bytowy (19 proc.).

Rolnictwo było głównym źródłem emisji amoniaku (NH₃) w 2020 roku, odpowiadając za 97 proc. całkowitej emisji. Największa część emisji amoniaku była związana z gospodarką odchodami zwierząt gospodarskich, a pozostała część pochodziła z nawozów mineralnych. W porównaniu do poprzedniego roku emisja amoniaku wzrosła o 3 proc. głównie ze względu na większe zużycie nawozów mineralnych.

Procesy przemysłowe z zastosowaniem rozpuszczalników, spalanie poza przemysłem, rolnictwo (nawozy naturalne) i transport drogowy miały największy udział w emisji niemetanowych lotnych związków organicznych (NMLZO) w 2020 roku.

Tlenek węgla (CO) w 2020 roku pochodził głównie z procesów spalania paliw w sektorze innych sektorów, takich jak małe źródła spalania (gospodarstwa domowe, instytucje, handel, usługi itp.). Te źródła były odpowiedzialne za 75 proc. całkowitej emisji CO. Transport miał również znaczący udział w emisji CO, odpowiadając za 13 proc. emisji całkowitej. W porównaniu do roku 2019, emisja CO zmniejszyła się o około 2 proc.

Tendencja spadkowa emisji większości zanieczyszczeń powietrza wynikała z restrukturyzacji i modernizacji sektora energetycznego i przemysłowego, a także poprawy jakości spalania węgla. Redukcja emisji była również efektem wprowadzenia i dostosowania się do zaostrzonych standardów emisyjnych. Dwutlenek siarki, tlenek węgla, NMLZO oraz amoniak są objęte limitem rocznej emisji, określonym w dyrektywie dotyczącej krajowych poziomów emisji [2].

Punktowe źródła emisji zanieczyszczeń

Zakłady przemysłowe, które szczególnie negatywnie wpływają na jakość powietrza, są nazywane punktowymi źródłami emisji zanieczyszczeń. Obejmują one wszystkie zakłady w kraju, które generują największe emisje substancji zanieczyszczających powietrze, określane na podstawie wysokości opłat pobieranych za roczną emisję zanieczyszczających substancji. Przeważają tutaj zakłady z sektora energetycznego i przemysłowego, które mają znaczący wpływ na skalę i strukturę emisji zanieczyszczeń w kraju. W 2021 roku liczba tych zakładów wynosiła 1 841.

W porównaniu do roku 2000, emisja zanieczyszczeń pyłowych i gazowych (z wyłączeniem CO₂) z tych zakładów znacząco się zmniejszyła. Obserwuje się spadek o 88 proc. dla emisji pyłów i 47 proc. dla emisji gazów. Największy spadek odnotowano w przypadku emisji dwutlenku siarki, tj. z 1 040 tys. ton do 181 tys. ton, czyli o prawie 83 proc. Mniejszy spadek zaobserwowano w przypadku emisji tlenków azotu z 371 tys. ton do 170 tys. ton, czyli o 54 proc. oraz tlenku węgla z 345 tys. ton do 262 tys. ton, czyli o 24 proc.

Redukcja emisji zanieczyszczeń powietrza pochodzących z tych szczególnie uciążliwych zakładów była wynikiem restrukturyzacji i modernizacji sektora energetycznego oraz przemysłowego. Poprawa jakości spalanego paliwa oraz wprowadzenie standardów emisyjnych przyczyniły się do osiągnięcia tych rezultatów.

Zanieczyszczenia pyłowe

W 2021 roku, podobnie jak w poprzednich latach, największą emisję zanieczyszczeń pyłowych z zakładów szczególnie uciążliwych odnotowano w kilku województwach. Na czele znalazło się województwo śląskie z emisją wynoszącą 4,3 tys. ton, następnie mazowieckie z 2 tys. ton, kujawsko-pomorskie z 1,9 tys. ton, łódzkie z 1,6 tys. ton oraz wielkopolskie i zachodniopomorskie, gdzie emisja wyniosła po 1,5 tys. ton. Najmniejszą emisję zanotowano w województwie podlaskim, gdzie wyniosła ona 0,5 tys. ton.

Zanieczyszczenia gazowe

Największe ilości zanieczyszczeń gazowych (bez CO₂) zostały wyemitowane przez zakłady zlokalizowane w województwie śląskim, gdzie liczba wyniosła 577 tys. ton., co odpowiada za ponad 52 proc. emisji gazów w Polsce. Ponadto w 2021 roku znaczące ilości zanieczyszczeń gazowych zostały zanotowane w innych województwach: w łódzkim emisja wyniosła 114 tys. ton, w świętokrzyskim 67 tys. ton, w mazowieckim 64 tys. ton, a w małopolskim 62 tys. ton.

Największą emisję dwutlenku siarki z zakładów szczególnie uciążliwych odnotowano w województwie łódzkim (49 tys. ton), śląskim (około 30 tys. ton) oraz mazowieckim (27 tys. ton).

Podobnie było w przypadku emisji tlenku azotu, gdzie największe ilości zostały wyemitowane przez zakłady w województwie łódzkim (32 tys. ton) i śląskim (30 tys. ton) oraz mazowieckim (24 tys. ton).

Prawie 42 proc. ogólnokrajowej emisji tlenku węgla pochodziło z zakładów szczególnie uciążliwych zlokalizowanych w województwie śląskim (109 tys. ton), a znaczące, chociaż zdecydowanie niższe, emisje zostały również odnotowane w zakładach w województwach świętokrzyskim (36 tys. ton) oraz łódzkim (31 tys. ton).

Stopień redukcji zanieczyszczeń

Skuteczność działania urządzeń oczyszczających, mierzona jako stopień redukcji zanieczyszczeń. Jest to charakterystyczny parametr tych urządzeń, który informuje, jaki procent całkowitej ilości danego zanieczyszczenia wprowadzonego do urządzenia został zatrzymany. Wskaźnik ten wyraża się jako procentowa relacja między ilością zanieczyszczeń zatrzymanych a ilością zanieczyszczeń wytworzonych i emitowanych przez urządzenie.

Przedział wartości tego wskaźnika mieści się w zakresie od 0 do 100 proc., a im bliżej wartości 100 proc., tym większy potencjał oczyszczający ma dane źródło zanieczyszczeń. Należy zaznaczyć, że wskaźnik dotyczący stopnia redukcji zanieczyszczeń gazowych nie uwzględnia emisji CO₂.

W 2021 roku stopień redukcji zanieczyszczeń pyłowych utrzymywał się na podobnym poziomie jak w poprzednich latach i wynosił 99,9 proc. Najwyższe wartości tego wskaźnika odnotowano w województwach mazowieckim i pomorskim, a także w województwach: małopolskim, śląskim i zachodniopomorskim. Najniższy stopień redukcji zanieczyszczeń pyłowych odnotowano w województwach świętokrzyskim (97,8 proc.) i podlaskim (98,4 proc.).

Wskaźnik redukcji zanieczyszczeń gazowych w zakładach szczególnie uciążliwych w 2021 roku był wyższy niż w poprzednich latach i wyniósł 73,5 proc. Najwyższe wartości tego wskaźnika odnotowano w województwach małopolskim (95,7 proc.), podkarpackim (93,2 proc.), świętokrzyskim (92,1 proc.) oraz pomorskim (89,4 proc.).

Przemysłowe źródła emisji zanieczyszczeń powietrza

W roku 2021 największą emisję zanieczyszczeń do powietrza odnotowano w sekcji C klasyfikacji PKD, która obejmuje przetwórstwo przemysłowe, oraz w sekcji D, która dotyczy zakładów wytwarzających i zaopatrujących w energię elektryczną, gaz, parę wodną i gorącą wodę.

W ostatnich latach obserwowano stały spadek ogólnej emisji zanieczyszczeń pyłowych i gazowych z tych szczególnie uciążliwych zakładów. W okresie od 2010 do 2021 roku emisja zanieczyszczeń pyłowych z zakładów szczególnie uciążliwych zmniejszyła się według Polskiej Klasyfikacji Działalności zarówno w sekcji C (przetwórstwo przemysłowe) o 56 proc., jak i w sekcji D o 70 proc. W sekcji D odnotowano również spadek emisji gazów o około 4 proc., podczas gdy w sekcji C emisja gazów wzrosła o około 22 proc. W sekcji B (górnictwo i wydobywanie) emisja pyłów utrzymywała się na podobnym poziomie w tym okresie, ale odnotowano wzrost emisji gazów o 74 proc.

Emisja gazów cieplarnianych

Gazy cieplarniane, znane również gazami szklarniowymi, są składnikami atmosfery ziemskiej, które ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne mają zdolność do zatrzymywania energii słonecznej w obrębie atmosfery. W rezultacie przyczyniają się one do globalnego ocieplenia klimatu. Gazami cieplarnianymi są: dwutlenek węgla (CO₂), metan (CH₄), podtlenek azotu (N₂O) oraz gazy przemysłowe, takie jak fluorowęglowodory (HFCs), perfluorowęglowodory (PFCs), sześciofluorek siarki (SF₆) oraz trójfluorek azotu (NF₃). Gazy cieplarniane pozostają w atmosferze przez długi czas, od kilku do tysięcy lat i mają globalny wpływ na klimat, niezależnie od miejsca ich emisji.

Największymi źródłami emisji gazów szklarniowych jest:

• proces pozyskiwania energii (spalanie paliw i ich lotna emisja),
• procesy przemysłowe i użytkowanie produktów,
• rolnictwo,
• użytkowanie gruntów,
• odpady.

W Polsce wartość emisji gazów cieplarnianych na 1 mieszkańca od kilku lat systematycznie spada i w 2020 r. wyniosła 10 ton na 1 mieszkańca (w porównaniu do 10,4 tony/mieszkańca w roku poprzednim).

Unijny system handlu uprawnieniami do emisji (EU ETS) stanowi kluczowy mechanizm redukcji emisji gazów cieplarnianych związanych z przemysłem. Zakłady przemysłowe w całej Unii Europejskiej są zobowiązane do udziału w tym systemie i opłacania kwot za emisje gazów cieplarnianych, wyrażone ekwiwalentem emitowanego CO₂, zgodnie z zasadą „zanieczyszczający płaci”. W Polsce regulacje te są określone w ustawie o systemie handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych [3], która ustala rodzaje działań prowadzonych w instalacjach, wartości progowe odniesione do zdolności produkcyjnych tych instalacji oraz przypisuje gazy cieplarniane do konkretnych działań.

Podsumowanie

Zakłady przemysłowe i energetyczne są głównymi źródłami emisji zanieczyszczeń powietrza, generując największe ilości substancji szkodliwych. Jednakże w ostatnich latach nastąpił znaczący spadek emisji zanieczyszczeń pyłowych i gazowych z tych zakładów, w dużej mierze za sprawą ciągłego wprowadzania najlepszych dostępnych technik (BAT), co wpływa na poprawę jakości powietrza w Polsce. Emisja pyłów zmniejszyła się o 88 proc., a emisja gazów o 47 proc. w porównaniu do roku 2000. Największy spadek odnotowano dla emisji dwutlenku siarki (83 proc.).

Jak wspomniano wcześniej w niniejszym artykule, redukcja emisji wynikała głównie z modernizacji sektora energetycznego i przemysłowego, poprawy jakości paliwa oraz wprowadzenia standardów emisyjnych. Największe emisje pyłów odnotowano w województwach śląskim, mazowieckim, kujawsko-pomorskim, łódzkim, wielkopolskim i zachodniopomorskim. Największe emisje gazów (bez CO₂) wystąpiły w województwie śląskim. Stopień redukcji zanieczyszczeń pyłowych wynosił 99,9 proc. w 2021 roku, z najwyższymi wartościami w województwach mazowieckim i pomorskim. Stopień redukcji gazów wyniósł natomiast 73,5 proc., z najwyższymi wartościami w województwach małopolskim, podkarpackim, świętokrzyskim i pomorskim.
W raporcie GUS za 2022 r., przedstawiono również dane dotyczące masy wytworzonych odpadów przemysłowych i ścieków przemysłowych. 

[1] Publikacja GUS „Ochrona środowiska 2022” https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2022,1,23.html [dostęp: 2023-08-08]

[2] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/2284 z dnia 14 grudnia 2016 r. w sprawie redukcji krajowych emisji niektórych rodzajów zanieczyszczeń atmosferycznych, zmiany dyrektywy 2003/35/WE oraz uchylenia dyrektywy 2001/81/WE https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32016L2284 [dostęp: 2023-08-08]

[3] Ustawa z dnia 12 czerwca 2015 r. o systemie handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych [Dz.U. 2015 poz. 1223] https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20150001223/O/D20151223.pdf [dostęp: 2023-08-08]

[4] Publikacja GUS „Ochrona środowiska w 2023 roku” https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-w-2023-roku,12,7.html [dostęp: 2024-07-31]