W przyrodzie nic nie ginie, czyli co ma polityka antysmogowa do eutrofizacji

W przyrodzie nic

W przyrodzie nic nie ginie. Ta zasada o fundamentalnym znaczeniu dla ekologii (nauki o powiązaniach w środowisku), weszła do języka potocznego jako bon mot. Mimo to nie zawsze się o niej pamięta.

Ja przypominam ją sobie ilekroć czytam nagłówki artykułów zachwalających jakąś nową formę bioremediacji, w stylu „bakteria zjadająca arsen”, „roślina pochłaniająca ołów”, „owady zjadające plastik”. W zasadzie tylko ostatni przykład oznacza, że znaleziono potencjalne rozwiązanie jakiegoś problemu. Jest substancja, której chcemy się pozbyć – plastik – i jest sposób na jej przekształcenie w substancję neutralną – białka i inne składniki ciała owada (a może nawet da się tym owadem nakarmić zwierzęta gospodarcze?). W dwóch pierwszych przypadkach jedyne co się udało, to zmniejszyć mobilność toksycznej substancji, przy niezmienionej jej toksyczności (choć oczywiście jedne związki mogą być mniej toksyczne od innych). Pochłonięcie substancji przez organizmy jest dopiero pierwszym krokiem. Drugim jest zebranie ciał tych organizmów i ich utylizacja. Słowo-klucz. Bez utylizacji ten arsen i ołów nadal będą krążyć w środowisku.

Oczywiście jestem entuzjastą oczyszczalni biologicznych, zwłaszcza makrofitowych. Nie miejsce tu na wskazywanie ich zalet i wad, a nawet przypadków, gdy w ogóle nie działają, choćby ze względu na niedostosowanie do warunków klimatycznych. Jeżeli jednak działają, to cały wysiłek pójdzie na marne, jeśli zgromadzona w nich biomasa zostaje w miejscu jej wytworzenia. Makrofity rozłożą się i wszystko, co pochłonęły, wróci do obiegu, co najwyżej z wyłączeniem dwutlenku węgla, który się ulotni do atmosfery. Podobnie jest z wykaszaniem torfowisk zarastających roślinami szuwarowymi i drzewami. Skoszoną biomasę zawsze należy wywieźć poza torfowisko, bo celem tych zabiegów jest nie tylko zwiększenie dostępności światła dla drobnych roślin torfowiskowych, ale też usunięcie nadmiaru biogenów, czyli oligotrofizacja siedliska. Niestety, widziałem też liczne przypadki ogłaszane jako rekultywacja, czy choćby praca utrzymaniowa, które polegały na bagrowaniu i wykoszeniu roślinności nadbrzeżnej, po czym całą biomasę zostawiano na brzegu, a biogeny spływały z powrotem do wód.

Z rozkładającej się biomasy uwalnia się nie tylko dwutlenek węgla i metan. Jednym z najważniejszych procesów zachodzących w oczyszczalniach biologicznych jest denitryfikacja, czyli przemiana utlenionych form azotu w azot cząsteczkowy, który ma postać gazową i uwalnia się do atmosfery. Proces ten przeprowadzają bakterie żyjące w osadzie czynnym lub strefie kłączowo-korzeniowej makrofitów, czyli ryzosferze. W niektórych oczyszczalniach makrofitowych, zwłaszcza zimą, ten sposób oczyszczania wody z azotanów jest nawet ważniejszy niż ich asymilacja przez rośliny. No i azot sam ulatuje, nie wchodząc w skład biomasy.

Azot cząsteczkowy jest obojętny chemicznie i biologicznie (z wyjątkiem choroby kesonowej itp.). W atmosferze krążą jednak też jego tlenki, które powstają przy spalaniu substancji zawierających ten pierwiastek, także materii organicznej, łącznie z paliwami kopalnymi. Podczas spalania paliw, utlenieniu ulega też azot cząsteczkowy. W ten sposób tlenki azotu stają się jednym z głównych składników smogu. W odróżnieniu od tlenków siarki, których uwalnianie udało się znacząco zredukować w porównaniu z sytuacją sprzed pół-, a nawet ćwierćwiecza. Spadek emisji tlenków azotu jest mniejszy. Tlenki azotu są bezwodnikami kwasów azotowych i w połączeniu z wodą tworzą kwasy. W atmosferze wywołuje to tzw. kwaśne deszcze, ale taka sama reakcja zachodzi też np. w wodzie pokrywającej nabłonki ciała.

Dlatego wciąż poszukiwane są sposoby na pozbycie się tlenków azotu z atmosfery. Jednym z nich są „przeciwsmogowe chodniki”. Tlenki azotu są przede wszystkim składnikiem spalin pojazdów i ich największe stężenie występuje blisko jezdni. Można je utlenić jeszcze bardziej. Spontaniczne reakcje z tlenem atmosferycznym można przyspieszyć przez katalizę. Do budulca chodnika dodaje się dwutlenek tytanu, który dzięki energii świetlnej działa jak katalizator, dzięki któremu tlenek azotu wiąże się dużo łatwiej z tlenem atmosferycznym i powstaje jon azotanowy.

Według badań przeprowadzonych w holenderskim Hengelo, zawartość tlenków azotu nad jezdnią z takim składnikiem, w warunkach dobrego nasłonecznienia i niskiej wilgotności, spada nawet o 45%. W praktyce średni spadek dobowy wynosi 19% (Ballari i Brouwers, 2013). Zawsze to coś. Oczywiście fotokataliza zachodzi na powierzchni chodnika, więc pomiary wykonuje się raczej dość nisko. Według danych urzędu miasta Warszawy, które testowało to rozwiązanie w 2019 r. przy rondzie Daszyńskiego, na wysokość 50 cm jego wydajność wyniosła prawie 30%.

Od tego czasu popularność chodników antysmogowych (oczywiście wychwytujących tylko tlenki azotu, ignorujących wszystkie inne składniki smogu) rośnie. Przy ich opisie pojawia się konkluzja „szkodliwe tlenki azotu przechodzą w nieszkodliwe związki i spływają z deszczem do kanalizacji”. I to jest miejsce, w którym ekohydrolog powinien przypomnieć, że w przyrodzie nic nie ginie. Działacze antysmogowi mogą się cieszyć, ale czytelnicy „Wodnych Spraw” zapewne już sobie dopowiedzieli, co oznaczają „nieszkodliwe jony azotanowe spływające do kanalizacji”.


Dane pochodzą z publikacji: M.M. Ballari, H.J.H.Brouwers (2013) Full scale demonstration of air-purifying pavement Journal of Hazardous Materials (254–255): 406-414

music-cover