Luchtverontreiniging: beschrijving van het milieuprobleem

Heel wat menselijke activiteiten (zoals industrie, verkeer, verwarming van gebouwen, andere verbrandingsprocessen, op- en overslagactiviteiten, gebruik van oplosmiddelen, ….) zorgen voor uitstoot van stoffen naar de lucht. Deze stoffen hebben elk een ander effect op het milieu, de gezondheid van mens en dier en de toestand van materialen.

Hieronder worden beknopt de voornaamste milieu-effecten beschreven waartoe luchtverontreiniging kan leiden:

De evolutie van deze effecten in Vlaanderen wordt, net als de huidige stand van zaken ervan, beschreven op de websites van de Vlaamse Milieumaatschappij en van de Intergewestelijke cel voor het Leefmilieu. Een uitgebreide beschrijving van de problematiek vind je op de website www.milieurapport.be.


Ozonvorming
De uitstoot van stikstofoxiden (NOx, als verzamelnaam voor NO en NO2) en vluchtige organische stoffen (VOS) geeft onder invloed van zonlicht aanleiding tot de vorming van ozon in de onderste laag van de dampkring, de laag waarin wij leven (deze laag heet de troposfeer, vandaar dat we spreken over troposferische ozon). Door de noodzakelijke aanwezigheid van zonlicht is de vorming van troposferische ozon een probleem dat zich vooral in de zomer voordoet.

Ozon heeft een negatieve impact op de gezondheid van mens en dier en op vegetatie. Gezondheidseffecten op korte termijn zijn irritatie van keel, neus en oren, longfunctievermindering en ontsteking en hypergevoeligheid van het ademhalingsstelsel. Op lange termijn heeft ozon een schadelijke impact op het ademhalingssysteem. Ozon leidt tot zichtbare schade aan de vegetatie (verkleuring), maar ook tot een verandering in de fysiologische en biologische functies van planten (via een beïnvloeding van de fotosynthese), waardoor de groei en de opbrengst kunnen dalen. Ozon tast ook bepaalde materialen, zoals plastic, textielvezels en verf aan. Kunstwerken in musea zijn dus ook onderhevig aan de negatieve impact van ozon.

Het is belangrijk een onderscheid te maken tussen enerzijds de troposferische ozon, die hiervoor wordt besproken en anderzijds de ozon in de hogere lagen van de atmosfeer: de stratosfeer (tussen 15 en 50 km boven het aardoppervlak). Stratosferische ozon beschermt de mens tegen de schadelijke UV-straling van de zon en de periodieke daling ervan leidt o.a. tot een stijging van het aantal gevallen van huidkanker.


Verzuring
Verzuring ontstaat door de atmosferische depositie van zwavel- en stikstofhoudende verbindingen in de atmosfeer. Deze verbindingen zijn afkomstig van de uitstoot van de gassen zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx) en ammoniak (NH3).

Verzuring veroorzaakt een verstoring in de samenstelling van de atmosfeer, het oppervlaktewater en de bodem. Het kan ook leiden tot verhoogde nitraatgehaltes in het grondwater en de uitspoeling van metalen naar het grondwater. Te hoge deposities van zuur en stikstof zorgen voor een afname van de bodemkwaliteit, wortelaantasting van planten en bomen, verhoogde stressgevoeligheid van bomen, te hoge concentraties van aluminium en nitraat in het grondwater en verandering van de soortensamenstelling (biodiversiteit). De combinatie van ozon met zwaveldioxide en stikstofoxiden leidt tot een substantiële economische schade door het verminderen van de gewasopbrengsten in de landbouw.


Vermesting

Vermesting is de aanrijking van bodem en water met de nutriënten stikstof, fosfor en kalium waardoor ecologische processen en natuurlijke kringlopen verstoord worden. Dit leidt o.m. tot een achteruitgang van de biodiversiteit en de kwalitatieve achteruitgang vna de voedingsgewassen. Aanrijking met stikstof (N) kan een gevolg zijn van het neerslaan van stikstof uitgestoten naar de lucht onder de vorm van NOx of NH3.


Fijn stof
Fijn stof is de verzamelterm voor kleine deeltjes die in de lucht zweven. Het is vooral de fractie kleiner dan 10µm die schadelijk is voor het milieu en onze gezondheid (1µm is een duizendste van een millimeter dus 10µm is 0,01mm. Het gaat derhalve over minuscule deeltjes). Deze fractie wordt meestal aangeduid met PM10.

 

Er zijn verschillende manieren om fijn stof te karakteriseren. Dat kan op basis van bijvoorbeeld de chemische samenstelling, de oorsprong of de grootte. De meest gebruikte indeling is deze op basis van de grootte, waarbij men spreekt van PM10, PM2,5 en PM0,1. Het gaat dan respectievelijk over de fracties kleiner dan 10µm, kleiner dan 2,5µm en kleiner dan 0,1µm.

De oorsprong van fijn stof kan antropogeen of natuurlijk zijn en primair of secundair. Primair fijn stof wordt direct uitgestoten door de bronnen. Secundair fijn stof wordt gevormd in de atmosfeer door reacties tussen gassen zoals NOx, SOx en NH3. Fijn stof van natuurlijke oorsprong is meestal minder schadelijk voor gezondheid en milieu. Het gaat hierbij dikwijls over deeltjes groter dan 10µm. Onder de meest schadelijke antropogene bronnen (wat betekent dat ze door de mens worden geproduceerd) bevinden zich motorvoertuigen (vnl. dieselvoertuigen), motoren met inwendige verbranding en verbranding van kool, zware stookolie en hout (stookemissies).

Fijn stof in de lucht kan zowel op indirecte als directe wijze schadelijk zijn voor de mens. Fijn stof kan een drager zijn van onder andere zware metalen, PAK's, bestrijdingsmiddelen en dioxines; door inademing komen deze stoffen in het lichaam. Anderzijds is het stof op zich ook schadelijk. Door inademing zet de fractie kleiner dan 10µm zich af in de bovenste sectie van het ademhalingsstelsel. Grotere deeltjes worden gemakkelijker verwijderd via vb. afvang in de neus, waardoor ze minder schadelijk zijn. De allerkleinste deeltjes dringen het ademhalingssysteem nog verder binnen en zetten zich dieper af. Via die weg komen zij vrij gemakkelijk en snel in de bloedbaan.

Het verhoogd voorkomen van hart- en luchtwegenklachten en zelfs vervroegde sterfte worden geassocieerd met de fractie kleiner dan 10µm; dit zowel bij kortstondige blootstelling (uren, dagen) aan hoge concentraties als bij langdurige blootstelling (jaren) aan lage concentraties. Grovere deeltjes worden door de plaats van afzetting in het ademhalingsstelsel meestal in verband gebracht met ziekteverschijnselen die plaatsvinden in het bovenste deel van het ademhalingsstelsel (verergering van astma), terwijl de fijne fractie vaker in verband wordt gebracht met ernstigere effecten met ziekenhuisopnamen en vroegtijdige sterfte tot gevolg.


Milieugevaarlijke stoffen: POP's, PAK's, dioxines, zware metalen

POP's

Persistente organische polluenten (POP’s) vormen een verzameling van organische stoffen die in verschillende mate resistent zijn tegen fotolytische, biologische en chemische degradatie. Door de lage wateroplosbaarheid en hoge lipofiliteit en het frequente voorkomen van gehalogeneerde substituenten worden de POP’s gekenmerkt door een toxisch, persistent en bioaccumulerend karakter.

De mens wordt op verschillende manieren blootgesteld aan POP’s waarbij de voornaamste bron van POP-opname de voeding is. Verder is ook contact mogelijk via het milieu en via eventuele occasionele POP-ongevallen. Blootstelling aan POP’s, zowel chronisch als acuut, kan leiden tot verschillende vormen van gezondheidseffecten. Afhankelijk van de soort verbinding gaat dit van duizeligheid en hoofdpijn over chlooracné (huidaandoening) en stoornissen in het immuniteitssysteem tot gedragstoornissen, tumoren en kankers en storingen in de voortplanting. Er zijn bovendien aanwijzingen dat bepaalde POP’s ook hormoonverstorende effecten teweeg zouden brengen.

Onder de term POP’s worden verschillende categorieën van zowel antropogene als natuurlijke polluenten geklasseerd. Twee groepen POP’s kunnen onderscheiden worden: enerzijds de polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s), anderzijds de gehalogeneerde koolwaterstoffen  (koolwaterstoofen die chloor-, fluor-,  broom- of jodiumatomen bevatten) waaronder een aantal pesticiden, polychloorbifenylen (PCB’s) en dioxines. De gehalogeneerde koolwaterstoffen staan bekend om hun hoge resistentie en worden (of werden) wereldwijd geproduceerd en gebruikt voor diverse doeleinden.

Onderscheid dient gemaakt te worden tussen POP’s die intentioneel geproduceerd worden en POP’s die ontstaan als ongewenste bijproducten bij bepaalde chemische productieprocessen of bij verbrandingsprocessen. PAK’s, dioxines en hexachloorbenzeen worden gecatalogeerd onder de ongewenste bijproducten. De industriële chemicaliën en sommige pesticiden vallen onder de intentioneel gevormde POP’s.

 

PAK's

Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK) vormen een groep van enkele honderden organische stoffen die opgebouwd zijn uit twee of meer gecondenseerde benzeenringen.

De belangrijkste natuurlijke bron van PAK's is de geleidelijke afbraak van organisch materiaal bij de vorming van bruinkool, steenkool en petroleum in geologische lagen. Vooral bij de genese van steenkool kunnen na afloop van het mineralisatieproces relatief grote hoeveelheden PAK's achterblijven. Ook ruwe olie bevat PAK's in veranderlijke concentraties. Bij petroleumdestillatie komen de natuurlijk gevormde PAK's overwegend terecht in de zwaardere fracties, zoals bitumen en pitch.

Antropogene bronnen van PAK-emissies kunnen onderverdeeld worden in twee groepen :

  • emissies die ontstaan tijdens de productie, het gebruik of in de afvalfase van producten die steenkoolteerderivaten bevatten. Het betreft hier onder andere creosoot, carbolineum, teerhoudende scheepsverf, teerhoudend dakbedekkingsmateriaal, asfaltwegen, bepaalde gewasbeschermingsmiddelen, epoxyteer en zwarte vernis.
  • PAK's kunnen gevormd worden bij onvolledige verbranding van natuurlijke (steenkool, olie) en synthetische (plastiek) organische materialen.

Opname van PAK's uit de lucht is de belangrijkste opnameweg voor effecten op de algemene bevolking. Naarmate de stofdeeltjes kleiner zijn, dringen zij dieper in de luchtwegen door en worden de PAK's beter opgenomen. 

PAK's zijn op zich niet giftig, maar eens opgenomen in het lichaam worden ze gemetaboliseerd. In een eerste fase worden giftige verbindingen gevormd, in een tweede fase worden deze afgebroken tot wateroplosbare verbindingen die via de urine worden afgescheiden. Het zijn de giftige intermediaren die schade kunnen berokkenen.

Algemeen kan gesteld worden dat de vluchtige PAK's het minst toxisch zijn. Hoe hoger het soortelijk gewicht, hoe schadelijker de verbinding. Benzo(a)pyreen, afgekort B(a)P, is toxicologisch de best bestudeerde stof en is waarschijnlijk één van de meest toxische.
De voornaamste effecten zijn: kanker (long, darm, huid), voortplantings- en ontwikkelingsstoornissen, verstoring van de immunocompetentie en cardiovasculaire ziektes.

 

Dioxines

Dioxines is een verzamelnaam voor polychloordibenzo-p-dioxines (PCDD) en polychloor-dibenzofuranen (PCDF). Het betreft een groep van in het totaal 210 tricyclische, planaire, aromatische structuren die schematisch kunnen voorgesteld worden zoals weergegeven in onderstaande figuur en waarbij van 1 tot 8 chlooratomen kunnen voorkomen in de posities 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 en 9

Dioxines worden hoofdzakelijk gevormd als onbedoelde bijproducten van een aantal chemische processen en in bijna ieder verbrandingsproces. De voornaamste vormingsmechanismen vereisen de aanwezigheid van :

  • een bron van anorganisch of organisch chloor
  • zuurstof
  • een metallische katalysator


De optimale vormingstemperatuur voor beide mechanismen bevindt zich tussen 250 en 400°C, waarbij de maximum vormingssnelheid zich in de buurt van 300°C bevindt. Dioxines kunnen bij zeer hoge temperaturen (boven 800-1000°C) in verbrandingsovens worden afgebroken, indien een adequate verblijftijd en homogene temperaturen in de verbrandingskamer verzekerd is.

De belangrijkste dioxineblootstelling van het brede publiek vindt plaats via de voeding. Ruim 90% van de blootstelling van de mens aan dioxines is afkomstig van levensmiddelen. Levensmiddelen van dierlijke oorsprong veroorzaken circa 80% van alle blootstelling. Vis, vlees en zuivelproducten bevatten aanzienlijke dioxinegehaltes en dragen het meest bij tot de menselijke blootstelling. Dioxines accumuleren in het menselijk lichaam en concentreren voornamelijk in vetweefsel.

Het type van de blootstelling (acuut versus chronisch) en de blootstellingsconcentratie bepalen in belangrijke mate de uiteindelijke toxische effecten van dioxineblootstelling.
Dioxines kunnen interfereren met lichaamshormonen en cellulaire receptoren. Daarom kunnen ze een effect hebben op groei, reproductie en ontwikkeling en eveneens op het afweersysteem en op neurologische functies. In hoge concentraties kunnen dioxines chlooracné (een huidaandoening), kanker, lever-, maag- en darmstoornissen veroorzaken.

 

Zware metalen

Onder de term zware metalen worden 8 elementen verstaan die door de derde Noordzeeconferentie als prioritair worden beschouwd: arseen, cadmium, chroom, kwik, lood, koper, nikkel en zink. Daarnaast zijn platina en rhodium belangrijk door hun gebruik in autokatalysatoren. De meeste zware metalen zijn van nature aanwezig in vrijwel alle bodems, in gehaltes afhankelijk van de mineralogische samenstelling van de bodems en van de optredende verweringsprocessen. Antropogene verspreiding van zware metalen in het milieu gebeurt vooral via lozing in de lucht onder de vorm van stofdeeltjes en door lozing in het oppervlaktewater. Antropogene emissies van zware metalen naar de lucht zijn voornamelijk het gevolg van bepaalde productieprocessen, van de verbranding van metaalhoudend afval en van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Zware metalen komen op (en in) de bodem terecht door atmosferische depositie of door het storten van afvalstoffen of gebruik van meststoffen. Na doorsijpeling kunnen ze het grondwater bereiken en via afspoeling komen ze in het oppervlaktewater terecht.

Zware metalen worden opgenomen door planten en dieren. Aangezien ze niet afbreekbaar zijn, worden ze in het milieu opgestapeld. De mens neemt zware metalen op door inademing of via water of voedsel (bv. groenten gekweekt in een tuin met zware metalen in de bodem). Sommige elementen zoals chroom, koper, en zink zijn in kleine concentraties onmisbaar voor de mens en voor andere levende wezens. Pas bij hogere concentraties zijn zware metalen toxisch.

 

Meer info
Contacteer ons
Team lucht