A helytelen lakossági tüzelésnek tulajdonítható légszennyezettség egészséghatása

Balogh Boglárka Sára, III. évf. PhD-hallgató
Környezettudományi Doktori Iskola – Környezet kémia program
Témavezető: Dr. Szigeti Tamás, Nemzeti Népegészségügyi Központ

BEVEZETÉS

A háztartások jelentős részében nem vagy csak kismértékben érhetőek el a modern főzési és fűtési módok, ezért szilárd tüzelőanyagot (pl.: fa, takarmány maradék, szén és háztartási hulladék) használnak. A szilárd tüzelőanyagok tökéletlen égésének eredményeként különböző légszennyezők kerülnek a levegőbe, mint a különböző aerodinamikai átmérővel rendelkező aeroszol részecskék, szén-monoxid, nitrogén-dioxid, illékony és fél illékony szerves vegyületek (pl.: PAH vegyületek, BTEX, formaldehid) (Simoneit, 2002; Clark et al.2013; Krugly et al., 2014). Ezen légszennyezők jelentősen hozzájárulnak a globális betegségteherhez világszerte. A szilárd tüzelőanyag főzési és fűtési célú használata nagymértékben hozzájárul a levegőszennyezéshez, s ezen keresztül a nem kívánatos egészségi kimenetelekhez (például a légzőszervi morbiditás magas incidenciájához, szív- és érrendszeri megbetegedésekhez és korai halálozáshoz) (Kim et al., 2013; Smith et al., 2014). Ennek megfelelően, a projekt céljai a következők: két magyarországi vidéki település levegőminőségének vizsgálata, a szilárd tüzelőanyagok égetésének tulajdonítható légszennyezés meghatározása, a szilárd tüzelőanyagok égetésének tulajdonítható betegségek arányának meghatározása, a vizeletben található biomarkerek közül kiválasztani a szilárd tüzelőanyagok égetése által okozott légszennyezés jelenlétének meghatározására a legalkalmasabbat, illetve a levegőminőség javítását célzó cselekvési tervek fejlesztése. A kutatás új ismereteket fog szolgáltatni a szilárd tüzelőanyagok elégetésének hazai sajátosságairól, és segítséget nyújt a levegőminőséget és a lakosság egészségi állapotát javító stratégiák kidolgozásához.

MÓDSZER

Mintavételi helyszín leírása

A mintavételi és mérési kampány egy községi és egy városi helyszínen valósult meg. A községi helyszín (expozíciós) Nógrádmegyer település, mely Nógrád megyében, az ország északi részén fekszik. Kiválasztásában a főszerepet az játszotta, hogy a településen a fűtési célokra való szilárd tüzelőanyag használat jelentős mértékű. A városi helyszín (kontroll) Esztergom, iskola-és kikötőváros a Közép-Dunántúli régióban. A településen a helytelen lakossági tüzelés elhanyagolható mértékű, távhővel, gázzal való fűtési mód a jellemző. Mindkét mintavételi helyszín a települések központjában, lakóövezeti részen lett kijelölve. A mintavétel és helyszíni mérési kampányt településenként egy-egy kültéri ponton párhuzamosan a két mérési kampány ideje alatt valósítottam meg. Az első mérési kampányt a 2019-2020-as fűtési időszakban 2020. január 27. – február 9., a második mérési kampányt a 2020-as nyári időszakban 2020. augusztus 26. – szeptember 9. közötti 14 napos időszakban viteleztem ki.

Műszerezettség és analízis

A mintagyűjtéseket a kulcsfontosságú légszennyezők és meteorológiai adatok standardizált, on-line mérésével egészítettem ki. A kulcsfontosságú gáznemű légszennyezők (szén-monoxid (CO), kén-dioxid (SO₂ ), nitrogén-monoxid (NO), nitrogén-dioxid
(NO₂ ), nitrogén-oxidok (NO_x ), ózon (O₃ )) koncentrációiról Esztergomban az Országos Légszennyezettségi Mérőhálózat (OLM) keretén belül működő mérőállomásról, míg Nógrádmegyer településen felállított - a Nemzeti Népegészségügyi Központ tulajdonában lévő - mobil mérőállomásról kaptam adatokat. A PM_2,5 aeroszolminta két Digitel DHA-80 nagy térfogatú aeroszol mintavevővel kvarcszálas szűrőre (Ø 150 mm) lett gyűjtve. A mintavételezett légmennyiség kb. 720 m 3 , a 24 órás mintavétel 18:00-kor indult, minden nap a mintavételi időszakban. Az illékony szerves vegyületek (VOC) és aldehidek aktív módszerű mintavétele, kis áramlású SKC pumpa alkalmazásával, 60 percig minden nap 18 és 19 óra között történt. Gázfázisú policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) mintavételére adszorpciós dúsításos mintavételt alkalmaztam, mely során a megmintázandó levegőt egy kis térfogatáramú pumpa segítségével a poliuretán hab (PUF) szorbenst tartalmazó mintavevőegységen áramoltattam keresztül. A PM_2,5 aeroszolrészecske kémiai összetételét különféle kémiai elemzésekkel lehet meghatározni (pl. monoszacharid-anhidrid koncentráció származékképzés után és PAH vegyületek GC-MS- el, nyomelemek ICP-MS-el, vízoldható ionok IC-al).

EREDMÉNYEK

Légszennyező anyagok koncentrációi

Expozíciós településen mért PM_2,5 aeroszol koncentrációk meghaladták, a kontroll településen mért értékeket az egész vizsgálati időszak alatt (1. ábra). Nógrádmegyeren 1,5-2-szer nagyobb PM_2,5 tömegkoncentrációt mértem, mint a városi helyszínen. A magasabb koncentráció elsősorban azzal magyarázható, hogy Nógrádmegyeren a szilárd tüzelőanyag a tipikus fűtési mód, amely a PM_2,5 aeroszol egyik fő forrása. PM_2,5 -re vonatkozóan az Egészségügyi Világ Szervezet (WHO) által meghatározott levegőminőségi irányelv 24 órás időszakra 25 μg/m 3 célértéket határoz meg. Ezt a határértéket a gyűjtött minták 50%-a Nógrádmegyeren és 14%-a Esztergomban haladta meg a fűtési időszakban.

1. ábra: PM_2,5 aeroszol tömegkoncentráció alakulása a mintavételi időszakokban.

A levoglükozánt és izomerjeit (mannozán és galaktozán) az utóbbi években széles körben alkalmazzák a biomasszát égetés (pl. fa) markereként. A levoglükozán koncentráció Nógrádmegyeren 1,5-szer, a mannozán (1,1) és a galaktozán (1,3) körülbelül 20% -kal nagyobb volt, mint Esztergomban (2. ábra). A kérdőíves felmérésből kiderült, hogy a faégetés a község lakói körében gyakori, ez magyarázza a magasabb monoszacharid anhidrid koncentrációt.

2. ábra: Monoszacharid anhidridek koncentrációjának alakulása a két mintavételi helyszínen.

Számos tanulmányból kiderül, hogy a lakossági fa elégetése a levegőben található PAH vegyületek - különösen a benz(a)pirén (a BaP mutagén és erősen rákkeltő) - jelentős forrása. A B(a)P-re vonatkozó (PM 10 ) egészségügyi határérték 1 ng/m³-ban határozza meg 24 órás átlagként a 2008/50/EU számú irányelv. Az eredmények azt mutatják, hogy viszonylag magas BaP koncentrációt detektáltam a PM_2,5 aeroszol mintákban, különösen Nógrádmegyeren (4. ábra). A községi helyszínen a BaP határértékét meghaladó szintet mértem a fűtési periódus minden egyes mérési napján, a 4. mérési napon mért érték (13,2 ng/m 3 ) egy nagyságrenddel meghaladta a határértéket. A magas BaP koncentráció egyértelműen jelzi, hogy a lakosság fával fűt a településen.

3. ábra: Benz(a)pirén koncentráció alakulása a fűtési időszakban.

Kérdőíves felmérés

A vizsgálatban résztvevők a vizeletminta vétel idején két kérdőívet töltöttek ki, összesen 100 háztartás lakókörnyezetérő kaptam információkat. A Lakókörnyezet, egészség c. kérdőív szociodemográfia adatokra, lakókörnyezeti adatokra (azon belül a fűtési és főzési célokra alkalmazott fűtőberendezésekről és tüzelőanyagokról (szén, fa, biomassza, hulladék)), egészséggel kapcsolatos adatokra (légúti-, szív, ér- és keringési rendszer egészségéről (pl. krónikus légúti megbetegedés)), vonatkozóan tett fel kérdéseket. A Humán biomonitoring vizsgálat c. kérdőív a vizeletminta vételt megelőző 24 órában elfogyasztott ételekre vonatkozóan tesz fel kérdést.

Humán biomonitoring vizsgálat

A környezeti levegő monitorozása mellett humán biomonitoring vizsgálat is szükséges. Vizeletmintából határozható meg a szilárd tüzelőanyag égetés jellemző biomarker vegyülete (pl. levoglükozán, OH-PAH, fémek). A vizsgált populáció a 6-11 éves gyermekek, valamint a gyermek egyik szülője. Ez lehetővé teszi annak vizsgálatát, hogy van-e különbség a szülőt és a gyermeket ért expozíció között. A résztvevők két alkalommal adtak reggeli első vizelet mintát a terepi mintavétel idején, egyszer a fűtési majd a nem fűtési időszakban. A vizsgálatban 192 önkéntes résztvevő vet részt, így összesen 384 db vizeletminta kerül feldolgozásra.

KONKLÚZIÓ

A vizsgálati eredményekből világosan látszik, hogy a fűtési periódusban a légszennyező anyagok koncentrációja hogyan nő meg jelentős mértékben, amely jelentősen hozzájárul ezeken a helyeken a levegő minőségének romlásához. Mindez a lakossági szilárd tüzelőanyag égetéshez köthető, a helyi meteorológiai viszonyok és a nagy hatótávolságú transzport folyamatok mellett. A levegőminőség javítását célzó országos programokban érdemes nagyobb hangsúlyt fektetni a szilárd tüzelőanyag égetésre, mert kedvező fejleményeket lehet elérni a háztartási fűtés és tüzelés korszerűsítésével, különösen pedig a lakosság felvilágosításával és oktatásával.

IRODALOMJEGYZÉK

• Clark L M, Peel J.L, et al. Health and Household Air Pollution from Solid Fuel Use: The Need for Improved Exposure Assessment. Environ Heath Perspect 121 (2013) 1120–1128.
• Kim, K.-H., Jahan, S.A., Kabir, E., Brown, R.J.C., 2013. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects. Environment International 60, 71-80.
• Krugly, E., Martuzevicius, D., Puida, E., Buinevicius, K., Stasiulaitiene, I., Radziuniene, I. Minikauskas, A., Kliucininkas, L., 2014. Characterization of Gaseous- and Particle-Phase Emissions from the Combustion of Biomass-Residue-Derived Fuels in a Small Residential Boiler. Energy & Fuels 28, 5057-5066.
• Simoneit, B.R., 2002. Biomass burning — A review of organic tracers for smoke from incomplete combustion, Applied Geochemistry. doi:10.1016/S0883-2927(01)00061-0
• Smith, K. R. et al. Millions dead: how do we know and what does it mean? Methods used in the comparative risk assessment of household air pollution. Annu. Rev. Public Health 35, 185–206 (2014).

Balogh Boglárka Sára

ENG