Gospodarstwo domowe jako źródło substancji chemicznych w środowisku

Gospodarstwo domowe jest istotnym źródłem substancji chemicznych w środowisku. Każdego dnia do atmosfery są wprowadzane niewielkie (w porównaniu z dużymi fabrykami) ilości gazów cieplarnianych, ścieków czy różnego rodzaju szkodliwych substancji pochodzących z naszej codziennej egzystencji.
W naszych domach mieszkalnych najczęściej spotykanymi substancjami są tlenki azotu, tlenki siarki, formaldehydy. Substancje te pochodzą z różnych urządzeń, z których korzysta się codziennie, materiałów budowlanych i środków czystości.

Typowe substancje szkodliwe występujące w pomieszczeniach i ich źródła
(wg Tolby i in., 1992, i Mastersa, 1991)

Substancja szkodliwa Źródło

Formaldehyd płyta wiórkowa, sklejka, izolacja piankowa, dymienie (palenie tytoniu i paleniska)
NO2 palniki gazowe, grzejniki naftowe
CO grzejniki naftowe, piece na drewno, dymienie, pojazdy w garażu
WWA spalanie drewna, węgla lub nawozu, rozpuszczalniki przemysłowe, piece na drewno
SO2 grzeniki naftowe
Cl2 wybielacze gospodarcze i środki czyszczące do toalet
O3 fotokopiarki, drukarki laserowe, elektrostatyczne urządzenia do oczyszczalnia powietrza
Lotne rozpuszczalniki organiczne gotowanie, dezodoranty powietrza, aerozole czyszczące, farby, lakiery, rozpuszczalniki, dywany, meble
Dym i inne pyły dymienie, gotowanie, spraye w aerozolu, dywany podgumowane, piece na drewno. Pb z erozji farb emulsyjnych, izolacja azbestowa i włókninowa, dekoracje, podłogi, cement

Formaldehyd jest najważniejszym związkiem spośród utlenionych postaci lotnych substancji organicznych występujących w pomieszczeniach. Szczególnie narażeni są mieszkańcy przyczep campingowych, ponieważ starzenie się dywanów, tapet i podwieszanych sufitów może być dodatkowym źródłem skażenia w środowisku wilgotnym i kwaśnym.

Duża różnica stężeń formaldehydu na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń sugeruje dużą emisję tego związku z materiałów budowlanych i wyposażenia domów.
Formaldehyd powstaje również w wyniku reakcji ozonu z wyposażeniem domu. Ozon reaguje z materiałami wykładzinowymi i innymi związkami w powietrzu, ulegającymi utlenianiu, w tym NO i CO oraz związkami karbonylowymi. Te reakcje, niezależnie od wytwarzania innych substancji szkodliwych, obniżają poziom ozonu w pomieszczeniach o 20-80% w porównaniu ze stężeniami na zewnątrz. Reakcja z NO prowadzi do powstania nadtlenku, a reakcja z wykładzinami uwalnia aldehydy [Werschler i in., 1992]. Wśród związków wydzielanych przez wykładziny występuje, zwłaszcza w przypadku nowych materiałów, 4-fenylocykloheksen, resztki styrenu i 4-winylocykloheksen, który pochodzi z lateksu i klejów. Warto zauważyć, że ozon reaguje również z odświeżaczami powietrza, np. z limonenem, wieloma produktami ze styrenu, lateksu, z detergentami aromatycznymi, żywicami poliwinylowymi itp.

Źródłem tlenków azotu jest nieskuteczna wentylacja kuchni gazowych i pieców centralnego ogrzewania. Stężenie NOX może osiągnąć nawet 20-300ppm.

Źródłem wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w gospodarstwie domowym jest głównie ogrzewanie mieszkań. Gazowe centralne ogrzewanie w domu emituje benzo[a]pieren w ilości 0,1-0,6ng/m3.
Ogrzewanie i wytwarzanie energii elektrycznej stanowi ponad połowę światowej produkcji WWA.

Ważnym źródłem zanieczyszczenia powietrza pochodzącym z gospodarstw domowych są różnego rodzaju kleje i rozpuszczalniki. Kleje używane są zwłaszcza do łączenia laminatów dekoracyjnych z płytami wiórowymi lub drewnem, a także do przytwierdzania pianki poliuretanowej do szkieletów meblowych. Kleje zawierają lotne rozpuszczalniki, które mogą się ulatniać, zwłaszcza w mieszkaniach. Rozpuszczalniki przyczyniają się do niszczenia warstwy ozonowej, ponieważ ich emisja powoduje wzrost stężenia ozonu w troposferze.

Istotną rolę w zanieczyszczaniu środowiska przez gospodarstwa domowe odgrywają detergenty. Detergenty stanowią grupę związków syntetycznych. Podstawowe produkty otrzymywane są z tanich i łatwo dostępnych półproduktów petrochemicznych.
Gwałtowny wzrost zużycia sulfonianów (detergentów anionowych, czyli takich, które rozpuszczają się w wodzie i działają w postaci anionów), będących pochodnymi propylenu, w wyniku zrzutu ścieków zawierających detergenty spowodował powstawanie piany długo utrzymującej się na powierzchniach rzek. Tradycyjne mydła ulegały biodegradacji w wyniku działania bakterii. Jednak sulfoniany są zbudowane z rozgałęzionych łańcuchów, które są odporne na działanie bakterii i dlatego nie ulegają rozkładowi biologicznemu. Na początku lat sześćdziesiątych rozpoczęto pracę nad stworzeniem detergentów zbudowanych z nierozgałęzionych łańcuchów ulegających biodegradacji. Jako dodatek zaczęto stosować polifosforan sodu, skutkiem czego było zwiększenie zawartości fosforanów w wodach, co prowadziło do eutrofizacji. Aby ograniczyć rozwój glonów zaczęto stosować inne niż fosforanowe środki zmiękczające. Jednym z nich był kwas nitrylotrioctowy, który jednak nie jest całkowicie bezpieczny dla środowiska. Odrywa metale ciężkie z osadów, wskutek czego stają się one bardziej ruchliwe. Najbardziej obiecującym zamiennikiem fosforanów są zeolity, czyli polimeryczne glinokrzemiany sodu.

Powietrze wewnątrz pomieszczeń zawiera złożoną mieszaninę lotnych związków organicznych, w znacznej mierze wywodzących się z propelentów (gazów pędnych) stosowanych do rozpylania środków czyszczących, dezodorantów i artykułów żywnościowych. Ponadto występują gazy pochodzące z paliw wykorzystywanych do gotowania i ogrzewania, chłodziarek, klejów, rozpuszczalników czyszczących, tkanin, wykładzin podłogowych, barwników. Wykazano (Rogge i in., 1993), że piece grzewcze i palniki kuchenne na gaz ziemny emitują pyły o średnicy mniejszej niż 10 µm, zarówno na zewnątrz, jak i do wewnątrz budynków. Natężenie emisji wynosi 6-300 ng/kgJ dla pieców i 240-620 ng/kJ dla palników kuchennych.

Poniższa tabela przedstawia wpływ używania kuchni gazowych na stopień skażenia powietrza (Spengler i in., 1993). Źródłem siarczanów są substancje zapachowe (nawaniacze gazu) np. propano-2-tiol [CH3-GH(SH)-CH3], dodawane do gazu w stężeniu 1mg/m3. Przytoczone stężenia oceniono dla całego domu w ciągu 24 godzin.

Substancje skażające powietrze w wyniku użytkowania kuchenek gazowych
Substancja szkodliwa Średnia Minimum Maksimum
NO2, ppb 60 24 115
HNO2, ppb 4,7 1,8 8
NH3, ppb 20 14 30
NO3-, nmol/m3 8,7 0 23
SO42-, nmol/m3 11,5 0 56
NH4+, nmol/m3 12,8 0,5 53
czas użytkowania kuchni, min 130 35 426
całkowita powierzchnia, m3 87 32 140

Źródłami cynku w gospodarstwie domowym są głównie pokrycia dachowe z blachy ocynkowanej. Jony Zn2+ są wymywane i spływają przez rynny i rury odpływowe. W przypadku siatek ogrodzeniowych zrobionych ze stali ocynkowanej cynk ulega stopniowemu rozpuszczaniu i opada na glebę.

Gleby ogrodowe mogą również ulegać skażeniu w wyniku zakopywania złomu, wyrzucania popiołów i węgla drzewnego, wylewania zużytego oleju silnikowego, materiałów używanych przez hobbystów lub w warsztatach domowych, a nawet płatków starej farby, ołowianych pocisków do broni wiatrówkowej i zgubionych przez dzieci ołowianych żołnierzyków.

Również ścieki mogą spowodować zanieczyszczenie gleb. Większość domów położonych w rejonach o rozproszonej zabudowie wyposażona jest w lokalne szamba, działające jak bioreaktory. Szamba mogą być uważane za małe źródła skażenia wód gruntowych. Główne niebezpieczeństwo polega na tym, że odwiert do czerpania wody pitnej w gospodarstwie położonym niżej może znaleźć się w obszarze smugi z szamba wyżej położonego domostwa.

Przeciętne jednostkowe ładunki zanieczyszczeń w ściekach bytowo-gospodarczych (wg. Królikowskiego i Laaka)

Wskaźnik zanieczyszczenia Jednostka Ścieki
Czarne Szare Razem
ChZT gO2/Md 80 - 135 40 - 75 120 - 210
BZT5 gO2/Md 20 - 40 35 - 45 45 - 85
Zawiesina ogólna g/Md 40 - 55 25 - 35 65 - 90
Azot ogólny g/Md 9 - 16 1 - 2 10 - 18
Fosfor ogólny g/Md 1 - 3 1 - 4 2 - 7
Chlorki g/Md 7 - 12 1 - 2 8 - 14
Tłuszcze g/Md 1 -2 10 - 15 11 -17

Przez ścieki czarne należy rozumieć ścieki pochodzące z ustępów spłukiwanych, a ścieki szare są to ścieki pochodzące z kuchni, łazienki, z pralni. Ścieki czarne zawierają w sobie prawie cały ładunek azotu. To właśnie utlenione związki azotu są podstawowym zagrożeniem jakości wód podziemnych. Ścieki czarne są niebezpieczne głównie z powodu znajdujących się w nich bakterii chorobotwórczych, jaj pasożytów i wirusów, natomiast ścieki szare stanowią zagrożenie pod względem chemicznym. Zawierają m.in. detergenty i WWA. Oprócz tego w szarych ściekach znajdują się duże ilości tłuszczów, co może utrudniać oczyszczanie i przepływ ścieków.
Poniższa tabela przedstawia niektóre dopuszczalne wartości zanieczyszczeń w ściekach bytowo – gospodarczych. Porównując dopuszczalne wartości z zawartością zanieczyszczeń w ściekach (powyższa tabela) można zauważyć, że wartość BZT5 i fosforu ogólnego w ściekach może przekraczać dopuszczalne stężenie.

Najwyższe dopuszczalne wartości niektórych wskaźników zanieczyszczeń ścieków

ChZT 150 mgO2/l
BZT5 30 mgO2/l
zawiesina ogólna 50 mg/l
azot ogólny 30 mg/l
fosfor ogólny 5 mg/l

Poniższa mapka ilustruje ilość ścieków na osobę odprowadzaną z poszczególnych województw. Widać, że najwięcej, bo aż ok.40 m3 rocznie od osoby, jest odprowadzane w województwie mazowieckim, łódzkim, pomorskim i zachodniopomorskim. Wynika z tego, że średnie gospodarstwo domowe (liczące trzy osoby) produkuje ok. 120 m3 ścieków rocznie.

Odpady wytwarzane codziennie przez każde gospodarstwo domowe stanowią również istotne źródło zanieczyszczenia środowiska różnymi substancjami. Poniższy wykres przedstawia różnice w składzie morfologicznym odpadów bytowo-gospodarczych powstających w gospodarstwach domowych na terenach wiejskich i na terenach miejskich.

Wśród odpadów bytowo – gospodarczych głównymi źródłami substancji chemicznych są tworzywa sztuczne (butelki, torebki itp.), papier i tektura (ze względu na chlor używany do produkcji papieru), również metale mogą zawierać cynk, ołów czy inne związki wpływające negatywnie na środowisko. Trzeba też zwrócić uwagę na fakt, że jednym ze sposobów utylizacji odpadów jest ich spalanie w spalarniach, co powoduje znaczną emisję szkodliwych gazów do atmosfery. Również składowanie odpadów na składowiskach działa ujemnie na środowisko, ponieważ powstają szkodliwe odcieki przedostające się do wód gruntowych. Oprócz tego w odpadach wytwarzanych przez gospodarstwa domowe znajdują się często odpady niebezpieczne, takie jak leki, baterie, świetlówki, akumulatory czy rtęć z termometrów.

Średni wskaźnik zebranych odpadów komunalnych na jednego mieszkańca w 2003 wyniósł 260 kg., co w przeliczeniu na średnie gospodarstwo domowe daje 780 kg. Poniższa mapka ilustruje ilość odpadów zebranych z gospodarstw domowych. Trzeba zaznaczyć, że aż w dwunastu podregionach Polski zbierane jest coroczne od 180 000 do 600 000 ton rocznie odpadów pochodzących z gospodarstw domowych.

Poniższe dane ilustrują zużycie energii elektrycznej, gazu i wody w gospodarstwach domowych w ciągu roku.

Odbiorcy oraz zużycie energii elektrycznej, gazu i wody w gospodarstwach domowych.

Wyszczególnienie 1995 2000 2001 2002 2003

Odbiorcy (stan na 31. XII) w tys.
Energia elektryczna 10 417 11 123 11 331 11 433 11 534
w tym miasta: 8 157 8 572 8 693 8 737 8 777
Gaz z sieci 6 437 6761 6 102 6 060 -
w tym miasta 5 906 6 081 5 419 5 361 -

Zużycie (w ciągu roku)
Energia elektryczna w GW-h 18 075 21 037 21 375 21 659 22 050
w tym miasta 14 000 15 826 16 027 16 128 16 307
w GW-h
na 1 mieszkańca w kW - h 586 662 671 683 693

Gaz z sieci w hm3 4 775 3 751 3 905 3 708 -
w tym miasta: 4 138 3 143 3 259 3 059 -
w hm3
na 1 mieszkańca w m3 180 141 146 130 -

Woda z wodociągów 1 648 1 360 1 310 1 284 1 269
w tym miasta: 1 341 1 040 993 959 931
w hm3
na 1 mieszkańca w m3 56 44 42 40,3 39,6

Należy zaznaczyć, że powyższe dane dotyczące energii elektrycznej nie obejmują gospodarstw domowych, których głównym źródłem utrzymania jest dochód z użytkowanego gospodarstwa indywidualnego w rolnictwie.
W przypadku danych dotyczących odbiorców gazu od 2001 r. dane nie obejmują odbiorców korzystających z gazomierzy zbiorczych.

Codzienne korzystanie z zasobów energetycznych przez gospodarstwa domowe ma bardzo istotny wpływ na środowisko. Oprócz tego, że spalanie paliw powoduje emisję do atmosfery tlenków azotu, dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych, należy również pamiętać, że zasoby te nie są odnawialne. Zasoby wodne również należą do nieodnawialnych. Dlatego jako członkowie gospodarstw domowych powinniśmy starać się oszczędzać energię elektryczną, cieplną i wodę, przyczyniając się w ten sposób do ochrony środowiska. Należy także pamiętać na co dzień o segregowaniu odpadów, czy używaniu jak najmniej szkodliwych detergentów. Gospodarstwo domowe stanowi źródło substancji chemicznych w środowisku, jednak uważam, że każdy może w prosty i skuteczny sposób ograniczyć ilość zanieczyszczeń wprowadzanych w ten sposób do środowiska. Działając zgodnie z zasadą „myśl globalnie, działaj lokalnie” możemy zrobić naprawdę dużo dla środowiska naturalnego.

Źródła:
• A. Budnikowski, „Ochrona środowiska jako problem globalny”, PWE, Warszawa1998
• M. Pietraś, „Bezpieczeństwo ekologiczne w Europie”, Lublin 1996
• B.J. Alloway, D.C. Ayres, „Chemiczne podstawy zanieczyszczania środowiska”, PWN, Warszawa 1999
• Raport o stanie środowiska w Polsce w latach 1996-2001, Inspekcja Ochrony Środowiska, Warszawa 2003
• www.gus.pl
• Krajowy Plan Gospodarki Odpadami