Powietrze i emisja gazów cieplarnianych

Miejsca powstawania szkodliwych gazów H2S, NH3, SO2 a także gazów cieplarnianych CO2, CH4, NOx

Siarkowodór (H2S) jest bezbarwnym gazem toksycznym dla organizmów żywych (w tym człowieka, zwierząt gospodarskich a także roślin). Posiada charakterystyczny zapach zepsutych jaj. W gospodarstwie rolnym może powstawać w wyniku beztlenowego rozkładu białek w zamkniętych zbiorniach zawierających gnojówkę, gnojowicę, w szambach, w kompostownikach, gdy proces kompostowania przebiega bez dostępu odpowiedniej ilości powietrza oraz w kurnikach, oborach lub stajniach. Stężenie siarkowodoru w zamkniętych zbiornikach, np. w szambie, może być tak wysokie, że zagraża życiu człowieka. Siarkowodór jest także produktem ubocznym w procesie produkcji biogazu. W tym przypadku jest jednak często usuwany, ponieważ może powodować niekorzystną korozję urządzeń, w których biogaz jest spalany.

Amoniak (NH3) jest bezbarwnym gazem trującym łatwo rozpoznawalnym po ostrym zapachu. Ponieważ azot jest składnikiem białek, rozpad tych związków chemicznych prowadzi do powstawania amoniaku. Praktycznie cała emisja amoniaku pochodzi z rolnictwa. W gospodarstwie rolnym można wskazać dwa zasadnicze źródła amoniaku: odchody zwierząt (79%), zwłaszcza nieprawidłowo zagospodarowane, a także nieprawidłowo prowadzone nawożenie mocznikiem (21%), którego nawet 30% może być tracone w ten sposób. Szczególnie szkodliwe zarówno z punktu widzenia strat azotu jak i niekorzystnej emisji amoniaku jest złe przechowywanie oraz pozostawienie na powierzchni gleby nawozów zawierających azot w formie amonowej, w tym nawozów organicznych. Więcej na tej stronie.

Podstawowym dokumentem w zakresie ograniczenia emisji amoniaku i poprawy jakości powietrza do poziomu, który nie powoduje negatywnych skutków, ani zagrożenia dla zdrowia ludzkiego i środowiska, jest Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z 14 grudnia 2016 r. Zobowiązania Polski w zakresie redukcji emisji amoniaku odnoszą się do dwóch przedziałów czasowych: pierwszy obejmuje lata 2020-2029 i przyjmuje limit redukcji o 1% rocznie, a drugi rozpocznie się w 2030 r. i zakłada ograniczenie emisji amoniaku o 17% rocznie.

Zmniejszenie uwalniania amoniaku w produkcji zwierzęcej można osiągnąć poprzez:

  • zmianę systemu żywienia zwierząt (zbilansowane dawki pokarmowe, wykorzystanie pasz o wysokiej jakości);
  • zmiana sposobu utrzymania zwierząt;
  • tworzenie warunków ograniczających reakcje chemiczne podczas przechowywania nawozów odzwierzęcych;
  • stosowanie nawozów odzwierzęcych w sposób ograniczający straty azotu.

Do roku 2030 zaplanowano propagowanie następujących zmian w technologii stosowania nawozów uznawanych za źródła emisji amoniaku:

  • aplikację doglebową nawozów na bazie mocznika;
  • rozlewanie gnojowicy innymi metodami niż rozbryzgowo;
  • przyorywanie obornika w ciągu 12 godzin od rozrzucenia po polu.

Oba gazy, siarkowodór i amoniak, są trujące dla ludzi i zwierząt. Ponieważ oba gazy powstają m.in. w pomieszczeniach, w których prowadzona jest produkcja zwierzęca, budynki te muszą być wyposażone w sprawny system wentylacyjny wraz z instalacją oczyszczania powietrza. W starszych budynkach konieczne jest systematyczne wietrzenie poprzez otwieranie okien lub drzwi.

W gospodarstwach nastawionych na produkcję owoców, które wyposażone są w chłodnie lub mroźnie może występować istotne zagrożenie zatrucia amoniakiem – gaz ten jest wykorzystywany jako czynnik chłodniczy. Rozszczelnienie instalacji może powodować zagrożenie życia i zdrowia zarówno osób zatrudnionych w takim gospodarstwie jak i sąsiadów.

Dwutlenek węgla (CO2) to bezbarwny i bezwonny gaz będący naturalnym składnikiem powietrza. W ostatnich dziesięcioleciach stężenie dwutlenku węgla w atmosferze znacząco wzrasta, a od końca lat dziewięćdziesiątych stężenie CO2 w atmosferze ziemskiej wzrosło o prawie 25%.

Dwutlenek węgla produkowany jest w czasie spalania zarówno paliw stałych, płynnych jak i resztek roślinnych, zwierzęcych i odpadów. Jest także naturalnym produktem oddychania organizmów żywych, bakterii, roślin, ludzi i zwierząt. Powstaje podczas kompostowania jak i w procesach gnilnych. Ponadto jest wydzielany przez rośliny w czasie, gdy nie mają one dostępu do światła.

Dwutlenek siarki (SO2) jest gazem bezbarwnym o ostrym i duszącym zapachu. W wyższych stężeniach jest silnie drażniący, a nawet trujący. Ze względu na właściwości bakteriobójcze i grzybobójcze stosowany jest jako konserwant żywności. Powstaje m.in. w reakcji rozkładu nietrwałych soli kwasu siarkawego (siarczynów). Negatywne oddziaływanie SO2 w atmosferze przejawia się nie tyle wpływem na efekt cieplarniany, ile na powstawaniu tzw. kwaśnych deszczy. Opady kwaśnych deszczy są niekorzystne zarówno dla samych roślin jak i gleby. W gospodarstwie rolnym dwutlenek siarki powstaje głównie podczas spalania paliw stałych – stosunkowo dużo siarki jest w węglu, paliwach płynnych oraz wszelkich odpadach.

Metan (CH4) jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Jest powszechnie wykorzystywany do ogrzewania ponieważ stanowi główny składnik paliw gazowych, tj. gazu ziemnego oraz biogazu. Metan jest gazem, którego potencjał cieplarniany jest ponad 23 razy większy niż dwutlenku węgla. Stąd też, pomimo mniejszego stężenia, jego sumaryczny wpływ na środowisko jest istotny.

W przyrodzie, poza metanem wydobywanym jako paliwo oraz metanem towarzyszącym pokładom węgla, powstaje w czasie beztlenowego rozkładu resztek roślinnych. Ponieważ w praktyce warunki beztlenowe tworzą się, gdy mamy do czynienia z całkowitym zalaniem gleby wodą dlatego procesy powstawania metanu obserwować można na terenach bagiennych, gdzie powstaje tzw. gaz błotny. W działalności rolniczej gaz ten powstaje ponadto wskutek procesów fermentacyjnych w układzie pokarmowym zwierząt hodowlanych, przeżuwaczy (m.in. bydła, kóz, czy owiec).

Podtlenek azotu (N2O) to gaz bezbarwny o słabo wyczuwalnym słodkawym zapachu. Oddziaływanie podtlenku azotu w atmosferze jest podwójnie niekorzystne. Jego potencjał cieplarniany jest 298 razy większy od dwutlenku węgla, a do tego gaz ten powoduje uszkodzenie powłoki ozonowej chroniącej życie na Ziemi przed promieniowaniem kosmicznym. Głównym źródłem podtlenku azotu są procesy zachodzące w glebach, szczególnie w nawożonych nawozami azotowymi. W tzw. procesach nitryfikacji i denitryfikacji bakterie glebowe produkują N2O, który jest uwalniany do atmosfery. Drugim z istotnych źródeł emisji jest spalanie paliw kopalnych oraz biomasy.

Tlenki azotu (NOx) – to wspólna nazwa dla całej grupy związków azotu i tlenu. Ich szkodliwe dla środowiska oddziaływanie polega głównie na łączeniu się z wodą i w konsekwencji na powstawanie tzw. kwaśnych deszczy, podobnie jak w przypadku dwutlenku siarki. Głównym źródeł tlenków azotu jest proces spalania kopalin i biomasy. Tlenki azotu są także efektem utleniania w atmosferze amoniaku, który powstaje głównie w trakcie rolniczej aktywności człowieka. Warto zastanowić się, jak można określić ilości wytwarzanych gazów w gospodarstwie. Ewentualny bezpośredni pomiar wielkości emisji ma sens tylko wtedy, gdy źródło emisji jest punktowe. Takimi punktowymi źródłami emisji są np. piece, budynki inwentarskie lub miejsca składowania np. kompostu, gnojówki, gnojowicy, obornika itp., ale i wtedy pomiar może być utrudniony. Np. pomiar wydzielanych gazów z chlewni, obory, stajni lub innych budynków można stosunkowo łatwo przeprowadzić, o ile całość powietrza opuszczającego budynek jest zogniskowana w zaprojektowanych wylotach wentylacji. Zdecydowanie trudniej dokonać pomiaru, jeśli pomieszczenia wietrzone są np. poprzez otwieranie okien. Dokonanie pomiaru ze źródeł rozproszonych – np. z pola, jest bardzo trudne, stąd też wielkość emisji poszczególnych gazów może być określona w oparciu o ciągle rozwijane kalkulatory dostępne np. w internecie lub w oparciu o publikacje zamieszczane w wydawnictwach fachowych. Korzystając z tego typu źródeł warto jednak pamiętać, że opierają się one na pewnych założeniach i szacunkach, które pozwalają na określnie rzędu wielkości, ale nie dokładnej emisji z konkretnego gospodarstwa.