Sztuczne ognie czyli fajerwerki, to środki pirotechniczne kojarzące się z zabawą oraz widowiskowymi pokazami, którym towarzyszą efekty świetlne i akustyczne. Pokazy sztucznych ogni stanowią oprawę zarówno wielkich świąt narodowych, jak i lokalnych imprez lub nawet kameralnych wydarzeń. Sprzedaż fajerwerków to swoją drogą całkiem dochodowy biznes. Wartość rocznego eksportu materiałów pirotechnicznych z Chin wynosi ponad 800 milionów dolarów. Polska w 2018 roku importowała fajerwerki z Państwa Środka na kwotę ponad 38 milionów dolarów. Niemal 90 % fajerwerków trafiających na polski rynek jest chińskiej produkcji. Niestety, te spektakularne seanse oraz uroczystości organizowane w zacnych intencjach, niosą skutki, o których przeciętny uczestnik pokazów sztucznych ogni raczej nie pomyśli. W niniejszym tekście poruszę tematy:
1. Chemii stosowanej do produkcji fajerwerków i jej wpływu na środowisko na etapie jej produkcji, podczas pokazów oraz po zakończeniu wydarzeń, w czasie których używano pirotechniki.
2. Transportu wyrobów pirotechnicznych na duże odległości.
3. Negatywnego oddziaływania pokazów sztucznych ogni na żywe istoty.
1. CHEMIA
Zaczniemy od przeglądu układu okresowego pierwiastków. Poniżej zamieściłem wykaz 28 pierwiastków, o których znalazłem informację w mniej lub bardziej popularnych źródłach internetowych. Pierwiastki stosowane do produkcji sztucznych ogni:
Glin (Al). Glinu używa się w celu otrzymania srebrnych oraz białych iskier lub płomieni. Jest składnikiem zimnych ogni i często jest zmieszany z magnezem, tworząc magnal, aby nadać fajerwerkom większą jasność.
Bar (Ba). Sole baru pozwalają uzyskać zieloną barwę fajerwerków (np. chlorek baru, BaCl2), a węglan baru jest dodawany jako bufor kwasów.
Węgiel (C). Węgiel jest jednym z głównych składników czarnego prochu używanego jako paliwo w fajerwerkach. Powszechne formy węgla jako paliwa to m.in. węgiel, cukier i skrobia.
Wapń (Ca). Sole wapnia są używane do pogłębienia kolorów, a np. dzięki chlorkowi wapnia (CaCl2) otrzymuje się pomarańczowy płomień.
Chlor (Cl). Związki chloru są ważną częścią wielu utleniaczy. Niektóre sole metali używanych jako barwniki to chlorki.
Cez (Cs). Sole cezu ułatwiają utlenianie substancji zawartych w fajerwerkach. Związki takie jak azotan cezu (CsNO3) dają kolor indygo, azotan jest używany także w kompozycjach z czarnym światłem, ponieważ nie zawiera sodu czy potasu, które wydzielają widmo światła widzialnego.
Miedź (Cu). Miedź daje niebiesko-zielone efekty, a halogenki miedzi takie jak chlorek miedzi (CuCl2) są używane do uzyskania koloru niebieskiego.
Żelazo (Fe). Żelazo odpowiada za powstawanie iskier. Temperatura spalania cząsteczek metalu ma wpływ na kolor tych iskier.
Potas (K). Azotan potasu (KNO3), chloran potasu (KClO3) i nadchloran potasu (KClO4) są bardzo ważnymi utleniaczami. Jony potasu dają także fioletowo-różowy kolor.
Lit (Li). Sole litu dają umiarkowany czerwony kolor. Węglan litu (Li2CO3) jest powszechnie stosowanym barwnikiem.
Magnez (Mg). Magnez spala się bardzo jasnym, białym płomieniem, więc jest dodawany dla uzyskania białych iskier lub poprawy „błyskotliwości” fajerwerków. Ponieważ zazwyczaj pokrywa się on warstwą tlenku magnezu, używa się go w formie stopu magnalu.
Sód (Na). Związki sodu dają żółty kolor, przykładem może być azotan sodu (NaNO3). Jednakże kolor ten jest często tak jasny, że przysłania inne, mniej intensywne barwy, takie jak te wyprodukowane przez sole potasu.
Tlen (O). Fajerwerki zawierają utleniacze, które są substancjami produkującymi tlen zasilający spalanie. Utleniacze to zwykle azotany, chlorany lub nadchlorany. Czasem ten sam związek daje i tlen, i kolor, na przykład Sr(NO3)2 daje czerwony kolor oraz tlen podtrzymujący spalanie.
Fosfor (P). Biały fosfor spala się samoistnie w powietrzu i odpowiada za efekt świecenia w ciemności. Może być użyty jako składnik paliwa do fajerwerków.
Siarka (S). Siarka jest składnikiem czarnego prochu i znajduje się w paliwie fajerwerku.
Antymon (Sb). Antymon nadaje fajerwerkom efekt połysku.
Stront (Sr). Sole strontu takie jak (SrCO3) dają intensywnie czerwony kolor. Związki strontu są także ważne przy stabilizowaniu mieszaniny w fajerwerku.
Tytan (Ti). Tytan może zostać spalony w formie proszku lub płatków i wytwarza widoczne srebrne iskry.
Cynk (Zn). Cynk jest niebieskawo-białym metalem, który jest używany do wytworzenia efektów dymnych nie tylko w fajerwerkach, ale i w innych wyrobach pirotechnicznych.
Cyrkon (Zr). Stosowany do uzyskania srebrnobiałych efektów.
Rubid (Rb). Azotan rubidu wykorzystywany do uzyskania koloru fioletowego.
Beryl (Be). Beryl przydatny dla wytworzenia białego światła.
Arsen (As). Związki arsenu, jak arsenian-octan miedzi, znany inaczej jako zieleń paryska lub zieleń Scheelego, czyli wodoroarsenian miedzi. Zakazane w wielu krajach jako składnik sztucznych ogni, ale do produkcji pestycydów lub farb. Brak dokładnych danych o zawartości tych składników w sztucznych ogniach wytwarzanych w krajach, gdzie nie obowiązują rygorystyczne przepisy.
Kadm (Cd). Związki kadmu stosowane w rozmaitych wariacjach żółtopomarańczowych. Na przykład siarczek kadmu znany jako żółcień kadmowa.
Można znaleźć również wzmianki o wykorzystaniu pierwiastków takich jak: selen (Se), bizmut (Bi), molibden (Mo), tal (Tl).
Lista pierwiastków stosowanych w materiałach pirotechnicznych jest zapewne dłuższa. Znalezienie kolejnych to tylko kwestia dokładnego wertowania materiałów w internecie oraz zapoznania się z drukowanymi opracowaniami. Poza tym, do wyrobu sztucznych ogni używa się składników o rozmaitej toksyczności lub nawet takich, które w zasadzie toksyczne nie są. Kilka przykładów:
Polichlorek winylu (PCW) lub PVC (od angielskiej nazwy Poli Vinyl Chloride). Syntetyczny polimer z grupy polimerów winylowych. Najpierw trzeba wyprodukować etylen i chlor. Następnie, trzeba połączyć te dwa związki, aby uzyskać produkt pośredni, którym jest ditlenek etylenu. Jest on w dalszej kolejności przekształcany w chlorek winylu, będący monomerem. Monomery chlorku winylu w procesie polimeryzacji łączą się, tworząc długie łańcuchy polichlorku winylu. Tak uzyskujemy biały proszek, który stanowi produkt wyjścowy do tworzenia PCW w rozmaitych wariantach.
Lakier nitrocelulozowy (NC). Lakier wytwarzany na bazie nitrocelulozy, rozpuszczalników organicznych, żywic i dodatków pomocniczych. Do szkodliwych składników zawartych w lakierze zaliczamy: toluen, aceton, octan butylu, nitrocelulozę oraz izopropanol.
Benzoesan sodu. Związek organiczny. Do celów przemysłowych uzyskiwany syntetycznie.
Dekstryna. Związek organiczny z grupy oligosacharydów. Pozornie nieszkodliwy.
Podczas procesu produkcji sztucznych ogni tworzy się roztwory ciekłe wszystkich składników, następnie miesza je ze sobą w rozmaitych kombinacjach, a w dalszej kolejności suszy i rozdrabnia. Na koniec pozostaje umieszczenie zawartości w stosownym opakowaniu, które trzeba wyprodukować i opatrzyć efektowną, kolorową etykietą. Oprócz tego, całej tej produkcji towarzyszą zabiegi związane z utrzymaniem oraz konserwacją maszyn, urządzeń, i pomieszczeń. Przebieg procedury mycia i czyszczenia w miejscach produkcji chemicznych mikstur zależy od wielu czynników. Niemniej, proces technologiczny związany z wytwarzaniem fajerwerków nie jest obojętny dla otoczenia. Zanim jednak rozpocznie się produkcja, konieczne jest zdobycie surowców na ten cel. A jak wiemy, nie biorą się one znikąd, a ich zasoby nie są niewyczerpane. Pozyskanie surowców do produkcji przedmiotów zbytku, to w obecnych czasach temat etycznie dosyć oczywisty. Produkcji i stosowania pewnych towarów moglibyśmy zaprzestać bez „szkody” dla naszego dobrego samopoczucia.
A teraz czas na chemię podczas pokazów oraz po ich zakończeniu! Posiadając podstawową wiedzę wyniesioną ze szkoły i zerkając na listę komponentów używanych do produkcji, możemy sobie uświadomić, jaka gama rozmaitych zanieczyszczeń dostaje się do atmosfery podczas eksplozji sztucznych ogni. W trakcie fajerwerkowych spektakli powstają tlenki, m.in. siarki, azotu, węgla. Do tego dodajmy pyły zawieszone PM 2,5 i PM 10, czyli aerozole atmosferyczne, w których znajdziemy przegląd toksyn uważanych za bardzo groźne dla organizmów żywych, w tym benzopireny, furany i dioksyny. W internecie można przeczytać wywody producentów i dystrybutorów, że powstałe podczas detonacji substancje nie utrzymują się długo w powietrzu, ale dosyć szybko opadają na ziemię. Rzecz jednak w tym, że nie bezpowrotnie. Pozostałości wybuchów osiadają na powierzchni ziemi lub wody, a tam oddziałują na otoczenie w mniej lub bardziej toksyczny sposób. Działają na organizmy żyjące glebie oraz mają wpływ na życie w wodzie. Duża część zanieczyszczeń powstałych podczas pokazów sztucznych ogni na obszarach miejskich, dosyć szybko i w dużych ilościach przedostaje się kanalizacją burzową do wód powierzchniowych. Jest to kolejny rodzaj zanieczyszczeń, których można uniknąć poprzez rezygnację ze stosowania materiałów pirotechnicznych.
2.TRANSPORT
Temat powiązany z powyższym, ale ze względu na ogrom procederu jakim jest transport, potraktowany jako osobny problem. Przewóz materiałów pirotechnicznych odbywa się samochodami, drogą morską, koleją oraz w mniejszym stopniu drogą powietrzną. Ponieważ największym producentem sztucznych ogni na świecie są Chiny, dostarczenie towaru na inne kontynenty wiąże się ze zużyciem paliwa, amortyzacją środków transportu i negatywnym wpływem na środowisko podczas przewozu. Cały czas należy pamiętać o tym, że fajerwerki to nie towary pierwszej potrzeby, ale akcesoria służące „uprzyjemnianiu” nam życia. Uruchamianie całej transportowej machiny w tym przypadku, to uszczuplanie wciąż malejących zasobów Ziemi oraz obciążanie przyrody balastem zanieczyszczeń.
3.WPŁYW NA ORGANIZMY
Kwestia od jakiegoś czasu nagłaśniana. Najwięcej informacji mamy na temat negatywnego wpływu na zwierzęta domowe oraz na dziko żyjące ptaki. Jeszcze niewiele wiemy o stresie wśród innych zwierząt, które znajdą się w sferze oddziaływania fajerwerków. Wiosną i latem, kiedy trwa okres rozrodczy wielu gatunków, detonacje w pobliżu ich gniazd i kryjówek muszą być dla zwierząt stresujące. Jeżeli chodzi o okres zimowy, możemy się jedynie domyślać, że strach odczuwają występujące w siedzibach ludzkich kuny i żerujące na zurbanizowanych terenach tchórze oraz dziko żyjące koty. Detonacje są niewskazane, zwłaszcza w pobliżu kryjówek wiewiórek, które podczas zimnych okresów zmniejszają swoją aktywność. Jeszcze gorsze są eksplozje w bezpośredniej bliskości kryjówek hibernujących jeży, bo powodują ich wybudzenie, a co za tym idzie, zużycie zapasów energii zgromadzonej na zimę. Hałas wywołuje niepotrzebną aktywność tych zwierząt i zmusza do wykorzystania zapasów energetycznych, które są potrzebne do przetrwania zimy. Jeżeli wybudzony ssak wydostanie się ze swojej kryjówki i zostanie znaleziony przez człowieka, wówczas ma szansę na umieszczenie w placówce zajmującej się rehabilitacją jeży, gdzie przetrwa bezpiecznie do wiosny.
Podczas letnich pokazów sztucznych ogni w klimacie umiarkowanym, szkodę ponoszą również nietoperze, które w tym okresie wychowują młode. Wybuchy powodują dezorientację u tych ssaków w trakcie lotu i narażają je na urazy.
Stosowana często przez zwolenników pokazów sztucznych ogni argumentacja, że wybuchy fajerwerków przypominają występujące w przyrodzie odgłosy burzy, jest naciągana. Oba zjawiska różnią się, i to bardzo. Burza z piorunami nie pojawia się znienacka, a zwierzęta wcześniej wyczuwają oznaki zbliżającej się zmiany. Burze z wyładowaniami atmosferycznymi są bardziej „czytelne” dla zwierząt, gdyż towarzyszą im zmiany ciśnienia, wilgotności powietrza, prędkości wiatru i pojawiają się opady deszczu, więc np. ptaki mają czas, żeby „przygotować się” na nadchodzące wydarzenie. Nie ewakuują się z miejsc swojego przebywania podczas zwykłych burz, a starają się je po prostu przeczekać. Ponadto burze, występują przeważnie poza okresem zimowym i kanonada w środku zimy nie jest typowym elementem tej pory roku, więc może wywoływać większy stres u zwierząt niż naturalna burza.
Co roku po sylwestrowej zabawie do ośrodków rehabilitacji zwierząt, schronisk dla zwierząt i lecznic weterynaryjnych trafiają ofiary hucznej zabawy. Po Sylwestrze 2014/2015 do opolskiego schroniska dla bezdomnych psów w okresie 1-3 stycznia trafiło 12 spanikowanych i zagubionych psów. To tylko jeden przykład. Na koniec drastyczne przypadki. W noc sylwestrową 2017/2018 w gminie Konopiska około godziny 2 rano spłoszony fajerwerkami pies nabił się na 30-centymetrowy pręt wystający z płotu. Weterynarz wezwany przez gminę przyjechał na miejsce dopiero przed godziną 10. Wtedy też pojawili się strażacy z OSP. Pies czekał około 8 godzin na udzielenie pomocy. Na szczęście przeżył. Znalazł się również właściciel psa. Całej sytuacji można było uniknąć. Oczywiście można powiedzieć, że w tym przypadku zawiedli właściciel oraz służby i że dzień, w którym organizowano pomoc był niesprzyjący. Jednak pozostaje faktem, że zwierzę uległo wypadkowi na skutek paniki wywołanej odpalaniem sztucznych ogni.
Fajerwerki i ich produkcja powodują również wypadki i śmierć ludzi. Krótki przegląd tragicznych zdarzeń:
2010: Chiny – w prowincji Shaanxi na północnym zachodzie Chin zginęło 9 osób, a 2 zostały ranne.
2015: Włochy – w pobliżu miasta Bari, położonego u wybrzeży Adriatyku zginęło 8 osób, a 6 zostało rannych.
2016: Meksyk – w mieście Tultepec, leżącym na północ od stolicy Meksyku, zginęło 31 osób, a ponad 70 zostało rannych. Polska – w Łomiankach w wyniku wybuchu w hurtowni sztucznych ogni zginęła 1 osoba (22-letnia kobieta).
2017: Indonezja – na przedmieściach Dżakarty, w wyniku ekslozji zginęło 46 osób, a ponad 50 zostało rannych.
2018: Chiny – w prowincji Syczuan w południowo-zachodnich Chinach zginęło 19 osób, a 12 zostało rannych.
Rok 2019!
Włochy – w fabryce fajerwerków na Sycylii w wyniku wybuchu 4 osoby zginęły, a 3 inne zostały ranne.
Indie – w mieście Batala w północnych Indiach co najmniej 16 osób zginęło, a 15 zostało rannych
Chiny – w prowincji Hunan 7 osób zginęło, 13 zostało rannych.
Podane przykłady to jedynie czubek góry lodowej, albowiem do mediów przedostają się zazwyczaj najbardziej drastyczne historie.
Czy jest jakieś rozwiązanie, które ograniczy szkodliwy wpływ tego rodzaju rozrywki na otaczającą nas przyrodę? Najprościej byłoby zaprzestać używania sztucznych ogni. To wymaga jednak wzrostu świadomości społeczeństwa w kwestii zagrożeń, które niosą ze sobą środki pirotechniczne. Są na świecie miejsca, gdzie indywidualne stosowanie fajerwerków jest prawnie zakazane. Takim krajem jest na przykład Chile, gdzie sztuczne ognie są dozwolone, ale mogą być stosowane wyłącznie przez licencjonowane osoby podczas profesjonalnych pokazów. W Stanach Zjednoczonych dwa stany (Delaware i Massachusetts) zakazały używania fajerwerków. Co prawda to niewiele w skali całego świata, ale te przykłady pokazują, że można. W innych miejscach globu wprowadzono szereg ograniczeń dotyczących stosowania materiałów pirotechnicznych. Wciąż jednak na całym świecie dominuje tradycja obchodzenia świąt w szkodzący przyrodzie i nam samym sposób. Rozwiązaniem nieco łagodzącym negatywne skutki pirotechnicznych efektów jest organizowanie imprez w miejscach oddalonych od zieleni miejskiej. Stadiony, tory wyścigowe, miejsca targowe, duże place w centrach miast oraz otwarte puste przestrzenie to z pewnością lepsze lokalizacje na kanonadę niż parki, nadrzeczne błonia, brzegi jezior lub wyspy.
Powoli pojawiają się alternatywy dla pokazów sztucznych ogni, na przykład pokazy laserowe albo świetlne widowiska wykonywane przy użyciu dronów. Czy są one obojętne dla środowiska? Na pewno nie, ale jest to temat na osobne rozważania. Na ten moment trzeba wybierać po prostu mniejsze zło i edukować.
Wykorzystane źródła danych: Science in School Issue 21: Winter 2011 Tworzywa.org: https://www.tworzywa.org/artykuly/szczegoly/6694 U.S. Geological Survey: https://www.usgs.gov/faqs/what-minerals-produce-colors-fireworks?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products Polsko-Chińska Izba Gospdarcza:https://pchig.pl/blog/import-fajerwerkow-z-chin/ Trade Map. Trade statistics for international business development: https://www.trademap.org/ Where are Fireworks Illegal?: https://www.fireworkscrazy.co.uk/where-are-fireworks-illegal/ United States Department of Transportation. Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration: https://www.phmsa.dot.gov/sites/phmsa.dot.gov/files/docs/approvals-and-permits/hazmat/energetic-materials-approvals/18306/approvedprohibitedfireworkschemicals.pdf Psy.pl: https://www.psy.pl/psa-przestraszyly-fajerwerki/ Wybuch i pożar w Łomiankach. Jedna osoba zginęła: https://www.tvp.info/28430109/wybuch-i-pozar-w-lomiankach-jedna-osoba-zginela
Foto – Animal Ethics: https://www.animal-ethics.org/how-fireworks-harm-nonhuman-animals/