Představení... Co děláme... Hrajeme si s motory! Statisíce výbuchů denně! Online měření částic VTP Roztoky (ČVUT v Praze)

Transkript

1 Proč jsou výfukové emise ze spalovacích ch motorů stále podstatnou hrozbou pro lidské zdraví Spolupracovníci - doktorandi: Mgr. Jitka Štolcpartová, PřF UK ing. Vít Beránek, FS ČVUT ing. Luboš Dittrich, FS TU v Liberci ing. Martin Pechout, FS TU v Liberci Doc. Michal Vojtíš íšek,, M.S., Ph.D. Centrum vozidel udržiteln itelné mobility Fakulta strojní, ČVUT v Praze EU LIFE+ projekt MEDETOX, Technická univerzita v Liberci michal.vojtisek@fs.cvut.cz tel. (+420) KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

2 Spalovací motory produkují velmi malé a zdraví nebezpečné částice, a to v těsné blízkosti lidí. Technická řešení dostupná jsou, ale nevyužíváme je v dostatečné míře, a samotná nestačí. Má-li být zlepšení ovzduší dosaženo, rozhodování musí být kvalifikované a podložené fakty. 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

3 Představení... Co děláme... Hrajeme si s motory! Statisíce výbuchů denně! Online měření částic VTP Roztoky (ČVUT v Praze) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

4 Vzorkování částic ve VTP Roztoky (nové laboratoře ČVUT v Praze) Benzinové a naftové automobily a motory, klasická a alternativní paliva, klasické i neregulované emise, měření & vysokoobjemové vzorkování 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

5 Představení... Co děláme... d Měření emisí za reáln lného provozu měření nanočástic ve výfukových plynech a jejich vzorkování pro toxikologické analýzy Celý den jezdí auty sem a tam, aby ukázali, že ježdění autem je špatné pro životní prostředí. (Steve Taylor, New York) (A taky traktorem, kamionem, lokomotivou, bagrem, autobusem, sekačkou, nakladačem, malým letadlem, na motorce, trajektem,... ) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

6 Představení... Co děláme... d Měření emisí za reáln lného provozu měření nanočástic ve výfukových plynech a jejich vzorkování pro toxikologické analýzy Celý den jezdí auty sem a tam, aby ukázali, že ježdění autem je špatné pro životní prostředí. (Steve Taylor, New York) (Jezdíme traktorem, kamionem, lokomotivou, bagrem, autobusem, sekačkou, nakladačem, malým letadlem, na motorce, trajektem,... ) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

7 Měření emisí za reáln lného provozu pomocí přenosných zařízen zení Konstrukce autora První funkční zařízen zení Pittsburgh, USA, První komerčně prodávan vané zařízen zení OEM-200 vyráběné Foto: MěřM ěření na Pennsylvania State University, USA, KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

8 Měření emisí za reáln lného provozu pomocí přenosných zařízen zení Konstrukce autora Komerčně prodávan vané zařízen zení Montana system vyráběný Mobilní spektrometr FTIR prototyp, KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

9 Částice a ozon v přízemních vrstvách atmosféry jsou příčinou cca 406 tisíc předčasných úmrtí v EU ročně (dopravní nehody jen 39 tisíc) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

10 Částice a ozon v přízemních vrstvách atmosféry jsou příčinou cca 406 tisíc předčasných úmrtí v EU ročně (dopravní nehody jen 39 tisíc) Rozjezd kamionu na 90 km/h: 0,5 až litr nafty Volnoběh osobního automobilu: 0,5 až litr paliva za hodinu Zkuste spálit stejné množství uhlí či biomasy uprostřed ulice. 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

11 Částice ve výfukových plynech naftového motoru Zvětší šíme-li tyto částice na velikost zrnka máku, m částice o průměru ru 0 mikrometrů (součást st PM0) bude velká jako meloun. Liati A., Dimopoulos P.E., Combustion and Flame 57 (200) KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

12 Typické velikostní spektrum částic - vznětové motory Kittelson, J. Aerosol Sci. Vol. 29, No. 5/6, pp , KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

13 Zachycovací účinnost dýchacího ho systému A. Mayer, 2th ETH Conference on Combustion Generated Nanoparticles, Zurich, KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

14 Pronikání velmi jemných částic (desítky nm) ) buněč ěčnou membránou 000 nm Polystyrene Particles 78 nm Polystyrene Particles Barbara Rothen-Rutishauer, as quoted by A. Mayer, 2th ETH Conference on Combustion Generated Nanoparticles 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

15 Emise ze spalovacích motorů - plyny Oxid uhelnatý (CO) jedovatý plyn Směs uhlovodíků (vyjma metanu) (NMHC) Oxidy dusíku (NOx) NO, NO2 - látky podílející se na tvorbě přízemního ozonu a smogu Těkavé organické sloučeniny (VOC) odpařené z paliva Toxické látky, zejména formaldehyd, acetaldehyd, benzen, acrolein,,3-butadien, a směs plynných, kapalných a pevných organických látek vznikajících spalováním nafty ve vznětových motorech Metan (CH 4 ) Oxid uhličitý (CO 2 ) - Skleníkové plyny 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

16 Poměrné riziko infarktu myokardu v závislosti na vzdálenosti od komunikace s vysokou intenzitou dopravy 3399 pacientů, věk 45-75, Essen, Germany (A. Mayer, TTM, Switzerland) Risiko OR > < 50 m Distanz Hoffmann KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

17 Prostorové rozložení imisí PM 0 (ATEM / Praha Životní prostředí 2009) Nejvyšší koncentrace jsou podél hlavních dopravních tahů. 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

18 Velikostní spektra particle concentration [#/cm3] LiberecJablonec Hodkovice n.m.-turnov Mladá Boleslav Surface [nm /cmł] Channel Size Prague [nm]:6.04 ring E E+0 road Spořilov incline DobroviceLuštěnice E E E E particle electric mobility diameter [nm] Měření autora evluation start time [hh:mm:ss] 8:50:00 Vojtíšek a kol, ETH 204 Concentration [#/cmł] Channel Size [nm]: Prague ring road Naftový motor Ronkko a kol, EST 203 Velikostní spektra a počet částic nm cca,5 m nad silnicí Spořilov incline Vojtíšek a kol., NanoCon 204 bubble size KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák, time 08:50:00 08:50:0 08:50:02 08:50:03 08:50:04 08:50:05 08:50:06 08:50:07 08:50:08 08:50:09 08:50:0 08:50: 08:50:2 08:50:3 08:50:4 08:50:5 08:50:6 08:50:7 08:50:8 08:50:9 08:50:20 8 GPS row lat. long.

19 Měření Líbeznice, Engine Exhaust Particle Sizer velikostní spektra nm (průměr dle mobility v elektrickém poli) + GPS (poloha), baterie, měnič, notebook 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

20 Validace přístroje pro měření ve venkovním ovzduší Engine Exhaust Particle Sizer (5-560 nm) kolokace s SMPS (projekt UFIREG), EEPS (particles per cm 3, 5-minute rolling mean) y =.058x R 2 = SMPS (particles per cm3, scan every 5 minutes) KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

21 Validace přístroje pro měření ve venkovním ovzduší Engine Exhaust Particle Sizer (5-560 nm) kolokace s SMPS (projekt UFIREG), particle concentration (dn/dlog(dp)) [#/cm3] EEPS - mean AVG SMPS particle electric mobility diameter [nm] EEPS-intercept EEPS-intc-corrected EEPS-detection-limit 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

22 severní šířka Celkové počty částic nm Líbeznice, , ranní špička Kouřící vozidla Ranní špička KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák, východní délka

23 Líbeznice, , odpolední špička Celkové počty částic nm Venkovní ovzduší podél trasy tranzitní dopravy počet částic nm na cm průměrné koncentrace křižovatka u České zemědělské univerzity, Praha-Suchdol 4 tis. (Řimnáčová 20) 0 6:20:00 6:30:00 6:40:00 6:50:00 7:00:00 7:0:00 7:20:00 7:30:00 průměrné městské pozadí Praha-Suchdol , 7 tis. (Řimnáčová 20) průměrné městské pozadí Praha, Drážďany, Ljubljana 6-7 tis. (projekt UFIREG, konference GENTOX 204) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

24 Koncentrace částic v obytném domě u silnice Líbeznice, počet částic nm na cm průměrné městské pozadí Praha-Suchdol , 202 Rohový pokoj domu pana P streda- streda-2 streda-2 streda koncentrace [#/cm3] :20-05:20 05:20-08:20 08:20-7:20 prumer castice [nm] (el.mobilita) 0 0:00:00 3:00:00 6:00:00 9:00:00 2:00:00 5:00:00 8:00:00 2:00:00 0:00: počet částic nm na cm průměrné městské pozadí Praha-Suchdol , 202 Rohový pokoj domu pana P :00:00 3:00:00 6:00:00 9:00:00 2:00:00 5:00:00 8:00:00 2:00:00 0:00: KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák, utery- utery- utery-2 utery-2

25 Spořilov nanočástice v ovzduší ~ 0 4 částic/cm 3 klidná část Spořilova ~ 0 5 #/cm 3 podél l Spořilovsk ilovské #/cm 3 exponované křižovatky #/cm 3 vně vozidla (jízda Liberec-výjezd z Prahy po D) 90-95% 95% jsou nanočástice (do 00 nm) průměr 0.0% 0.50% % 5% počet částic na cm3 0% medián 0000 HEPA-pozadí průměr (dle ekvivalentní mobility) [nm] 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

26 Spořilov koncentrace nanočástic a KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

27 Spořilov koncentrace nanočástic KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

28 Spořilov koncentrace nanočástic KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

29 Spořilov koncentrace nanočástic jižní strana pěšíp lávky přes p 5. května filtrovaný vzduch částice počet / cm nm 5-40 nm 5-00 nm nm šum při převozu přístroje :53:00 0:58:00 :03:00 :08:00 :3:00 :8:00 :23:00 :28:00 částice počet / cm nm 5-20 nm 5-40 nm nm šum při převozu přístroje filtrovaný vzduch 000 0:53:00 0:58:00 :03:00 :08:00 :3:00 :8:00 :23:00 :28: KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

30 Spořilov koncentrace nanočástic jižní strana pěšíp lávky přes p 5. května vs. Celkový počet částic, Řimnáčová a kol., Atmos. Environ. 20 vs. UFIREG 202 (7th Newsletter, zde rozdávaný) 6-7 tis. částic na cm 3 průměr 202 Augsburg, Dresden, Praha, Ljubljana částice počet / cm šum při převozu přístroje filtrovaný vzduch 000 0:53:00 0:58:00 :03:00 :08:00 :3:00 :8:00 :23:00 :28: nm 5-20 nm 5-40 nm nm 7 tis. částic na cm 3 průměr Praha-Suchdol 4 tis. částic na cm 3 křižovatka Praha-Suchdol tis. částic na cm 3 Jižní Spojka těsná blízkost 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

31 Velikostní spektrum částic v ovzduší u silnice Spořilov, únor 204, průměr r 40 lokalit normalized particle number concentration ~ 0 nm ~ nm Mean (error bars - st.dev.) Geometric mean Median particle electric mobility diameter [nm] Vojtíšek a kol., NanoCon KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

32 Velikostní spektrum částic v ovzduší u silnice Spořilov, únor 204, průměr r 40 lokalit normalized particle number concentration ~ 0 nm ~ nm Mean (error bars - st.dev.) Geometric mean Median particle electric mobility diameter [nm] Vojtíšek a kol., NanoCon KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák, Naftový motor Ronkko a kol, EST 203

33 Nanočástice v městském ovzduší: - nejvíce částic ve výfukových plynech je v katerogii nano (< 00 nm), nejčastěji nízké desítky nanometrů - tyto emitovány uprostřed ulic, ne z komínů - tyto také podél frekventovaných ulic nalezeny - tyto se usazují v plicích, pronikají do krve - není zřejmé, že významný podíl mají stacionární zdroje (větší částice, komíny) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

34 Emisní limity vs. reáln lné emise Máme přísnější EURO limity, ale kvalita ovzduší se nezlepšuje. Reálný provoz emise vyšší než při homologačních testech. Malý počet vozidel velký podíl na celkových emisích. Zvyšující se intenzita dopravy. Euro I Euro II Euro II Euro III Euro IV Euro V Euro VI Euro I Euro II Euro II Euro III Euro IV Euro V Euro VI NOx [g/kwh] PM [g/kwh] KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

35 Možnosti současné technologie naftových motorů: Ve výfuku méně / stejně částic než ve vzduchu Euro 5 limit: 5 mg/kwh ~ mg/m3 Euro 6 limit: 6x0 částic/kwh ~ 05 částic/cm3 EURO 5 DOC, DPF (particle filter), no SCR 202 Iveco Daily, 3.0-liter Iveco engine Emissions of particulate matter very low even during Tento vůz a např. autobusy v New Yorku: -hour idle and generally well below mg/m3 Méně částic na m3 ve výfuku než v ostravském vzduchu v zimě 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

36 Výfukové emise částic nadměrně zvyšují: - vytloukání a demontáž filtrů částic (DPF) (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) - vyřazování z provozu a demontáž redukčních katalyzátorů (SCR) (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) - přečipování motorů vozidel na vyšší výkon (přečipování samotné nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla je) - nevhodná, nedostatečná či žádná údržba motoru - podvádění na emisních měřeních STK (jejichž cílem je nalézt vozidla s nadměrnými emisemi a tyto opravit) - ladění motorů na homologační cykly, ne na reálný provoz (předmětem nové EU legislativy pro měření za provozu) - velmi vysoká rychlost jízdy - nadměrný výskyt kongesce (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) - přílišná intenzita (zvláště zbytné) silniční dopravy (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

37 Problém m emisí ze spalovacích ch motorů Emise ze spalovacích motorů jsou z hlediska zdravotního rizika jedním z největších zdrojů znečištění ovzduší v městských aglomeracích. Většina našich odhadů celkových emisí je založena převážně na měření relativně malého počtu relativně nových motorů za ideálních podmínek v laboratoři, a na měření imisí. Emise z daného vozidla v daném okamžiku jsou velmi různé závisí na technologii motoru, technickém stavu, atmosférických a provozních podmínkách, způsobu jízdy,... na to se často zapomíná! Splňuje-li nějaký motor nové emisní normy (Euro 3,4,5, ) při homologačních zkouškách za ideálních podmínek, neznamená to nutně že má odpovídající nízké emise i po celou dobu reálného provozu Malý počet vozidel = většina emisí částic vozového parku Malá část jízdní doby = většina emisí za jízdu daného vozidla Pouze sledováním emisí (regulovaných i neregulovaných) během reálného provozu a po celou dobu životnosti vozového parku můžeme získat podklady pro uvážená rozhodnutí o vhodných opatřeních pro snížení emisí. 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

38 Moderní vůz s filtrem částic (DPF) ideální stav: Nízké emise částic Dnešní možnosti technologie: (a stav např. autobusy v New Yorku) Méně částic na m3 ve výfuku než v ostravském vzduchu v zimě EURO 5 DOC, DPF (particle filter), no SCR 202 Iveco Daily, 3.0-liter Iveco engine Emissions of particulate matter very low even during -hour idle and generally well below mg/m3 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

39 Dnešní technologie umožňuje velmi nízké emise částic. V ČR je využívána minimálně. Euro 5, kdesi v Praze (bez DPF) Motor s DPF Nidau, Švýcarsko 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

40 Filtry částic (DPF( DPF) ) fungují,, ale... jsou v EU normou, nebo jsou privilegiem bohatší ších a pokrokovější ších zemí a regionů? Český inzerát t na odstranění DPF z dovezených vozidel 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

41 Jízda po městm stě Osobní automobil Škoda Octavia, naftový motor, 03 kw 60 CO2 NOx PM*0 rpm km/h NOx [mg/s], PM*0 [mg/s], CO2 [g/s], speed [km/h] :3:00 4:5:00 4:7:00 4:9:00 4:2:00 Velká část celkových emisí krátké epizody s vysokými emisemi 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

42 Emise se zvyšuj ují s najetými km - a to ne stejně,, i pro jinak stejná vozidla! Příklad: Emise NMHC, autobusy poháněné zemním plynem Pittsburgh, Pennsylvánie, USA Měření za reálného provozu autorem, HC HC [g/mile] [g/mile] HC HC [g/mile] [g/mile] test mileage test mileage test mileage test mileage 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

43 Euro 4 Škoda Octavia dálnice, vysoká rychlost Agresivní rychlá jízda, nikoliv netypická pro české poměry Výsledky porovnány s jízdním cyklem ECE v laboratoři Vysoké zatížení vyšší emise NOx i částic 4 PM 4 NO acceleration [m/s 2 ] 0 - acceleration [m/s 2 ] Real-world freeway ECE 2 (dyno) Real-world freeway ECE ECE road speed [km/h] road speed [km/h] 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

44 Nižší zdvihové objemy a turbo: výkon v malých otáčkách zajišťován předávkováním palivem Emisní problémy automobilových vznětových motorů v EU Euro 4 Skoda Fabia vozidlová zkušebna NEDC vs. vyšší výkonové hladiny Emise zhoršeny nízku účinností oxidačního katalyzátoru po delším volnoběhu Požadavek potřebného přebytku vzduchu je protichůdný požadavku na vysoký výkon NOx: Použití EGR je protichůdné požadavku vyššího výkonu PM concentrations Supplemental tests NEDC Run NEDC Run NO emissions - Skoda Fabia turbodiesel NOx Supplemental tests NEDC Run NEDC Run 2 fuel delivery rate [relative] fuel delivery rate [relative] PM engine rpm Dlouhý provoz v nízkém zatížení: Zhoršení spalování, vyšší podíl OC v PM, snížení účinnosti katalyzátorů engine rpm NOx sníženy EGR (recirkulace výfukových plynů) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák, ?

45 BMEP [MPa],2 0,8 0,6 0,4 0,2 Emisní problémy automobilových zážehových motorů v EU Euro 5 Škoda,2 HTP motorová zkušebna Vysoké zatížení vyšší emise částic 0 0 Přebytek vzduchu (λ),02 Characteristic of λ ratio for gasoline 000,02 0,9,03,02, NEDC vs. vyšší výkonové hladiny 0,95,02,02, ,88 0,90 0,9 0, rpm 6000 Stechiometrický poměr palivo-vzduch BMEP [MPa],2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Snížení teploty výfukových plynů (ochrana katalyzátoru) přechodem na bohatou směs při vysokých zatíženích 0 Concentration of THC [ppm] for gasoline HC rpm KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

46 Měření emisí plynných látek l a částic za reáln lného provozu Škoda Fabia, zážehový motor,4 MPI 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

47 Škoda Fabia, zážehový motor,4 MPI Jízda po letišti ustálené rychlosti a akcelerace (pokusná měření) PM in raw exhaust [m g/m 3] PM m ass em issions [ug/s] PM [ug/s] PM [mg/m3] km/h GPS road speed [km /h] Vysoké zatížení vyšší emise částic 2:5:00 2:25:00 2:35:00 2:45:00 2:55:00 3:05:00 0 acceleration [m/s2] Instantaneous fuel consumption Fuel consumption vehicle speed [km/h] acceleration [m/s2] Instantaneous PM emissions Area of each mark is proportional to the instantaneous PM emissions in mg/s vehicle speed [km/h] Okamžitá spotřeba paliva a emise v závislosti na okamžité rychlosti a zrychlení při vysokých zrychleních jsou emise částic neúměrně vyšší než spotřeba paliva 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

48 Částice z benzinových motorů: Obohacení směsi můze mít vyšší vliv než stárnutí vozidla Cykly na válcové zkušebně, s teplým startem přímý vstřik: Škoda Octavia.4 TSI (Euro 5) vícebodový vstřik do sání: 2 x Škoda Fabia.4 MPI (Euro 4) NEDC Artemis urban & rural WLTP US06 Artemis motorway 30 Artemis motorway 50 direct injection 20 K km port injection 30 K km port injection 208 K km Stárnutí vozidla je vidět v cyklu NEDC, zatímco v dálničních částech cyklu Artemis, kde částicím dominuje vliv přebytku paliva ~ 50x NEDC EURO 5 mass limit PM mass [mg/km] 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

49 Emise částic z benzinových motorů: Vliv jízdního cyklu WLTP není tak měkké jako NEDC, ale nepokrývá obohacení palivem při vysokých zatíženích (praktika výslovně zakázaná US EPA) Jsou US06 cyklus a dálniční část cyklu Artemis lepšími kandidáty na homologační cyklus? EURO 5 PM mass limit EURO 5 PN limit NEDC direct injection 20 K km NEDC direct injection 20 K km Artemis urban & rural port injection 30 K km Artemis urban & rural port injection 30 K km WLTP WLTP US06 US06 Artemis motorway 30 Artemis motorway 30 Artemis motorway 50 Artemis motorway PM mass [mg/km] PN [#/km] 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

50 Emise částic z benzinového motoru alternativní paliva 4 km okruh Škoda Felicia,3 MPI E85, n-butanol 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

51 Vliv stylu jízdy na emise Studený start Autobus International kw 6,0 l turbodiesel Normální jízda Agresivní jízda (při dodržení bezpečnosti provozu a předpisů) Velmi klidná jízda (bez omezení dopravy pomalou jízdou) Obsah kruhu je úměrný okamžitým emisím pevných částic, kruh = s jízdy 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

52 Emise částic z malých (nesilničních) motorů Benzinové motory také produkují částice Malé motory levné, jednoduché technologie - těsná blízkost operátora - neexistující emisní limity pro částice Spálením litru benzinu v malém motoru vznikne stejně částic jako spálením stovek až tisíců litrů nafty v Euro 6 autobusu. 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

53 Měření emisí z malých motorů Žádné katalyzátory, elektronické řízení... Chainsaws Stihl 029 (top) Stihl MS36 (bottom) 2-cycle gasoline Cutting firewood (logs) On-board system mounted on accompanying tractor fuel-specific emissions [g / kg fuel] or [ / kg fuel] Chain saw 2-cycle idling Log # idling Log # :06:00 :08:00 :0:00 :2:00 :4:00 idling Log #3 HC 5 CO NOx 4.5 CO2 4 PM-Opt 3.5PM-Ion km/h ground speed [km/h] 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

54 Doprava a BaP: realita v městských aglomeracích BaP řádově vyšší při Studeném startu (Karavalakis 200) Reálném provozu (Kristensson 2004) Pomalém pojezdu (Shah 2005) Nízkých teplotách (Ludykar 999) Absenci katalyzátoru (Ravindra 2007) předávkování motoru palivem (EC 200) Literatura viz. souhrnná práce o dopadu parkovišť na BaP, Vojtíšek, Ochrana ovzduší 3/203 Koncentrace BaP v budkách pro výběrčí mýtného na dálnici: 05-2 ng/m osobních automobilů 6- nákladních automobilů / hodina / jízdní pruh (Tsai 2004) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

55 Emisní faktory BaP: model MEFA vs. měření ČR+zahraničí M EFA (RS Park Malšovice), EURO 3, automobil-benzin, 20 km/h M EFA (RS Park M alšovice), EURO 3, automobil-nafta, 20 km/h M EFA (RS Park M alšovice), EURO 3, maly nakl. vuz, 20 km/h MEFA (RS Park Malšovice), EURO 3, tezsi nakl. vuz, 20 km/h Rozptylová studie (202) odkazující na MEFA06 Nákupní centrum Park Malšovice, HK ing. Bureš, TESO, MŠMT 2B08040, tunel, 96% osobní vozy ing. Bureš, TESO, MŠMT 2B08040, tunel, 96% osobní vozy ing. Bureš, TESO, 96% osobní vozy, model CDV Měření ČR ing. Bureš, TESO, MŠMT 2B08040, tunel, 75% nákladní vozy ing. Bureš, TESO, MŠMT 2B08040, tunel, 75% nákladní vozy ing. Bureš, TESO, 75% nákladní vozy, model CDV Měření ČR Phuleria 2007, automobily, jen částice < 80 nm Přístup OOO MŽP k 2008/50/EC: Dva řády žádná míra??? Karavalakis 200, automobil, UDC cyklus Kristensson 2004, reálný provoz, smíšený vozový park Gertler 2004, tunel, tezke nakladni vozy Gertler 2004, osobní vozy - benzin Nelson 2008, smíšený vozový park BaP [ug/km] Ludykar 999, automobily, -7 C Ludykar 999, automobily, -22 C KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák, Zahr. měření

56 Výfukové emise částic nadměrně zvyšují: - vytloukání a demontáž filtrů částic (DPF) (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) - vyřazování z provozu a demontáž redukčních katalyzátorů (SCR) (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) - přečipování motorů vozidel na vyšší výkon (přečipování samotné nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla je) - nevhodná, nedostatečná či žádná údržba motoru - podvádění na emisních měřeních STK (jejichž cílem je nalézt vozidla s nadměrnými emisemi a tyto opravit) - ladění motorů na homologační cykly, ne na reálný provoz (předmětem nové EU legislativy pro měření za provozu) - velmi vysoká rychlost jízdy - nadměrný výskyt kongesce (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) - přílišná intenzita (zvláště zbytné) silniční dopravy (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

57 Návrh národních legislativních opatření - vytloukání a demontáž filtrů částic (DPF) Kontroly technického stavu - vyřazování z provozu a demontáž nákladních redukčních a osobních katalyzátorů (SCR) vozidel přímo na silnici (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) - přečipování motorů vozidel na vyšší výkon Postihování úprav - nevhodná, nedostatečná či vedoucích žádná údržba k technické motoru - podvádění na emisních měřeních nezpůsobilosti STK k provozu (přečipování samotné nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla je) (jejichž cílem je nalézt vozidla s nadměrnými emisemi a tyto opravit) - ladění motorů na homologační cykly, ne na reálný provoz (předmětem nové EU legislativy Objektivní pro měření za a provozu) realistické - velmi vysoká rychlost jízdy hodnocení dopadu staveb - nadměrný výskyt kongesce na dopravu-emise-ovzduší (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) - přílišná intenzita (zvláště zbytné) silniční dopravy (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

58 Návrh národních legislativních opatření - vytloukání a demontáž filtrů částic (DPF) (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) Kontroly technického stavu - vyřazování z provozu a demontáž nákladních redukčních a osobních katalyzátorů (SCR) vozidel přímo na silnici (demontáž samotná nelegální výslovně není, ale provoz takového vozidla již je) - přečipování motorů vozidel na vyšší výkon (přečipování Spolupráce samotné nelegální mezi výslovně není, ale Postihování provoz takového úprav vozidla je) -ministerstvy/institucemi nevhodná, nedostatečná či žádná vedoucích údržba k technické motoru - podvádění Jednotný na přístup emisních měřeních nezpůsobilosti STK k provozu (jejichž Kompetentní cílem je nalézt vozidla odborníci s nadměrnými emisemi a tyto opravit) -udržující ladění motorů znalosti na v homologační oboru cykly, ne na reálný provoz (předmětem nové EU legislativy pro Objektivní měření za provozu) a realistické - velmi vysoká rychlost jízdyhodnocení dopadu staveb - nadměrný výskyt kongescena dopravu-emise-ovzduší (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) - přílišná intenzita (zvláště zbytné) silniční dopravy (přetížené a proto částečně či zcela nefunkční části dopravní sítě) 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

59 Problémová souhra faktorů v hustě obydlených místech s vysokou hustotou provozu Vysoká koncentrace vozidel -> vysoký příspěvek vozidel k imisím Vysoká hustota obyvatel -> vysoký počet osob exponován Vysoká frekvence problematických provozních režimů protáhlý provoz na volnoběh, pojíždění malou rychlostí vysoce dynamické změny akcelerace na plný výkon -> vyšší a/nebo více nebezpečné emise Částice obsažené ve výfukových plynech spalovacích (nejen naftových) motorů způsobují rakovinu Doporučení: Pro hodnocení toxicity výfukových plynů u nových technologií a nových paliv hodnotit použít realistické městské provozní podmínky. Brát v úvahu současný stav poznání a pečlivě přistupovat k hodnocení dopadu záměrů na ovzduší a zdraví. Nepřetěžovat dopravní síť zachovat plynulý provoz 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,

60 Poděkování: EU LIFE+ program, projekt LIFE0 ENV/CZ/65 MEDETOX, "Inovativní metody monitorování toxicity výfukových plynů v podmínkách reálného městského provozu" Grantová agentura ČR, projekt S BIOTOX, "Mechanismy toxicity pevných částic z biopaliv" Evropský sociální fond, projekt CZ..07/2.3.00/ , "Podpora zkvalitnění týmů výzkumu a vývoje a rozvoj intersektorální mobility na ČVUT v Praze MŠMT Národní program udržitelnosti - NPU I (LO), projekt # LO3 Rozvoj Centra vozidel udržitelné mobility Foto pro zamyšlení: Útlum automobilové dopravy a podpora pěší a cyklistické dopravy, Manhattan, New York Poděkování - doktorandi: Mgr. Jitka Štolcpartová, PřF UK ing. Vít Beránek, FS ČVUT ing. Luboš Dittrich, FS TU v Liberci ing. Martin Pechout, FS TU v Liberci 24. KONFERENCE ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ A ZDRAVÍ, Špičák,