KOREKCE VÝSLEDK MODELOVÁNÍ S VYUŽITÍM IMISNÍHO MONITORINGU. Dodatek. 2 k Rozptylové studii pro msto Opava

Transkript

1 Laborato GIS Katedra ochrany životního prostedí v prmyslu Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava tel.: , ; petr.jancik@vsb.cz KOREKCE VÝSLEDK MODELOVÁNÍ S VYUŽITÍM IMISNÍHO MONITORINGU Dodatek. 2 k Rozptylové studii pro msto Opava Ostrava, únor 2007 V I

2 Objednatel: Statutární msto Opava Horní námstí Opava Zhotovitel: Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství 17. listopadu Ostrava Poruba Odpovdný ešitel: Doc. Ing. Petr Janík, Ph.D., vedoucí katedry Autorizovaná osoba dle 15 odst. 1 písm. d) podle zákona. 86/2002 Sb.,.j.: 2159/740/02, Katedra ochrany životního prostedí v prmyslu Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava ešitelský tým: RNDr. Jan Bitta Ing. Irena Pavlíková 1

3 Obsah 1 ÚVOD VSTUPNÍ ÚDAJE ÚROVE ZNEIŠTNÍ OVZDUŠÍ, IMISNÍ LIMITY A MEZE TOLERANCE IMISNÍ POZADÍ LOKALITY METODIKA KOREKCE VÝSLEDK MODELOVÁNÍ STANOVENÍ POZA OVÝCH KONCENTRACÍ Stanovení korekních konstant KOREKCE VÝSLEDK MODELOVÁNÍ VÝSTUPY VYPOTENÉ CHARAKTERISTIKY KARTOGRAFICKÁ INTERPRETACE VÝSLEDK DISKUZE VÝSLEDK Suspendované ástice PM Oxidy dusíku NO ZÁVR POUŽITÁ LITERATURA POUŽITÉ ZKRATKY

4 1 Úvod Pedmtem této práce je provést korekci výsledk pedchozího modelování rozptylu zneišujících látek v ovzduší, provedeného v Rozptylové studii pro msto Opava [1]. Korekce bude provedena s využitím výsledk imisního monitoringu. Korekce se provádí pro tyto v pedchozí rozptylové studii modelované zájmové zneišující látky: suspendované ástice PM 10 ; oxid dusiitý NO 2. Pro benzo(a)pyren se korekce neprovádí, nebo v zájmové oblasti není žádná stanice imisního monitoringu, která by mila tuto zneišující látku. Veškeré zpracování probíhá prostednictvím analytických nástroj geografických informaních systém. 3

5 2 Vstupní údaje Základními vstupními údaji jsou výsledky pedchozí Rozptylové studie pro msto Opava [1]. 2.1 Úrove zneištní ovzduší, imisní limity a meze tolerance Zákon. 86/2002 Sb., o ochran ovzduší [2] stanovuje pípustné limity úrovn zneištní ovzduší. Úrove zneištní ovzduší je hmotnostní koncentrace zneišujících látek v ovzduší nebo jejich depozice z ovzduší na jednotku plochy zemského povrchu za jednotku asu. Imisní limit je hodnota nejvýše pípustné úrovn zneištní ovzduší vyjádená v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu pi normální teplot a tlaku. Mez tolerance je procento imisního limitu nebo ást jeho absolutní hodnoty, o které mže být imisní limit pekroen. Meze tolerance se postupn snižují až do roku 2010, kdy budou mít nulové hodnoty pro všechny zneišující látky. Hodnoty imisních limit a mezí tolerance pro zájmové zneišující látky uvádjí Tabulky. 1 a 2 [3]. Tab.. 1: Imisní limity pro zájmové zneišující látky Zneišující látka Vyjádená jako Imisní limit [g.m -3 ] Úel vyhlášení IHr IHd IHk Prašný aerosol PM (35x) - Ochrana zdraví lidí Oxidy dusíku NO (18x) Ochrana zdraví lidí NO x Ochrana ekosystém Benzo(a)pyren B(a)P 0, Ochrana zdraví lidí V závorce je uveden maximální poet pekroení uvedeného limitu za rok. IHr - prmrná roní koncentrace zneišující látky (aritmetický prmr za kalendání rok). IHd - prmrná denní koncentrace zneišující látky (aritmetický prmr koncentrací za 24 hodin.) IHk - prmrná koncentrace zneišující látky za 1 hodinu. Tab.. 2: Meze tolerance pro zájmové zneišující látky ( ) [g.m-3] Rok Zneišující látkadoba pr mrování Úel vyhlášení Oxid dusiitý IHr NO 2 IHk Ochrana zdraví lidí IHr - prmrná roní koncentrace zneišující látky (aritmetický prmr za kalendání rok). IHk - prmrná koncentrace zneišující látky za 1 hodinu. 4

6 2.2 Imisní pozadí lokality Základním podkladem pro hodnocení souasného imisního zatížení jsou výsledky imisního monitoringu. Nejbližší imisní monitorovací stanicí je stanice Opava Kateinky (viz Tabulka. 3). Tab.. 3: Karta mící stanice Opava Kateinky Kód Název Stát Vlastník Kraj Okres Obec (ZÚJ) Typ micího programu EOI - typ stanice EOI - typ zóny EOI - charakteristika zóny EOI - zkratka Zempisné souadnice Nadmoská výška Terén Krajina Reprezentativnost Dobrá lokalita ve sportovním areálu HMÚ poboka Ostrava AIM Mgr. Libor ernikovský K Myslivn 3/ Ostrava Poruba Základní údaje TOVK Opava Kateinky eská republika eský hydrometeorologický ústav Moravskoslezský Opava Opava Automatizovaný micí program Klasifikace pozaová mstská obytná B/U/R Lokalizace 49 56' 41.97" sš; 17 54' 34.30" vd 255 m Doplující údaje rovina, velmi málo zvlnný terén vícepodlaž. zástavba (sídlišt z posled. desetil.) okrskové mítko - mstské nebo venkov (0,5 4 km) Poznámka Dodavatel dat, adresa Tel: Fax: cernikov@chmi.cz Zdroj: HMÚ [4] Maximální hodnoty a prmrné roní imisní koncentrace zájmových zneišujících látek na monitorovací stanici Opava Kateinky jsou za rok 2003 uvedeny v Tabulce. 4. Denní prmry za rok 2003 znázorují Grafy.1 a 2. 5

7 Tab.. 4: Vybraná imisní data z monitorovací stanice Opava Kateinky pro rok 2003 PM 10 [µg.m -3 ] tvrtletní aritmetický Imisní Nejvyšší IHk Nejvyšší IHd Roní aritmetický pr mr limit pr mr (IHr) Hodnota Datum Hodnota Datum I. II. III. IV. IHd IHr 681, , ,4 35,6 32,2 34,9 44, NO 2 [µg.m -3 ] Hodinové Denní maximum tvrtletní aritmetický Imisní Roní aritmetický maximum v roce v roce pr mr limit pr mr (IHr) Hodnota Datum Hodnota Datum I. II. III. IV. IHk IHr 104, , ,0 13,6 14,4 20,9 18, IHr - prmrná roní koncentrace zneišující látky (aritmetický prmr za kalendání rok). IHd - prmrná denní koncentrace zneišující látky (aritmetický prmr koncentrací za 24 hodin.) IHk - prmrná koncentrace zneišující látky za 1 hodinu. Zdroj: HMÚ [5] Graf. 1: Pr bh pr mrných denních koncentrací PM 10 na monitorovací stanici Opava Kateinky za rok PM 10 [g.m -3 ] Denní imisní limit PM 10 0 Leden Únor Bezen Duben Kvten erven ervenec Srpen Záí íjen Listopad Prosinec Zdroj: HMÚ [5] 6

8 Graf. 2: Pr bh pr mrných denních koncentrací NO 2 na monitorovací stanici Opava Kateinky za rok NO 2 [g.m -3 ] Leden Únor Bezen Duben Kvten erven ervenec Srpen Záí íjen Listopad Prosinec Zdroj: HMÚ [5] Podle výsledk imisního monitoringu na stanici Opava Kateinky za rok 2003 je u zneišující látky PM 10 pekraován denní imisní limit (pekroen celkem 90x) i roní imisní limit (IHr = 44,3 mg.m -3, což je pekroení o tém 11%). 7

9 3 Metodika korekce výsledk modelování Model SYMOS 97, který byl použit pro modelování rozptylu zneišujících látek na území msta Opavy [1], vykazuje u prmrných roních koncentrací obecn nižší výsledky. Srovnání výsledk modelování s výsledky imisního monitoringu ukázalo, že modelové hodnoty jsou mnohem nižší než hodnoty namené, piemž vtší rozdíl byl zaznamenán u PM 10. Podhodnocení výsledk modelování je zpsobeno zejména tím, že model SYMOS 97 nepostihuje ranní pízemní inverze a tzv. inverzní situace pi bezvtí, pi kterých dochází ke zvýšenému zneišování ovzduší. V pípad PM 10 model dále nezahrnuje všechny zdroje tuhých zneišujících látek, zejména reemise (emise, zpsobené optovným zvíením již usazených ástic vlivem vtru a dopravy). 3.1 Stanovení pozaových koncentrací Na základ imisního monitoringu na monitorovací stanici ervená hora v Jeseních byly ureny pro jednotlivé zneišující látky pozaové koncentrace. Tyto koncentrace v sob zahrnují imise ze zdroj, které nebyly zahrnuty do modelování. Jedná se o pirozené imisní pozadí, které se v ovzduší vyskytuje nezávisle na lokálních antropogenních zdrojích. Pro PM 10 byla tato hodnota stanovena na 25 g.m -3. Pro NO 2 byla tato hodnota stanovena na 8 g.m Stanovení korek ních konstant Uvedené hodnoty pozaových koncentrací byly odeteny od prmrných roních koncentrací zneišujících látek z monitorovací stanice Opava Kateinky a byl stanoven pomr mezi upravenými hodnotami výsledk imisního monitoringu a namodelovanými koncentracemi. Takto byly získány korekní konstanty jak pro jednotlivé skupiny zdroj, tak pro všechny zdroje celkem. Konstanty uvádjí, kolikrát model hodnoty koncentrací v dané oblasti podhodnocuje. Pro PM 10 byla urena korekní konstanta 13,7. Pro NO 2 byla urena korekní konstanta 3,3. Tyto hodnoty korekních konstant odpovídají hodnotám korekních 8

10 konstant z podobných rozptylových studií, zpracovaných pro rozsáhlejší území (viz Tabulka. 5). Tab.. 5: Korekní konstanty urený pi obdobných rozptylových studiích Zdroj Korekní konstanta PM 10 Korekní konstanta NO 2 Místní program zlepšení kvality ovzduší pro msto Ostrava [6] 6,0 9,0 6,0 7,0 Modelování rozptylu zneišujících látek pro informaní systém kvality ovzduší msta Olomouce [7] 7,6 3,5 Rozptylová studie pro obec s rozšíenou psobností Kopivnice [8] 13,4 4,1 3.2 Korekce výsledk modelování Výsledky modelování byly korigovány násobením korekními konstantami a pitením uvedených pozaových koncentrací. Výsledkem uvedeného postupu korekce jsou korigované výsledky pedchozího modelování [1], které nejen vystihují rozložení imisí v celé modelované oblasti, ale zárove také vystihují absolutní hodnoty koncentrací imisí, zpesují hranice oblastí se zhoršenou kvalitou ovzduší na území msta Opavy a mohou sloužit k analýze zatížení obyvatelstva imisemi. 9

11 4 Výstupy Výsledkem každé varianty výpotu je databázový soubor ve formátu *.dbf. S využitím technologie GIS byly z výstup modelu SYMOS 97 vytvoeny bodové vrstvy ve formátu ESRI Shapefile. Z tchto bodových vrstev byly vytvoeny rastrové soubory ve formátu ESRI GRID s velikostí buky 10 m, které pokrývají spojit celé zájmové území. Hodnota každé buky gridu odpovídá prmrné roní koncentraci v daném míst. Pro jejich vytvoení byla použita po ástech lineární interpolace. 4.1 Vypotené charakteristiky Prmrné roní koncentrace PM 10, korigované výsledky Zvlášt velké a velké zdroje zneišování ovzduší Stední zdroje zneišování ovzduší Lokální topeništ Doprava Vzdálené zvlášt velké a velké zdroje zneišování ovzduší Všechny skupiny zdroj spolen Prmrné roní koncentrace NO 2, korigované výsledky Zvlášt velké a velké zdroje zneišování ovzduší Stední zdroje zneišování ovzduší Lokální topeništ Doprava Vzdálené zvlášt velké a velké zdroje zneišování ovzduší Všechny skupiny zdroj spolen 10

12 4.2 Kartografická interpretace výsledk Z uvedených vypotených charakteristik byly vytvoeny mapky. V každé mapce jsou vyobrazena rozložení pízemních koncentrací sledovaných zneišujících látek (ve výšce 1,5 m nad povrchem). Podle metodiky SYMOS 97 není možno vyhodnocovat výsledky modelování uvnit husté zástavby. Proto byly topografické prvky kompozic zvoleny tak, aby bylo zejmé rozložení zástavby. Pro grafické výstupy byla zvolena taková forma prezentace, která ukazuje pehled rozložení imisí v zájmovém území. V pípad modelování rozptylu zneišujících látek v ovzduší se jedná o zjednodušený stav a spojité rozložení sledovaného jevu (pízemní koncentrace zneišující látky). Výsledky modelování není vhodné prezentovat v podob striktn oddlených izoploch nebo izolinií, protože takovéto výstupy mohou vést ke zkreslené interpretaci. Izolinie jsou proto pro lepší orientaci doplnny pouze do mapových výstup reprezentujících výsledky modelování ze vzdálených zdroj zneišování ovzduší. Koncentrace zneišujících látek z tchto zdroj se v zájmovém území mní pozvolna a použitý zpsob kartografické interpretace by nebyl dostaten itelný. V ostatních mapkách byla vždy použita pouze izolinie hodnoty imisního limitu. Korigované výsledky modelování uvádjí následující mapky na str

13 12 12

14 13 13

15 14 14

16 15 15

17 16 16

18 17 17

19 18 18

20 19 19

21 20 20

22 21 21

23 22 22

24 23 23

25 4.3 Diskuze výsledk Suspendované ástice PM 10 Korigované výsledky modelování ukazují, že model hodnoty PM 10 ádov podhodnotil (viz Tabulka. 6). Tab.. 6: Srovnání maximálních absolutních hodnot pr mrných roních koncentrací PM 10 [g.m -3 ] Zdroj zneišování ovzduší Nekorigované hodnoty Korigované hodnoty Zvlášt velké a velké zdroje zneišování ovzduší 1,7 33,1 Stední zdroje zneišování ovzduší 2,5 59,6 Lokální topeništ 1,1 40,1 Doprava 0,9 37,7 Všechny modelované zdroje zneišování ovzduší 3,9 79,2 Pi spolupsobení všech skupin zdroj zneišování ovzduší dochází k pekraování dlouhodobého imisního limitu PM 10 tém na celém území mstských ástí Opava Msto a Opava Pedmstí a ásten také v nkterých dalších mstských ástech (Podvihov, Zlatníky, Hoštice, Komárov). Místn jsou patrné nkteré extrémy (jedná se zejména o stední zdroj zneišování ovzduší, Výrobnu krmných smsí spolenosti Moravskoslezské drbežáské závody PROMT a.s., nyní Silagra CZ, a.s., na Otické ulici) Oxidy dusíku NO 2 Korigované výsledky modelování ukazují, že model hodnoty NO 2 podhodnotil pibližn 3 krát (viz Tabulka. 7). Tab.. 7: Srovnání maximálních absolutních hodnot pr mrných roních koncentrací NO 2 [g.m -3 ] Zdroj zneišování ovzduší Nekorigované Korigované hodnoty hodnoty Zvlášt velké a velké zdroje zneišování ovzduší 0,3 9,0 Stední zdroje zneišování ovzduší 0,6 10,1 Lokální topeništ 1,3 12,5 Doprava 7,5 33,0 Všechny modelované zdroje zneišování ovzduší 10,3 42,5 Nejvýznamnjší zdrojem zneišování ovzduší NO 2 je doprava. Pi spolupsobení ostatních skupin zdroj zneišování ovzduší, zejména lokálních 24

26 topeniš v intravilánu msta, dochází místn k pekraování dlouhodobého imisního limitu NO 2. Jedná se zejména o Nádražní okruh a pilehlé okolí. 25

27 5 Závr Úkolem této práce bylo pro provést zpesnní výsledk provedeného modelování [1] podle mení imisního monitoringu se zahrnutím pozaových koncentrací. Korekce byla provedena pro suspendované ástice vyjádené jako PM 10 a oxid dusiitý NO 2. Pro benzo(a)pyren zpesnní nebylo možné provést, nebo se pro zájmovou oblasti nejsou k dispozici mená data. Na základ zkušeností z pedchozích rozptylových studií lze konstatovat, že hodnota korekní konstanty pro tuto zneišující látku bude v intervalu mezi hodnotami korekních konstant NO 2 (3,4) a PM 10 (13,7). Vstupní data pro korekci byla získána z Rozptylové studie pro msto Opava [1]. Veškeré analýzy byly provedeny prostednictvím analytických nástroj GIS. Korigované výsledky pro jednotlivé skupiny zdroj upesují hranice oblastí se zhoršenou kvalitou ovzduší pro PM 10 a ukazují, že také v pípad NO 2 pravdpodobn lokáln dochází k pekraování roního imisního limitu vlivem dopravy v centru msta. Po provedení korekce výsledk modelování jsou nyní k dispozici realistické hodnoty imisních koncentrací na území msta Opavy, takže je možné následn provádt další analýzy, nap.: analýzy zatížení obyvatelstva msta imisemi; analýzy vlivu rzných opatení ke snižování emisí na kvalitu ovzduší ve mst a na zatížení obyvatelstva msta imisemi: - vliv zmn paliv, používaných v místních lokálních topeništích; - vliv rzných variant ešení dopravní situace ve mst; - vliv omezení emisí z nkterých významných stacionárních zdroj zneišování ovzduší. 26

28 6 Použitá literatura [1] Rozptylová studie pro msto Opava. Ostrava : Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostedí v prmyslu, LabGIS, prosinec s. [2] Zákon. 86/2002 Sb. ze dne 14. února 2002, o ochran ovzduší a o zmn nkterých dalších zákon (Zákon o ovzduší), ve znní pozdjších pedpis. [3] Naízení vlády. 350/2002, ze dne 3. ervence 2002, kterým se stanoví imisní limity a podmínky a zpsob sledování, posuzování, hodnocení a ízení kvality ovzduší. [4] Informace o kvalit ovzduší v R : Tabulka lokality [online]. Praha : eský hydrometeorologický ústav, aktualizováno [cit ]. Dostupný na WWW: < /pollution_locality/loc_tovk.html>. [5] Tabelární pehled 2003 [online]. Praha : eský hydrometeorologický ústav, 2004 [cit ]. Dostupný na WWW: < /2003_enh/cze/index.html >. [6] Místní program zlepšení kvality ovzduší pro msto Ostrava. Ostrava :Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostedí v prmyslu, Laborato GIS, prosinec s. [7] Modelování rozptylu zneišujících látek pro informaní systém kvality ovzduší msta Olomouce. Ostrava :Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostedí v prmyslu, Laborato GIS, prosinec s. [8] Rozptylová studie pro obec s rozšíenou psobností Kopivnice. Ostrava :Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostedí v prmyslu, Laborato GIS, bezen s. 27

29 7 Použité zkratky AIM Automatizovaný imisní monitoring B(a)P Benzo(a)pyren HMÚ eský hydrometeorologický ústav GIS Geografický informaní systém IHr Prmrná roní koncentrace zneišující látky IHd Prmrná denní koncentrace zneišující látky IHk Prmrná hodinová koncentrace zneišující látky MŽP Ministerstvo životního prostedí PM 10 Suspendované ástice frakce PM10 (polétavý prach) TZL Tuhé zneišující látky ZL Zneišující látka 28