MONITORING VĚTRNÉ EROZE V LOKALITĚ KUCHAŘOVICE ČERVEN - PROSINEC 2016

MONITORING VĚTRNÉ EROZE V LOKALITĚ KUCHAŘOVICE ČERVEN - PROSINEC 216 ODBORNÁ ZPRÁVA Datum: 31. 1. 217 Pracoviště: Český hydrometeorologický ústav, pobočka Brno Zpracoval: Mgr. Robert Skeřil, Ph.D. 1 Místo: Brno

ÚDAJE O ZAKÁZCE Zhotovitel: Český hydrometeorologický ústav zastoupen Ing. Václavem Dvořákem, Ph.D., ředitelem ČHMÚ sídlo: Na Šabatce 17, 143 6 Praha 4 IČ: 2699 DIČ: CZ2699, není plátce DPH http://www.chmi.cz/ kontaktní osoba: Mgr. Robert Skeřil, Ph.D., vedoucí oddělení ochrany čistoty ovzduší, tel: 541 421 46, e-mail: robert.skeril@chmi.cz Objednatel: Jihomoravský kraj zastoupen: JUDr. Bohumilem Šimkem, hejtmanem Jihomoravského kraje sídlo: Žerotínovo nám. 3, 61 82 Brno IČ: 7888337 DIČ: CZ7888337 kontaktní osoba: Ing. František Havíř, vedoucí odboru životního prostředí Krajského úřadu Jihomoravského kraje, tel.: 541 651 571, e-mail: havir.frantisek@kr-jihomoravsky.cz Zpracovatelé: Mgr. Robert Skeřil, Ph.D. Mgr. Šárka Antošová Dr. Gražyna Knozová Datum předání zprávy: 31. 1. 217 Počet výtisků: 1 Výtisk číslo: 1 2

Obsah 1 ÚVOD... 4 2 CHARAKTERISTIKA MĚŘICÍ KAMPANĚ... 5 2.1 LOKALITA KUCHAŘOVICE... 5 2.2 SUSPENDOVANÉ ČÁSTICE... 7 2.2.1 Charakteristika částic PM 1 a PM 2,5... 7 2.2.2 Zdroje částic PM 1 a PM 2,5... 7 2.2.3 Imisní limity částic... 8 2.2.4 Metody měření, zajištění kvality dat (QA/QC)... 9 2.2.5 Suspendované částice PM 1 a PM 2,5... 9 2.2.6 Meteorologické prvky... 1 3 METEOROLOGICKÉ PODMÍNKY BĚHEM MĚŘICÍ KAMPANĚ... 12 3.1 ÚHRN SRÁŽEK... 12 3.2 PRŮMĚRNÁ, MINIMÁLNÍ A MAXIMÁLNÍ DENNÍ TEPLOTA... 13 3.3 PRŮMĚRNÁ A MAXIMÁLNÍ RYCHLOST VĚTRU... 15 3.4 RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU... 16 3.5 DENNÍ ÚHRN SLUNEČNÍHO SVITU... 17 3.6 PŮDNÍ TEPLOTA... 18 3.7 OBJEMOVÁ VLHKOST PŮDY... 19 4 VYHODNOCENÍ KVALITY OVZDUŠÍ... 2 4.1 PRŮMĚRNÉ MĚSÍČNÍ KONCENTRACE SUSPENDOVANÝCH ČÁSTIC PM 1 A PM 2,5... 2 4.1.1 Vztah k meteorologickým charakteristikám... 2 4.1.2 Srovnání s dalšími lokalitami... 23 4.2 PRŮMĚRNÉ DENNÍ KONCENTRACE SUSPENDOVANÝCH ČÁSTIC PM 1 A PM 2,5... 25 4.2.1 Vztah k meteorologickým charakteristikám... 25 4.2.2 Srovnání koncentrací s dalšími lokalitami... 31 4.3 KONCENTRAČNÍ RŮŽICE Z HODINOVÝCH DAT... 4 5 ZÁVĚR... 45 6 CITOVANÁ LITERATURA... 46 3

1 Úvod Větrná eroze je v rámci Jihomoravského kraje jedním z důležitých faktorů, ovlivňujících koncentrace suspendovaných částic v ovzduší [1]. Vzhledem k zemědělskému charakteru krajiny celého Jihomoravského kraje je nutné větrné erozi sledovat v návaznosti na meteorologické podmínky. Ty rozhodují nejen o tom, jak budou škodliviny v ovzduší rozptýleny, ale i o tom, zda může docházet k větrné erozi a k transportu prašnosti z polí do intravilánu obcí [2]. Z pohledu Jihomoravského kraje je větrnou erozí potenciálně ohroženo přes 5 % výměry zemědělské půdy, přičemž přes 13 % výměry spadá do kategorie nejohroženějších půd. Situace je nejhorší v okresech Břeclav, Hodonín a Znojmo, ale i v okolí Brna se vyskytují půdy větrnou erozí silně ohrožené [3]. Větrná eroze se podílí na znečišťování ovzduší neboť velmi jemné částice (<,1 mm) jsou zvedány desítky až stovky metrů vysoko a přenášeny ve formě suspenze na velké vzdálenosti. Z hlediska škod na zemědělské půdě je tímto způsobem odnášeno jen malé procento půdy, jedná se ovšem o nejúrodnější složku. Dalšími negativními jevy spojenými s větrnou erozí jsou odnos osiv, hnojiv, ničení plodin, zanášení komunikací a příkopů, pronikání chemických látek, jejichž zdrojem jsou průmyslová hnojiva a pesticidy, do vodních zdrojů [4]. K větrné erozi dochází zejména v době, kdy půda ještě není nebo již není pokrytá vegetací (duben, květen a září, říjen). Větrná eroze se vyskytuje především v území, kde je počasí charakterizováno nízkými a proměnlivými srážkami, proměnlivou a vysokou rychlostí větru, častým výskytem sucha, rychlými a extrémními změnami teploty a vysokým výparem [5]. Vzhledem k umístění stanic státní sítě imisního monitoringu je vliv větrné eroze dobře patrný na venkovské pozaďové lokalitě Kuchařovice, která je umístěna mimo obec a je ze všech stran obklopena poli. 4

2 Charakteristika měřicí kampaně 2.1 Lokalita Kuchařovice Kuchařovice jsou obec ležící severovýchodně od města Znojma. Katastrální výměra obce je 7,57 km 2 v roce 216 zde žilo 96 obyvatel. Profesionální meteorologická stanice leží severovýchodně od Kuchařovic směrem na vrch Deblínek (Obr. 1). Obr. 1 Lokalita Kuchařovice, areál profesionální meteorologické stanice Kuchařovice vyznačen kroužkem. Zdroj: www.mapy.cz Profesionální stanice leží nad obcí ve výšce 334 m.n.m. uprostřed zemědělské půdy (Obr. 2). Jak je patrné z Obr. 3, v těsné blízkosti stanice se vyskytují půdy nejvíce ohrožené větrnou erozí. Kromě profesionální meteorologické stanice se v areálu vyskytuje i stanice státní sítě imisního monitoringu, kde jsou dlouhodobě měřeny koncentrace přízemního ozónu (kontinuálně) suspendovaných částic PM 1 (gravimetricky, 24 hodinový odběr na filtr), těžkých kovů arsenu, kadmia, niklu a olova v PM 1 (24 hodinový odběr jednou za dva dny), polycyklických aromatických uhlovodíků v PM 1 (24 hodinový odběr jednou za tři dny) a chemismus srážek [6]. Pro potřeby této studie byly do speciálně upraveného kontejneru instalovány dva automatické prachoměry pro kontinuální sledování koncentrací PM 1 a PM 2,5. 5

Obr. 2 Profesionální meteorologická stanice Kuchařovice, fotografie ze stanice automatizovaného imisního monitoringu směrem k obci Kuchařovice Obr. 3 - Ohroženost půd větrnou erozí, lokalita Kuchařovice [3] 6

2.2 Suspendované částice 2.2.1 Charakteristika částic PM1 a PM2,5 Suspendované částice PM 1 jsou částice s maximální velikostí aerodynamického průměru 1 µm, částice PM 2,5 pak mají aerodynamický průměr maximálně 2,5 µm. Tyto částice pronikají do dolních partií dýchacích cest (thorakální částice). O jaké částice se velikostně jedná, ukazuje následující Obr. 4. Obr. 4 Srovnání velikostí částic PM 1 a PM 2,5 s zrnky písku či lidským vlasem. Zdroj: US EPA Částice o větší velikosti se zachycují v horních cestách dýchacích, do plic nepronikají a jejich koncentrace se proto neměří. Pozornost se naopak zaměřuje k čím dál menším částicím, protože platí, že čím menší průměr částice, tím dále se v lidském těle dostane a tím je pro člověka nebezpečnější. Negativní zdravotní účinky PM 1 a PM 2,5 se projevují již při velmi nízkých koncentracích bez zřejmé spodní hranice bezpečné koncentrace. Zdravotní rizika částic ovlivňuje jejich koncentrace, velikost, tvar a chemické složení. Mohou se podílet na snížení imunity, mohou způsobovat zánětlivá onemocnění plicní tkáně a oxidativní stres organismu. Při chronickém působení mohou způsobovat respirační onemocnění a snižovat funkci plic. 2.2.2 Zdroje částic PM1 a PM2,5 Suspendované částice jsou emitovány jak přírodními (např. sopky či prašné bouře), tak antropogenními (např. elektrárny a průmyslové technologické procesy, doprava, spalování uhlí v domácnostech, spalování odpadu) zdroji. Většina těchto antropogenních emisních zdrojů je soustředěna v urbanizovaných oblastech, tj. v oblastech, ve kterých žije velká část populace. 7

Hlavními zdroji tuhých znečišťujících látek v Jihomoravském kraji jsou doprava a malé zdroje (lokální topeniště, REZZO 3) [7]. Pokud se podíváme na emise jednotlivých frakcí PM 1 a PM 2,5, pak je zřetelné, že zhruba tři čtvrtiny těchto suspendovaných částic produkuje doprava (REZZO 4), a zhruba 2 % lokální topeniště (Obr. 5). Emise z dopravy jsou soustředěny především do větších měst a podél významných dopravních tahů. Obr. 5 Bilance emisí PM 1 (vlevo) a PM 2,5 (vpravo) v Jihomoravském kraji. Zdroj: ČHMÚ 2.2.3 Imisní limity částic V lokalitě Kuchařovice jsou pro potřeby této studie měřeny následující škodliviny: suspendované částice PM 1, PM 2,5 Pro tyto škodliviny platí následující imisní limity dle Přílohy č. 1 zákona 21/212 Sb. o ochraně ovzduší [8], uvedené v Tab. 1. Tab. 1 - Imisní limity vyhlášené pro ochranu zdraví lidí a maximální povolený počet jejich překročení Znečišťující látka Doba průměrování Imisní limit LV UAT LAT plv Prašný aerosol PM 1 24 hodin 5 µg m 3 35 µg m 3 25 µg m 3 35 Prašný aerosol PM 1 1 kalendářní rok 4 µg m 3 28 µg m 3 2 µg m 3 Prašný aerosol PM 2,5 1 kalendářní rok 25 µg m 3 17 µg m 3 12 µg m 3 Kromě samotných imisních limitů tabulka uvádí také přípustnou četnost překročení za kalendářní rok (plv, je-li stanovena), horní mez pro posuzování (UAT) a dolní mez pro posuzování (LAT). Pokud jsou v území překračovány hodnoty horní meze pro posuzování, je pro hodnocení kvality ovzduší nutné koncentrace měřit stacionárním měřením. V případě, že jsou nižší než dolní mez pro posuzování, postačuje pro posuzování úrovně znečištění výpočet pomocí modelu. V případě koncentrací mezi dolní a horní mezí pro posuzování se používá kombinace měření a výpočtu. Poslední sloupec (plv) v Tab. 1 zobrazuje maximální povolený počet překročení limitní hodnoty (LV) za kalendářní rok. To znamená, že například v případě denního limitu pro PM 1 může být za kalendářní rok hodnota 5 µg m 3 maximálně 35krát překročena, aniž by došlo k překročení imisního limitu. Proto se často hodnotí 36. nejvyšší denní koncentrace, která pokud je vyšší než 5 µg m -3, došlo k překročení imisního limitu. 8

2.2.4 Metody měření, zajištění kvality dat (QA/QC) Imisnímu monitoringu (IM) ČHMÚ bylo v roce 25 ČIA uděleno Osvědčení o akreditaci pro zkušební laboratoř č. 146 akreditovanou ČIA pro zkoušky a odběry uvedené v Příloze Osvědčení o akreditaci (viz www.cai.cz v sekci Seznam akreditovaných subjektů). Předmětem akreditace je monitoring imisí (venkovního ovzduší) a atmosférických srážek, včetně vzorkování. Příručka kvality a veškerá ostatní dokumentace IM byly vypracovány v souladu s normou ČSN/EN/ISO 1725, podle níž je imisní monitoring ČHMÚ akreditován. Dle této normy jsou akreditovány odběry i zkoušky pro všechny škodliviny hodnocené v rámci tohoto posudku. V případě automatického měření je zajištěna metrologická návaznost na kalibrační laboratoř. Kontinuálně měřící automatické analyzátory sítě AIM plynných znečišťujících látek jsou vybaveny systémem kontroly rozsahu a nuly (zero - span check) a provádí se vždy po 23 hodinách. Dvakrát ročně jsou tyto kontinuální analyzátory kontrolovány pětibodovou kalibrací pomocí přenosného kalibrátoru HORIBA ASGU 364 kalibrovaného v KLI (Kalibrační laboratoř imisí ČHMÚ), která má funkci akreditované laboratoře pro měření imisí a je referenčním pracovištěm imisního monitoringu. Radiometrická měřidla pro stanovení koncentrací PM jsou na referenční metodu navázána s využitím testu ekvivalence. Odběr vzorků PM 1 a PM 2,5 a gravimetrické stanovení jsou prováděny dle požadavků ČSN EN 12341 a splňují i kvalitativní požadavky této normy. Nejistoty a mez detekce metody jsou každoročně verifikovány (Tab. 2 - Tab. 3). Informace o rozsahu akreditace ČHMÚ je možné najít na stránkách Českého Institutu pro Akreditaci (www.cai.cz). Tab. 2 Meze detekce a nejistoty měření pro kontinuální měření Škodlivina Mez detekce (µg*m -3 ) Nejistota (%) PM 1, PM 2,5 (radiometrie) 2 2 Tab. 3 - Detekční limity a vyjádření nejistoty suspendované částice PM 1 a PM 2,5 (gravimetrie) 2.2.5 Suspendované částice PM1 a PM2,5 Stanovení koncentrace suspendovaných částic PM 1 a PM 2,5 probíhá dle ČSN EN 12341. Referenční gravimetrická metoda byla použita pro stanovení hmotnostní koncentrace frakce PM 1. Odběr PM byl prováděn na sekvenčním vzorkovači Leckel 47/5 SEQ. Toto měření spadá do akreditované sítě imisního monitoringu. 9

Automatická radiometrická metoda stanovení PM 1 a PM 2,5, použitá pro kontinuální měření během projektu, je metodou ekvivalentní, pomocí testu ekvivalence je zajištěna návaznost na referenční metodu gravimetrickou. V lokalitě Kuchařovice byly použity automatické prachoměry BAM 12 firmy Met One Instruments (Obr. 6). Měření je rovněž akreditované, avšak jeho délka byla omezena pouze dobou trvání projektu. Obr. 6 Automatický prachoměr BAM 12, Met One Instruments 2.2.6 Meteorologické prvky Informace o zřízení a umístění stanice: Umístění stanice: Znojemská pahorkatina - jižní část Jevišovické pahorkatiny Datum zřízení: 1952 Nepřetržitý provoz od: 1972 Způsob pozorování: kombinovaný typ pozorování Adresa: MS Kuchařovice, Kuchařovice 246, 669 2 Znojmo 2 Povodí: Dyje Okres: Znojmo Kraj: Jihomoravský Nejbližší vrchol (kopec): Deblínek 356 m n.m. vzdálený 1 km Geografické údaje o stanici: Zeměpisná šířka: 48 o 53 ' s Zeměpisná délka: Nadmořská výška nádobky tlakoměru: 16 o 5 ' vd 339 m 1

Nadmořská výška měrného pozemku: 334 m Klimatologické informace: - roční průměry (1961 199) teplota vzduchu: úhrn srážek: sluneční svit: 8,5 o C 486 mm monitoring slunečního záření (globální i difuzní) pro SOO Hradec Králové hod. - denní extrémy maximální teplota: 37,9 o C 13.8.23 minimální teplota: -25, o C 1.2.1956 srážky: 71,8 mm 24.6.213 maximální náraz větru: ze směru 33 o - 48, m.s -1 23.11.1984 Nadstandardní činnosti - měření: výpar z vodní hladiny výpar z půdy promrzání půdy půdních teplot v hloubkách 5, 1, 2, 5 a 1 cm vlhkosti půdy v hloubkách 7, 25 a 75 cm v rámci automatizovaného imisního monitoringu (AIM) koncentrace polétavého prachu a přízemního ozónu monitoring slunečního záření (globální i difuzní) pro SOO Hradec Králové výškový profil větru a teploty Windprofilerem 11

Úhrn srážek (mm) 3 Meteorologické podmínky během měřicí kampaně 3.1 Úhrn srážek Tab. 4 Základní statistika úhrnu srážek, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Denní úhrn srážek (mm) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 3, 31, 31, 3, 31, 3, 31, 214, Denní průměr 2,8 4, 1,6,3 1,5,9,4 1,6 Měsíční úhrn 83,6 124,7 5,2 9,5 45,2 26,6 13,1 352,9 Standardní odchylka 6,2 9,8 4,3 1,1 2,9 1,6 1, 5, Denní minimum,,,,,,,, Denní maximum 28, 48, 2,8 5,7 12,6 6,7 4,4 48, Dolní kvartil (25%),,,,,,,, Medián,1,,,,1,2,, Horní kvartil (75%),9 1,6,1, 1,4 1,1,3,8 14 124,7 12 1 8 83,6 6 5,2 45,2 4 26,6 2 9,5 13,1 VI VII VIII IX X XI XII Obr. 7 - Měsíční úhrny srážek, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 12

3.2 Průměrná, minimální a maximální denní teplota Tab. 5 - Základní statistika průměrných denních teplot, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Průměrná teplota vzduchu ( C) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 718, 722, 744, 72, 744, 72, 721, 589, Denní průměr 18,5 2,3 18,7 17,8 8,4 3,3 -,1 12,4 Standardní odchylka 4,6 4,7 4,3 5,1 3,2 3,6 3,7 8,8 Denní minimum 8,7 1,1 8,3 5, 1,1-5,2-6, -6, Denní maximum 31,8 33,9 29,5 28,9 22,7 13,2 11, 33,9 Dolní kvartil (25%) 14,9 17,1 15,4 14,3 6,5,6-3,2 5,6 Medián 18,2 19,8 18,5 17,2 7,7 3,3-1,1 13,7 Horní kvartil (75%) 21,7 23,9 22, 21,3 1, 5,9 2,7 19,3 Tab. 6 - Základní statistika minimálních denních teplot, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Minimální teplota vzduchu ( C) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 718, 722, 744, 72, 744, 72, 721, 589, Denní průměr 18,3 2, 18,5 17,5 8,3 3,2 -,2 12,2 Standardní odchylka 4,5 4,5 4,2 5,1 3,2 3,6 3,7 8,7 Denní minimum 8,6 9,9 8,2 4,8 1, -5,2-6,1-6,1 Denní maximum 31,5 33,3 29,2 28,6 22,4 13,1 1,9 33,3 Dolní kvartil (25%) 14,7 16,9 15,2 14,1 6,4,5-3,3 5,5 Medián 17,9 19,6 18,2 17, 7,6 3,2-1,1 13,5 Horní kvartil (75%) 21,3 23,6 21,8 21, 9,9 5,8 2,5 19,1 Tab. 7 - Základní statistika maximálních denních teplot, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Maximální teplota vzduchu ( C) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 718, 722, 744, 72, 744, 72, 721, 589, Denní průměr 18,8 2,6 19, 18, 8,5 3,4, 12,6 Standardní odchylka 4,7 4,8 4,4 5,2 3,2 3,6 3,8 8,9 Denní minimum 8,8 1,3 8,4 5,2 1,3-5,1-6, -6, Denní maximum 32,3 34,7 29,8 29,2 23, 13,3 11, 34,7 Dolní kvartil (25%) 15,1 17,3 15,7 14,6 6,6,7-3,1 5,7 Medián 18,5 2,1 18,7 17,3 7,8 3,4-1, 13,9 Horní kvartil (75%) 22,1 24,3 22,4 21,6 1,1 6, 2,9 19,6 13

Teplota vzduchu ( C) Minimální teplota Průměrná teplota Maximální teplota 4 35 3 25 2 18,5 2,3 18,7 17,8 15 1 8,4 5 VI VII VIII IX X XI XII 3,3 -,1-5 -1 Obr. 8 Měsíční hodnoty minimálních, průměrných a maximálních denních teplot, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 14

Průměrná rychlost větru (m.s 1 ) 3.3 Průměrná a maximální rychlost větru Tab. 8 - Základní statistika průměrných denních rychlostí větru, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Rychlost větru F (m/s) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 718, 722, 744, 72, 744, 72, 721, 589, Denní průměr 3, 3,3 3,1 2,9 3,4 3,2 3,9 3,3 Denní minimum,2,2,2,3,3,3,3,2 Denní maximum 11,2 9,3 8,6 9,4 12,2 1, 14,1 14,1 Dolní kvartil (25%) 1,8 2, 2,1 2, 2, 2,1 1,8 2, Medián 2,6 2,8 2,9 2,6 2,9 3, 2,8 2,8 Horní kvartil (75%) 3,7 4,4 3,9 3,4 4,4 4,2 5,4 4,1 Tab. 9 - Základní statistika maximálních denních nárazů větru, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Max rychlost větru F (m/s) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 718, 743, 743, 72, 743, 718, 72, 515, Denní průměr 5, 5,6 5,2 4,7 5,4 5,2 6, 5,3 Denní minimum,6 1,,6,5,5,6,8,5 Denní maximum 16,7 15, 17,7 15,6 17,3 14,2 23,3 23,3 Dolní kvartil (25%) 3, 3,3 3,4 3,2 3,3 3,2 2,9 3,2 Medián 4,4 4,8 4,9 4,1 4,6 4,8 4,4 4,5 Horní kvartil (75%) 6,2 7,3 6,5 5,7 6,9 6,9 8,7 6,7 Průměrná rychlost větru Maximální rychlost větru 25, 2, 15, 1, 5, 3, 3,3 3,1 2,9 3,4 3,2 3,9, VI VII VIII IX X XI XII Obr. 9 Průměrná měsiční rychlost větru a maximální měsíční náraz větru, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 15

Průměrná relativní vlhkost vzduchu (%) 3.4 Relativní vlhkost vzduchu Tab. 1 - Základní statistika průměrných relativních vlhkostí vzduchu, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Relativní vlhkost vzduchu (%) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 718, 722, 744, 72, 744, 72, 721, 589, Denní průměr 69,2 66, 67,2 65, 83,7 85,3 86,9 74,8 Denní minimum 29, 27, 28, 31, 47, 43, 59, 27, Denní maximum 97, 99, 98, 94, 1, 1, 1, 1, Dolní kvartil (25%) 55, 51, 54, 51, 77, 78, 8, 62, Medián 72, 66, 69, 68, 86, 88, 88, 78, Horní kvartil (75%) 85, 83, 81, 78, 91, 95, 96,3 88, 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 VI VII VIII IX X XI XII Obr. 1 Průměrná měsíční relativní vlhkost vzduchu, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 16

Úhrn slunečného svitu (hod) 3.5 Denní úhrn slunečního svitu Tab. 11 - Základní statistika denních úhrnů slunečního svitu, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Denní úhrn slunečného svitu (hod) VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Počet dat 3, 31, 31, 3, 31, 3, 31, 214, Denní průměr 8,1 8,1 7,9 7,9 2,1 2,2 2,2 5,5 Měsíční úhrn 241,8 251,3 244,2 238,4 66,1 65,6 67, 1174,4 Standardní odchylka 4,5 3,6 4,1 3,9 3, 3, 2,9 4,6 Denní minimum,,1,1,,,,, Denní maximum 15,2 14,4 14, 12,3 9,1 8,3 8, 15,2 Dolní kvartil (25%) 4,1 6,2 5,4 5,6,,,,4 Medián 8,7 8,2 9, 9,5,4,5,1 5,5 Horní kvartil (75%) 12,2 1,6 1,7 1,8 3,3 4,3 4,8 9,5 3 25 2 15 1 5 VI VII VIII IX X XI XII Obr. 11 - Měsíční úhrny slunečního svitu, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 17

Teplota půdy ( C) 3.6 Půdní teplota Tab. 12 Průměrná měsíční teplota půdy v různých hloubkách, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Teplota půdy VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Teplota půdy 5 cm ( C) 19,81 21,69 2,25 18,23 11,4 6,1 2,4 14,26 Teplota půdy 1 cm ( C) 19,13 21,1 19,83 18,17 11,84 6,62 2,91 14,22 Teplota půdy 2 cm ( C) 18,29 2,47 19,59 18,13 12,35 7,35 3,49 14,24 Teplota půdy 5 cm ( C) 17,17 19,37 18,76 18,1 13,11 8,23 3,76 14,6 Teplota půdy 1 cm ( C) 15,47 18,5 18,44 17,76 14,9 1,27 7,81 14,57 Teplota půdy 5 cm ( C) Teplota půdy 1 cm ( C) Teplota půdy 2 cm ( C) Teplota půdy 5 cm ( C) Teplota půdy 1 cm ( C) 25 2 15 1 5 VI VII VIII IX X XI XII Obr. 12 - Průměrná měsíční teplota půdy v různých hloubkách, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 18

Objemová vlhkost půdy (%) 3.7 Objemová vlhkost půdy Tab. 13 Průměrná měsíční objemová vlhkost půdy v různých hloubkách, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice Objemová vlhkost půdy VI VII VIII IX X XI XII VI-XII Obj. vlhk. půdy až 1 cm (%) 23,14 28,88 27,35 19,13 31,8 29,77 26,84 26,6 Obj. vlhk. půdy 1 až 5 cm (%) 21,17 22,31 21,59 17,49 17,2 18,6 2,19 19,69 Obj. vlhk. půdy 5 až 1 cm (%) 26,2 21,4 21,82 21,6 2,36 19,79 18,95 21,41 35 Obj. vlhk. půdy až 1 cm (%) Obj. vlhk. půdy 1 až 5 cm (%) Obj. vlhk. půdy 5 až 1 cm (%) 3 25 2 15 1 5 VI VII VIII IX X XI XII Obr. 13 - Průměrná měsíční objemová vlhkost půdy v různých hloubkách, červen prosinec 216, lokalita Kuchařovice 19

Koncentrace (µg.m 3 ), Teplota ( C) 4 Vyhodnocení kvality ovzduší 4.1 Průměrné měsíční koncentrace suspendovaných částic PM1 a PM2,5 4.1.1 Vztah k meteorologickým charakteristikám Jak již bylo uvedeno dříve, měření probíhalo od června do prosince roku 216. Z pohledu agregovaných dat je tedy možné se podívat na měsíční průměry a porovnat koncentrace měřených škodlivin v závislosti na meteorologických podmínkách. Následující Obr. 14 zobrazuje vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 a PM 2,5 a relativního zastoupení jemnější frakce PM 2,5 v PM 1 v závislosti na teplotě vzduchu. 3 25 2 15 1 5-5 červen červenec srpen září říjen listopad prosinec PM1 PM2,5 Teplota PM2,5/PM1 1,% 9,% 8,% 7,% 6,% 5,% 4,% 3,% 2,% 1,%,% Relativní zastoupení PM 2,5 v PM 1 Obr. 14 Vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 a PM 2,5, a relativního zastoupení PM 2,5 v PM 1 na teplotě vzduchu Z grafu na Obr. 14 je patrné, že s teplotou poměrně dobře koresponduje relativní zastoupení PM 2,5 v PM 1. Zatímco v letních měsících při vyšších teplotách byly koncentrace PM 1 výrazně vyšší, než koncentrace PM 2,5, od září lze sledovat postupný pokles teplot a naopak nárůst relativního zastoupení PM 2,5 v PM 1. V prosinci, kdy průměrná měsíční teplota vzduchu činila v lokalitě Kuchařovice -,2 C, tvořila jemnější frakce PM 2,5 95 % hrubší frakce PM 1. Vyšší teploty způsobují lepší vysychání půdy a zvyšují tak její náchylnost k větrné erozi. Proto je v letních měsících významněji zastoupena hrubší frakce PM 1, kterou může významně ovlivňovat právě větrná eroze. Naopak při nízkých teplotách je již půda zmrzlá, téměř veškerá PM 1 je tvořena PM 2,5, což poukazuje na vliv vytápění lokálních topenišť a dálkového transportu. Následující Obr. 15 pak zobrazuje vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 a PM 2,5 v závislosti na rychlosti proudění větru. Ta se projevuje dvěma různými způsoby. V letních 2

Koncentrace (µg.m 3 ) Úhrn srážek (mm) Koncentrace (µg.m 3 ) Rychlost větru (m.s 1 ) měsících červnu září ovlivňuje míru větrné eroze, a tudíž s rostoucí rychlostí větru rostou i koncentrace PM 1. Koncentrace PM 2,5 rostou pouze minimálně. Od října se již přidává topná sezóna a postupně narůstají koncentrace PM 2,5. V těchto chladných měsících dochází vlivem rostoucích rychlostí větru k mírnému poklesu koncentrací PM neboť dochází k jejich lepšímu rozptylu v atmosféře. Jedná se pouze o měsíční průměry, takže vliv rychlosti proudění větru není tak viditelný, jako v krátkodobějších průměrech či okamžitých hodnotách, přesto již zde je patrný jisté dvojí ovlivnění koncentrací prouděním větru. 3 25 2 15 1 5 červen červenec srpen září říjen listopad prosinec PM1 PM2,5 Rychlost větru 4, 3,8 3,6 3,4 3,2 3, 2,8 2,6 2,4 2,2 2, Obr. 15 Vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 a PM 2,5, v závislosti na rychlosti proudění větru 3 14 25 12 2 15 1 1 8 6 4 5 2 červen červenec srpen září říjen listopad prosinec PM1 PM2,5 Úhrn srážek Obr. 16 - Vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 a PM 2,5, v závislosti na měsíčním úhrnu srážek 21

Koncentrace (µg.m 3 ) Objemová vlhkost půdy (%) Zvýšené koncentrace v září však měly vícero příčin na zvýšených koncentracích zejména PM 1 se podepsal také nízký úhrn srážek. Za celý měsíc září se v Kuchařovicích jednalo pouze o 9,5 mm srážek (Obr. 16). I tato skutečnost přispěla k tomu, že v měsíci září byly naměřeny nejvyšší průměrné měsíční koncentrace PM 1 v lokalitě Kuchařovice. Obdobně nízké srážky byly zaznamenány i v prosinci, kdy však již byl vlivem nízkých teplot povrch půdy zmrzlý a k větrné erozi již téměř nedocházelo. V prosinci tak byly naměřeny nejvyšší koncentrace PM 2,5, ačkoliv proti listopadu, kdy byly naměřeny nižší průměrné rychlosti větru, došlo k navýšení pouze o,4 µg m 3. Výše uvedené meteorologické prvky se pak podílejí i na objemové vlhkosti půdy. Pro větrnou erozi je důležitá zejména vrchní vrstva od do 1 cm hloubky půdy. Na následujícím Obr. 17jsou pak uvedeny průměrné měsíční koncentrace PM 1 a PM 2,5 a jejich vztah k průměrné měsíční vlhkosti půdy v hloubce 1 cm. 3 35 25 3 2 15 1 25 2 15 1 5 5 červen červenec srpen září říjen listopad prosinec PM1 PM2,5 Vlhkost půdy Obr. 17 - Vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 a PM 2,5, v závislosti na objemové vlhkosti půdy ( 1 cm) Z grafu je patrné, že výpadek srážek v září se výrazněji projevil i v objemové vlhkosti půdy. Pokles vlhkosti pak korespondoval s nárůstem koncentrací suspendovaných částic v ovzduší. V říjnu pak díky srážkám a nižším teplotám vlhkost půdy opět vzrostla a koncentrace suspendovaných částic poklesla. 22

Koncentrace (µg.m 3 ) 4.1.2 Srovnání s dalšími lokalitami Zajímavé je rovněž srovnání s dalšími lokalitami imisního monitoringu v Jihomoravském kraji. Přímo se nabízí lokalita Znojmo, která je vzdálená vzdušnou čarou cca 5 km, avšak leží v městské zástavbě, která částečně funguje jako bariéra pro prach přinášený z okolních polí Další lokalitou ke srovnání je regionální pozaďová lokalita Mikulov-Sedlec. Tato lokalita je umístěna mimo obec a je vzdálena i od komunikací. V nejbližším okolí sice je zemědělská půda, avšak jedná se o vinice, takže půda není k erozi tak náchylná. Poslední lokalitou uvedenou ve srovnání jsou Brno-Tuřany. Stanice leží v areálu brněnského letiště. V nejbližším okolí se vyskytuje půda zpevněná porostem (letiště, fotovoltaická elektrárna), avšak zemědělská půda se v blízkosti nachází také a lokalita je otevřená a dobře provětrávaná. Srovnání průměrných měsíčních koncentrací PM 1 na výše uvedených lokalitách zobrazuje graf na Obr. 18. 4 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany 35 3 25 2 15 1 5 červen červenec srpen září říjen listopad prosinec Obr. 18 Vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 1 v lokalitách Kuchařovice, Znojmo, Mikulov-Sedlec a Brno- Tuřany, červen prosinec 216 Z grafu je patrné, že lokalita Kuchařovice dosahuje nejvyšších průměrných měsíčních koncentrací PM 1 od června do září. Nejvíce jsou rozdíly patrné v červenci a srpnu, kdy byla půda proschlá, a panovaly příhodné podmínky pro větrnou erozi. V těchto měsících byly naopak měřeny nejnižší koncentrace v městské lokalitě Znojmo. Počínaje říjnem se však situace obrátila. Koncentrace PM 1 byly v Kuchařovicích nejnižší, ačkoliv v říjnu se od ostatních lokalit téměř nelišily. V listopadu a v prosinci však již byly v této lokalitě měřeny podstatně nižší koncentrace, než např. ve Znojmě či v lokalitě Brno-Tuřany. 23

Koncentrace (µg.m 3 ) V případě průměrných koncentrací PM 2,5 je však situace mírně odlišná, jak uvádí graf na Obr. 19. Přestože byly koncentrace PM 2,5 v letních měsících v Kuchařovicích rovněž zvýšené, zdaleka to nebylo tolik jako v případě PM 1 a lokalita Brno-Tuřany dosahovala vždy ještě mírně vyšších koncentrací. V říjnu opět došlo k významnějšímu poklesu PM 2,5 v lokalitě Kuchařovice na úroveň koncentrací v lokalitě Mikulov-Sedlec. V lokalitě Brno-Tuřany pak byly měřeny nejvyšší koncentrace PM 2,5 ve všech měsících kromě listopadu, kdy bylo maxima dosaženo ve Znojmě. 3 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany 25 2 15 1 5 červen červenec srpen září říjen listopad prosinec Obr. 19 - Vývoj průměrných měsíčních koncentrací PM 2,5 v lokalitách Kuchařovice, Znojmo, Mikulov-Sedlec a Brno- Tuřany, červen prosinec 216 Z uvedených grafů tedy vyplývá, že větrná eroze ovlivňovala koncentrace PM 1 v Kuchařovicích v červnu září, kdy byly v této lokalitě naměřeny nejvyšší průměrné měsíční koncentrace. Jednalo se především o hrubší frakci, charakteristickou pro větrnou erozi, protože v případě jemnější frakce PM 2,5 lokalita Kuchařovice nejvyšších koncentrací nedosahovala. Naopak v chladnější části roku (říjen prosinec) již do koncentrací promlouvá i topná sezóna, lokalita Kuchařovice patří k nejlepším a naopak jsou nejvyšší koncentrace měřeny v lokalitách ovlivněných lokálními topeništi. 24

4.2 Průměrné denní koncentrace suspendovaných částic PM1 a PM2,5 4.2.1 Vztah k meteorologickým charakteristikám Na základě analýzy průměrných měsíčních koncentrací suspendovaných částic PM 1 a PM 2,5 v lokalitě Kuchařovice ve vztahu k větrné erozi lze měřicí kampaň rozdělit na dvě období. První je červen září, kdy se na koncentracích suspendovaných částic významněji podílela větrná eroze, a druhé období je pak říjen prosinec, kdy se eroze na koncentracích nepodílela. Vývoj koncentrací v závislosti na jednotlivých meteorologických prvcích je tak vždy uváděn ve dvou grafech. Jak je patrné z grafů na Obr. 2 a Obr. 21, vliv teploty vzduchu se v jednotlivých obdobích liší. V teplejší části roku koncentrace s teplotou rostou, protože se projevuje vliv teploty na vysychání půdy a zvyšuje se tak její potenciál k erozi. Zřetelné jsou nárůsty především v případě hrubší frakce PM 1. Nejvyšších koncentrací pak bylo dosaženo 24. a 25. června, kdy rovněž kulminovaly teploty vzduchu. Naproti tomu v chladnější části roku má teplota vzduchu opačný efekt. Koncentrace suspendovaných částic rostou s klesající teplotou, přičemž už je významně zastoupena jemnější frakce PM 2,5. S nižšími teplotami souvisí nutnost intenzivněji topit, na koncentracích se tak podílí zejména lokální topeniště. Svůj vliv můžou hrát i zhoršené rozptylové podmínky, zejména teplotní inverze, jejichž výskyt je v chladné části roku častější. Do ovlivnění vstupují samozřejmě i srážky. Ty narušují vliv teploty i rychlosti větru (viz. následující odstavec). Srážky, pokud jsou vydatnější, pročišťují atmosféru od suspendovaných částic. Dochází k tzv. vymývání atmosféry. Z grafů je patrné, že ve dnech, kdy jsou vysoké teploty i příznivé rychlosti větru pro větrnou erozi, ale dojde k výskytu srážek v úhrnu vyšším než cca 5 mm, dojde k pročištění atmosféry a poklesu koncentrací suspendovaných částic (13. 7., 1. 8. atp.). Naopak při delším období beze srážek je patrný dlouhodobější nárůst koncentrací zejména PM 1. Tato situace nastala např. od 6. 9., kdy až do konce měsíce nepřibyly téměř žádné srážky. Koncentrace PM 1 se až do 18. 9. trvale pohybovaly nad 3 µg m 3. Poté došlo k výraznějšímu poklesu teplot, což se projevilo i na poklesu koncentrací PM. Velmi obdobně se na koncentracích suspendovaných částic projevuje i vliv rychlosti proudění větru. Opět se projevuje rozdílně v teplejší a chladnější části roku (Obr. 22 a Obr. 23). V teplejší části roku jsou přítomny obě situace jednak kdy s rychlostí větru rostou koncentrace PM (vliv větrné eroze), i situace, kdy rychlost větru výrazněji poklesla a koncentrace PM vzrostly vlivem nedostatečného rozptylu. Nízké rychlosti větru jsou doprovodným jevem teplotních inverzí [9]. Rovněž se vyskytují situace, kdy při průměrných denních rychlostech větru nad 6 m.s -1 koncentrace PM výrazně poklesnou (16. 6., 13. 7., 4. 9.). V těchto případech zřejmě také dochází k větrné erozi, avšak částice jsou rychle rozptýleny a unášeny na větší vzdálenosti, takže se neprojeví v nárůstu koncentrací. 25

Koncentrace (µg.m 3 ), úhrn srážek (mm) Teplota vzduchu ( C) Koncentrace (µg.m 3 ), úhrn srážek (mm) Teplota vzduchu ( C) 6 3 5 25 4 2 3 15 2 1 1 5 1.6.216 1.7.216 1.8.216 1.9.216 1.1.216 Teplota vzduchu Srážky PM1 PM2,5 Obr. 2 Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní teplotě vzduchu a denních úhrnech srážek, lokalita Kuchařovice, červen září 216 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 2 15 1 5-5 -1 Teplota vzduchu Srážky PM1 PM2,5 Obr. 21 - Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní teplotě vzduchu a denních úhrnech srážek, lokalita Kuchařovice, říjen - prosinec 216 26

Koncentrace (µg.m 3 ), úhrn srážek (mm) Rychlost větru (m.s 1 ) Koncentrace (µg.m 3 ), úhrn srážek (mm) Rychlost větru (m.s 1 ) 6 7 5 6 4 3 2 5 4 3 2 1 1 1.6.216 1.7.216 1.8.216 1.9.216 1.1.216 Rychlost větru Srážky PM1 PM2,5 Obr. 22 Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní rychlosti větru a denních úhrnech srážek, lokalita Kuchařovice, červen září 216 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 12 1 8 6 4 2 Rychlost větru Srážky PM1 PM2,5 Obr. 23 - Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní rychlosti větru a denních úhrnech srážek, lokalita Kuchařovice, říjen - prosinec 216 27

V lokalitě Kuchařovice jsou kromě standardních meteorologických veličin, jako jsou rychlost a směr větru, teplota, vlhkost či úhrn srážek, měřeny také specializované veličiny, jejichž hodnoty vypovídají o stavu půdy a mohou být důležité z hlediska větrné eroze. První důležitou veličinou je teplota půdy. Pro větrnou erozi je důležitá svrchní vrstva 5 cm. V grafech na Obr. 24 a Obr. 25 jsou zobrazeny vývoje koncentrací suspendovaných částic PM 1 a PM 2,5, měřicí kampaň je opět rozdělena do dvou částí (červen září, říjen prosinec). Podobně jako v případě teploty vzduchu je patrný vliv teploty půdy na koncentrace suspendovaných částic v teplejší části roku. S rostoucí teplotou půdy rostou koncentrace částic, zejména pak PM 1. V chladnější části roku teplota půdy postupně klesá a vliv na koncentrace suspendovaných částic není patrný. Kromě teploty půdy se na větrné erozi výrazně projevuje také vlhkost půdy. Vliv objemové vlhkosti půdy ( 1 cm hloubky) na koncentrace suspendovaných částic zobrazují grafy na Obr. 26 a Obr. 27. Z grafu pro teplejší část roku je patrné, že koncentrace suspendovaných částic rostou při poklesu objemové vlhkosti půdy pod 3 %. V chladné části roku je již objemová vlhkost téměř konstantní a nemá na koncentrace suspendovaných částic vliv. Z grafu na Obr. 26 pro teplejší část roku je rovněž patrné, že drobné srážky do 1 mm úhrnu téměř neovlivní objemovou vlhkost půdy a tudíž erozní potenciál půdy. Tyto srážky tak mají spíše funkci vymývání atmosféry a snižují aktuální koncentrace v ovzduší. 28

Koncentrace (µg.m 3 ) Teplota půdy ( C) Koncentrace (µg.m 3 ) Teplota půdy ( C) 6 28 5 4 26 24 22 3 2 2 18 16 1 14 12 1 1.6.216 1.7.216 1.8.216 1.9.216 1.1.216 Teplota půdy PM1 PM2,5 Obr. 24 Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní teplotě půdy v hloubce 5 cm, lokalita Kuchařovice, červen září 216 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Teplota půdy PM1 PM2,5 Obr. 25 - Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní teplotě půdy v hloubce 5 cm, lokalita Kuchařovice, říjen - prosinec 216 29

Koncentrace (µg.m 3 ), úhrn srážek (mm) Objemová vlhkost půdy (%) Koncentrace (µg.m 3 ), úhrn srážek (mm) Objemová vlhkost půdy (%) 6 45 5 4 35 4 3 3 25 2 2 15 1 1 5 1.6.216 1.7.216 1.8.216 1.9.216 1.1.216 Půdní vlhkost Srážky PM1 PM2,5 Obr. 26 Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní objemové vlhkosti půdy ve vrstvě 1 cm, lokalita Kuchařovice, červen září 216 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 4 35 3 25 2 15 1 5 Půdní vlhkost Srážky PM1 PM2,5 Obr. 27 - Průměrné denní koncentrace PM 1 a PM 2,5 v závislosti na průměrné denní objemové vlhkosti půdy ve vrstvě 1 cm, lokalita Kuchařovice, říjen - prosinec 216 3

Koncentrace (µg.m 3 ) 4.2.2 Srovnání koncentrací s dalšími lokalitami Srovnání koncentrací v lokalitě Kuchařovice s dalšími lokalitami státní sítě imisního monitoringu na úrovni průměrných denních koncentrací suspendovaných částic je rovněž rozděleno do dvou etap. Obdobně jako v předchozí kapitole se jedná o měsíce teplejší části roku (červen září) a chladnější části roku (říjen prosinec). Grafy na Obr. 32 - Obr. 35 pak zobrazují vývoj průměrných denních koncentrací PM 1 a PM 2,5 na jednotlivých lokalitách v jednotlivých etapách. Z grafu na Obr. 32 vyplývá, že koncentrace PM 1 jsou v Kuchařovicích v teplejší části roku dlouhodobě vyšší, než v ostatních lokalitách. Svůj podíl na tom měla i větrná eroze. Zhruba od poloviny srpna již není rozdíl tak markantní, postupně se snižuje. V případě jemnější frakce PM 2,5 není mezi jednotlivými lokalitami příliš velký rozdíl (Obr. 33). Větrná eroze tedy podstatně více ovlivňuje hrubší frakci PM 1, jemnější frakce PM 2,5 na všech lokalitách reprezentuje pozaďové koncentrace pro jednotlivé lokality. Statistické zhodnocení první etapy uvádí následující Tab. 14 a Tab. 15 a dále Obr. 28 a Obr. 29. Tab. 14 Statistické zpracování průměrných denních koncentrací PM 1 (µg m 3 ) v jednotlivých lokalitách, červen září 216 PM 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Arit. průměr 22,6 17,2 17,8 19,4 Minimum 6,9 5,5 3,9 8,1 I. kvartil (25 %) 17,2 11,3 12, 12,6 Medián 21,4 15,1 15,8 17,2 III. kvartil (75 %) 26,8 21,1 22,5 25, Maximum 53,2 42,9 41,9 42,8 6 5 4 3 2 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 28 Grafické znázornění mediánu, I. a III. kvartilu (box), minima a maxima (whisker) a aritmetického průměru (bodově) průměrných denních koncentrací PM 1 v jednotlivých lokalitách (červen září 216) 31

Koncentrace (µg.m 3 ) Tab. 15 - Statistické zpracování průměrných denních koncentrací PM 2,5 (µg m 3 ) v jednotlivých lokalitách, červen září 216 PM 2,5 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Arit. průměr 13,3 12,1 12,5 14,9 Minimum 4, 3,1 3,2 3,5 I. kvartil (25 %) 9,7 8,1 8,3 9,7 Medián 12,3 1, 1,3 13, III. kvartil (75 %) 15,9 15,1 16,9 19,6 Maximum 32, 31,8 27,3 33,4 4 35 3 25 2 15 1 5 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 29 - Grafické znázornění mediánu, I. a III. kvartilu (box), minima a maxima (whisker) a aritmetického průměru (bodově) průměrných denních koncentrací PM 2,5 v jednotlivých lokalitách (červen září 216) Z uvedeného hodnocení je patrné, že v případě koncentrací PM 1 měřených v Kuchařovicích jsou všechny statistické ukazatele posunuty k vyšším hodnotám. Pouze v Kuchařovicích je medián koncentrací PM 1 nad 2 µg m 3, a pouze v Kuchařovicích přesahují maxima průměrných denních koncentrací PM 1 hodnotu imisního limitu 5 µg m 3, k čemuž významně přispěla větrná eroze. V ostatních lokalitách v těchto měsících k překročení hodnoty imisního limitu nedošlo. Naopak v případě PM 2,5 je již medián nižší, než v případě lokality Brno-Tuřany a statistické ukazatele se příliš neliší od hodnot ostatních lokalit. Obdobně byla zpracována data i pro chladnější část roku. Vývoj průměrných denních koncentrací PM 1, zobrazený na Obr. 34, se liší od letní sezóny zejména z hlediska koncentrací PM 1 v Kuchařovicích. Jak již bylo uvedeno výše, zhruba od poloviny srpna se již významněji nelišily od ostatních lokalit a v září již byly koncentrace prakticky totožné. V chladnější části roku pak tento trend dále pokračoval a ke konci roku již byly koncentrace PM 1 v Kuchařovicích nejnižší spolu s lokalitou Mikulov-Sedlec. Naopak zřetelně vyšší 32

Koncentrace (µg.m 3 ) koncentrace byly měřeny v lokalitách Znojmo a Brno-Tuřany. V případě koncentrací PM 2,5 v chladnější části roku (Obr. 35) se situace proti teplejší části roku příliš nezměnila. Hodnoty koncentrací sledovaly na všech lokalitách podobný vývoj a rovněž hodnoty se od sebe příliš nelišily. Lokalita Kuchařovice patřila k nejnižším. Statistické zhodnocení první etapy uvádí následující Tab. 16 a Tab. 17 a dále pak Obr. 3 a Obr. 31. Tab. 16 - Statistické zpracování průměrných denních koncentrací PM 1 (µg m 3 ) v jednotlivých lokalitách, říjen - prosinec 216 PM 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Arit. průměr 22,1 26,4 24,1 27,7 Minimum 7,1 3, 3,6 4,1 I. kvartil (25 %) 13,8 13,8 12,5 14,9 Medián 2,3 25,7 22,1 26,3 III. kvartil (75 %) 29,1 36,8 34,4 37,3 Maximum 46,3 62,8 6,9 61,1 7 6 5 4 3 2 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 3 - Grafické znázornění mediánu, I. a III. kvartilu (box), minima a maxima (whisker) a aritmetického průměru (bodově) průměrných denních koncentrací PM 1 v jednotlivých lokalitách (říjen - prosinec 216) Z hodnot uvedených v Tab. 16 a Obr. 3 vyplývá, že statistické ukazatele se proti první etapě měření v teplejší části roku výrazně změnily. Hodnoty pro Kuchařovice jsou nejnižší z uváděných lokalit. Medián i aritmetický průměr jsou nižší, než v lokalitě Mikulov-Sedlec. Maxima nepřesáhla hodnotu imisního limitu 5 µg m 3, a v chladné části roku tak tato hodnota nebyla ani jednou překročena na rozdíl od zbylých lokalit. V případě průměrných denních koncentrací PM 2,5 se situace až tolik nezměnila. Koncentrace i statistické ukazatele jsou na všech lokalitách obdobné, avšak obdobně jako v případě PM 1 33

Koncentrace (µg.m 3 ) jsou již aritmetický průměr i medián v Kuchařovicích nejnižší. Rovněž v případě maximálních hodnot pouze lokalita Kuchařovice nepřekročila hodnotu 4 µg m 3. Tab. 17 - Statistické zpracování průměrných denních koncentrací PM 2,5 (µg m 3 ) v jednotlivých lokalitách, říjen - prosinec 216 PM 2,5 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Arit. průměr 19,3 22,5 2,4 23,9 Minimum 5,5 2,7 3,2 3,5 I. kvartil (25 %) 11,6 11, 1,9 12,1 Medián 17, 23, 19,7 22,5 III. kvartil (75 %) 26,2 32,2 28,4 33,6 Maximum 39,5 51, 43,7 53,4 6 5 4 3 2 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 31 - Grafické znázornění mediánu, I. a III. kvartilu (box), minima a maxima (whisker) a aritmetického průměru (bodově) průměrných denních koncentrací PM 2,5 v jednotlivých lokalitách (říjen - prosinec 216) 34

Koncentrace (µg.m -3 ) 6 5 4 3 2 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 32 Srovnání průměrných denních koncentrací PM 1 v Kuchařovicích s dalšími lokalitami státní sítě imisního monitoringu, červen září 216 35

Koncentrace (µg.m -3 ) 4 35 3 25 2 15 1 5 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 33 Srovnání průměrných denních koncentrací PM 2,5 v Kuchařovicích s dalšími lokalitami státní sítě imisního monitoringu, červen září 216 36

Koncentrace (µg.m -3 ) 7 6 5 4 3 2 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 34 Srovnání průměrných denních koncentrací PM 1 v Kuchařovicích s dalšími lokalitami státní sítě imisního monitoringu, říjen - prosinec 216 37

Koncentrace (µg.m -3 ) 6 5 4 3 2 1 Kuchařovice Znojmo Mikulov-Sedlec Brno-Tuřany Obr. 35 - Srovnání průměrných denních koncentrací PM 2,5 v Kuchařovicích s dalšími lokalitami státní sítě imisního monitoringu, říjen - prosinec 216 38

Zajímavé je rovněž srovnání koncentrací suspendovaných částic v lokalitě Kuchařovice a pouze 5 km vzdálené lokalitě Znojmo, jejichž charakter je však zcela odlišný. Následující Tab. 18 a Obr. 36 zobrazují statistické ukazatele pro rozdíl koncentrací suspendovaných částic v Kuchařovicích (menšenec) a Znojmě (menšitel) v jednotlivých obdobích. Tab. 18 Statistické vyhodnocení rozdílu průměrných denních koncentrací PM 1 a PM 2,5 (µg m 3 ) v lokalitách Kuchařovice a Znojmo Data PM 1 (6-9) PM 1 (1-12) PM 2,5 (6-9) PM 2,5 (1-12) Průměr 6,1-4,3 1,3-3,2 Minimum -5,6-23,8-6,6-15, 25 kvr 2,8-8,1 -,3-7,3 Medián 5,7-2,7 1,5-2,6 75 kvr 8,6,7 2,8,7 Maximum 33,5 7,2 14,9 8, Obr. 36 - Grafické znázornění mediánu, I. a III. kvartilu (box), minima a maxima (whisker) rozdílu průměrných denních koncentrací PM 1 a PM 2,5 v lokalitách Kuchařovice a Znojmo Z Tab. 18 a Obr. 36 je patrné, že v chladné části roku jsou mediány i průměry koncentrací v Kuchařovicích nižší než ve Znojmě. Mediány zhruba stejně o 2,6 až 2,7 µg m 3. V případě teplejší části roku je již rozdíl mezi jednotlivými frakcemi PM. V případě PM 1 je patrný znatelný příklon k vyšším hodnotám. Medián koncentrací PM 1 v Kuchařovicích je o 5,7 µg m 3 vyšší, než je medián koncentrací ve Znojmě. V maximu byla naměřena až o 3 µg m 3 vyšší průměrná denní koncentrace. V případě PM 2,5 zdaleka takové rozdíly nejsou. Medián koncentrací v Kuchařovicích je jen o 1,5 µg m 3 vyšší, než medián koncentrací ve Znojmě, což je na úrovni nejistoty měření. Z uvedeného vyplývá potvrzení, že větrná eroze významně ovlivňuje koncentrace hrubší frakce PM 1 v teplejší části roku. 39

4.3 Koncentrační růžice z hodinových dat V rámci kampaně probíhalo v Kuchařovicích kontinuální měření koncentrací suspendovaných částic, k dispozici jsou tak nejen průměrné denní koncentrace, ale i hodinové koncentrace. Ty je možné porovnat s aktuálními hodinovými meteorologickými charakteristikami, zejména pak rychlostmi a směry větru, či teplotami vzduchu. Na základě těchto hodnot byly sestrojeny větrná a koncentrační růžice pro suspendované částice PM 1 a PM 2,5. Větrná růžice pro lokalitu Kuchařovice za měsíce červen prosinec 216 je uvedena na Obr. 37, použitá data pro větrné a koncentrační růžice uvádí Tab. 19. Tab. 19 Souhrn zpracovaných veličin pro větrné a koncentrační růžice Obr. 37 Větrná růžice, Kuchařovice, červen prosinec 216 Z větrné růžice vyplývá, že převládá SZ a S proudění, doplněné o JV proudění. Vyšší rychlosti větru (nad 7,5 m.s -1 ) byly zaznamenány ze Z, JV a SZ směrů. 4

V následujících Obr. 38 a Obr. 39 jsou uvedeny koncentrační růžice a vážené koncentrační růžice pro PM 1 a PM 2,5 v lokalitě Kuchařovice. Obr. 38 Koncentrační růžice a vážená koncentrační růžice pro PM 1, Kuchařovice, červen prosinec 216 Obr. 39 - Koncentrační růžice a vážená koncentrační růžice pro PM 2,5, Kuchařovice, červen prosinec 216 Z koncentračních růžic na Obr. 38 a Obr. 39 je patrné, že situace je rozdílná v případě PM 1 a PM 2,5. Zatímco maxima koncentrací pro PM 1 byla dosažena při vyšších rychlostech větru při JV proudění, koncentrace PM 2,5 dosahovaly maximálních hodnot při nízkých rychlostech větru a V až SV proudění. Z hlediska vážených koncentračních růžic už je u obou frakcí situace podobná. Nejvíce fouká ze S a SV směrů, a i když nejsou koncentrace nejvyšší, koncentrační příspěvek se nasčítá, při nižších rychlostech větru může tvořit až 2 % prašnosti v této lokalitě. 41

Velmi zajímavé jsou však teplotně členěné koncentrační růžice pro jednotlivé frakce suspendovaných částic. Zatímco pro hrubší frakce PM 1 je maximálních koncentrací dosaženo při teplotách vyšších než 13 C a vyšších rychlostech větru (Obr. 4), v případě jemnější frakce PM 2,5 je maximálních koncentrací dosahováno při teplotách nižších než C a nízkých rychlostech větru (Obr. 41). Tato hodinová analýza opět potvrzuje situaci nastíněnou již v předchozích kapitolách, že větrná eroze se podílí zejména na zvýšených koncentracích hrubší frakce PM 1 při vyšších teplotách, zatímco na zvýšených koncentracích jemnější frakce PM 2,5 se podstatněji podílí topná sezóna a emise z lokálních topenišť. Rovněž koncentrace PM 1 jsou zvýšené při teplotách nižších než C, avšak z měřítka je patrné, že se jedná takřka výhradně o PM 2,5, která může tvořit v některých hodinách až 1 % PM 1. Naopak koncentrace PM 2,5 jsou při teplotách nad 13 C zvýšené jen velmi mírně a jemnější frakce PM 2,5 je zastoupena v PM 1 jen zhruba 5 %. Obr. 4 Teplotně členěná koncentrační růžice pro PM 1, lokalita Kuchařovice, červen prosinec 216 Obr. 41 - Teplotně členěná koncentrační růžice pro PM 2,5, lokalita Kuchařovice, červen prosinec 216 S teplotním členěním velmi dobře koreluje i rozdělení koncentračních růžic dle ročních období. Jak vyplývá z Obr. 42 a Obr. 43, obdobně jako v případě teplotně členěných koncentračních růžic se od sebe i růžice členěné dle ročních období pro PM 1 a PM 2,5 liší. Pro PM 1 dominují vysoké koncentrace v letních měsících, zatímco pro PM 2,5 v zimních konkrétně v prosinci. 42

Obr. 42 Koncentrační růžice pro PM 1 členěná dle ročních období, Kuchařovice, červen prosinec 216 Obr. 43 - Koncentrační růžice pro PM 2,5 členěná dle ročních období, Kuchařovice, červen prosinec 216 Tyto růžice jsou však členěny dle standardních měsíců ročních období. Z minulých kapitol vyplývá, že monitoring vlivu větrné eroze na koncentrace suspendovaných částic lze rozdělit na dvě etapy, a sice na teplejší část roku (červen září) a na chladnější část roku (říjen prosinec). Proto byly sestrojeny i koncentrační růžice pro tato dvě období (Obr. 44 a Obr. 45). 43

Obr. 44 Koncentrační růžice pro PM 1 a PM 2,5 v lokalitě Kuchařovice, červen září 216 Obr. 45 - Koncentrační růžice pro PM 1 a PM 2,5 v lokalitě Kuchařovice, říjen - prosinec 216 Z koncentračních růžic je patrný vliv vyšších rychlostí větru a JV proudění v teplejší části roku. Při srovnávání růžic PM 1 a PM 2,5 je potřeba mít na paměti měřítko v teplejší části roku je škála PM 1 trojnásobná proti PM 2,5, v chladnější části roku jsou téměř totožné. Právě při maximech koncentrací PM 1 v teplejší části roku jsou koncentrace PM 2,5 zhruba třetinové. Při východním proudění pak zhruba poloviční. Naopak při maximech koncentrací PM 1 v chladnější části roku jsou shodně dosahována i maxima PM 2,5, které se blíží až 9 % koncentrací PM 1. 44

5 Závěr V lokalitě Kuchařovice probíhalo od 1. 6. do 31. 12. 216 měření suspendovaných částic frakce PM 1 a PM 2,5 v kontinuálním režimu pro potřeby hodnocení vlivu větrné eroze na koncentrace částic v ovzduší. Měření znečištění ovzduší suspendovanými částicemi bylo doplněno měřením meteorologických prvků profesionální meteorologické stanice Kuchařovice. Měřicí lokalita je ze všech stran obklopena zemědělskou půdou, leží mimo intravilán obce, takže přímé ovlivnění dopravou není žádné a lokálními topeništi pouze minimální. Na základě měsíčních průměrů koncentrací suspendovaných částic vyplynulo, že v měsících červen září jsou koncentrace PM 1 ovlivněny větrnou erozí, v měsících říjen prosinec už jen velmi málo. V případě PM 2,5 není vliv větrné eroze patrný. V teplejší části roku je tak zastoupení jemnější frakce PM 2,5 v PM 1 pouze zhruba 5 %, v chladnější části roku až 9 %. Meteorologické podmínky v jednotlivých měsících významně ovlivňují koncentrace částic. Zejména teplota vzduchu, rychlost větru a přítomnost srážek se podílí na vývoji koncentrací suspendovaných částic a zastoupení jemnější frakce PM 2,5 v PM 1. Vliv meteorologických podmínek se projevil i na úrovni průměrných denních koncentrací suspendovaných částic. Ve výjimečných případech, při vysoké teplotě, dostatečné rychlosti větru a bez přítomnosti srážek, dosáhly koncentrace PM 1 hodnot vyšších než 5 µg m 3. Větrná eroze tak přispěla k překročení hodnoty imisního limitu pro průměrnou denní koncentraci PM 1. Ze srovnání s dalšími lokalitami Jihomoravského kraje vyplývá, že koncentrace hrubší frakce PM 1 patří v teplejší části roku k nejvyšším a naopak v chladnější části roku k nejnižším. Koncentrace jemnější frakce PM 2,5, které nejsou větrnou erozí tolik ovlivněny, jsou v teplejší části roku zvýšené, ne však nejvyšší. V chladnější části roku opět patří k nejnižším. Ze srovnání s lokalitou státní sítě imisního monitoringu ve Znojmě (cca 5 km vzdušnou čarou) se potvrzují výše uvedené skutečnosti. V teplejší části roku jsou všechny statistické ukazatele v Kuchařovicích proti lokalitě Znojmo zvýšené v případě PM 1 výrazněji, v případě PM 2,5 pouze velmi mírně. Naopak v chladnější části roku indikují všechny ukazatele výrazně nižší koncentrace suspendovaných částic v lokalitě Kuchařovice proti lokalitě Znojmo. Koncentrační růžice, sestrojené z hodinových dat, pak opět potvrzují významný vliv větrné eroze na koncentrace suspendovaných částic v lokalitě Kuchařovice. Zejména teplotně členěné koncentrační růžice poukazují na to, že maximálních koncentrací PM 1 je dosahováno při vyšších teplotách a dostatečných rychlostech větru, a tedy že koncentrace jsou zvýšené i díky větrné erozi. Při srovnání koncentrací jednotlivých frakcí suspendovaných částic v teplejší části roku je patrné, že jemnější frakce PM 2,5 je v PM 1 zastoupena zhruba 5 %. Naopak v případě PM 2,5 kulminují koncentrace při nízkých teplotách pod C a při nízkých rychlostech větru. Tyto skutečnosti pak indikují vliv lokálních topenišť na zvýšené koncentrace PM 2,5, které v chladné části roku tvoří až 9 % hrubší frakce PM 1. 45