DETEKCE FUGITIVNÍCH EMISÍ Z POVRCHOVÝCH UHELNÝCH LOMŮ Josef Keder keder@chmi.cz Lubomír Paroha paroha@acnend.cz
Motivace V současné době začala být akcentována otázka příspěvku fugitivních emisí z povrchových uhelných lomů k celkové úrovni znečištění ovzduší v jejich okolí prachovými částicemi Automatizovaná měření koncentrací znečišťujících látek, prováděná v dostatečné kvalitě, časové a prostorové hustotě, dávají možnost provést objektivní odhad tohoto příspěvku. Pro získání odpovědi na otázky tohoto druhu je nezbytné získání souborů údajů o meteorologických podmínkách, zjištěných současně s měřením koncentrací
Cíle prezentace Ukázat některé možnosti využití kombinace těchto dat, zejména koncentrací, směru a rychlosti větru o pro zvýšení vypovídací schopnosti získaných údajů a k zodpovězení otázky, jak provoz povrchového uhelného lomu kvalitu ovzduší v jeho okolí ovlivňuje o a k nalezení vyváženého a podloženého stanoviska mezi démonizací a bagatelizací povrchových těžeb jakožto zdrojů znečišťování, zejména částicemi
AMS Tušimice a Lom (ČHMÚ) AMS Droužkovice (ORGREZ) Období 1.1.6 13.3.14 Data Hodinové koncentrace PM1, hodinové průměry směru a rychlosti větru
Stanice ČHMÚ Lom
Stanice Tušimice a Droužkovice
Sektory Lom
Sektory Tušimice
Sektory Droužkovice
Použité metody OPENAIR (CARSLAW, D. C., ROPKINS, K., 12) Polární grafy Koncentrační růžice Podmíněná rozložení koncentrací a různé datové filtry hodnot a času
Polární graf Ukazuje závislost naměřené koncentrace na směru a rychlosti větru. Závislost je zobrazena jako spojitá plocha, získaná sofistikovanou interpolační metodou (Generalized Additive Model GAM) z hodnot koncentrace, odpovídající jednotlivým elementárním segmentům, vymezeným sektory směru větru a intervaly rychlosti větru (Hastie and Tibshirani, 199; Wood, 6). Umožňuje například odhalit, že vysoké hodnoty koncentrace při vyšší rychlosti větru (a tudíž dobrých rozptylových podmínkách), mohou být způsobeny přemetáním vlečky vysokého bodového zdroje, případně resuspenzí částic z povrchu.
PG Ostrava Bartovice, SO 2 versus WS
Koncentrační růžice Graf v polárních souřadnicích, kde úhlová souřadnice odpovídá směru (sektoru směru) větru jako v případě běžné větrné růžice a poloměr odpovídá koncentraci znečišťující látky, případně některé statistice z této koncentrace vypočtené Výhodnou statistikou je například poměrný příspěvek k průměrné hodnotě, která ukazuje, jak ta či ona úroveň koncentrací přispívá k tvorbě průměrné hodnoty, naměřené na stanici Souřadnice směru pak ukazuje, které směrové sektory k celkovému průměru nejvíce přispívají a jakou úrovní koncentrace
KR Ostrava Bartovice PM1
Polární graf PM1 Lom 6-14
Polární graf PM1 Tušimice
Polární graf PM1 Droužkovice 6-14
Mapa polární grafy PM1 Tušimice Droužkovice
Mapa polární graf PM1 Lom
Lom, závislost PM1 na rychlosti větru, průměry v sektorech směru po 3 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 WD_ULOMA: <= 3 WD_ULOMA: (3;] WD_ULOMA: (;9] WD_ULOMA: (9;1] PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 WD_ULOMA: (1;15] WD_ULOMA: (15;1] WD_ULOMA: (1;21] WD_ULOMA: (21;2] 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 Průměr WD_ULOMA: (2;27] WD_ULOMA: (27;3] WV_ULOMA WD_ULOMA: (3;33] WD_ULOMA: > 33
Závislost koncentrace na rychlosti větru c ~ φq/u φ rozptylová funkce Q intenzita emise u rychlost větru Fugitivní emise Q ~ Ku 3, pak c ~φku 2 (Sørensen, 4, Mensink et al., 11)
Lom, závislost PM1 na rychlosti větru, průměry v sektorech směru PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 WD_ULOMA: <= 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 WD_ULOMA: (3;15] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 WD_ULOMA: > 15 WV_ULOMA Průměr
Lom zima PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: <= 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: (3;15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: > 15 WV_ULOMA Průměr
Lom jaro PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: <= 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: (3;15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: > 15 WV_ULOMA Průměr
Lom léto PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: <= 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: (3;15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: > 15 WV_ULOMA Průměr
Lom podzim PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: <= 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: (3;15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: > 15 WV_ULOMA Průměr
Lom léto podzim PM1_ULOMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: <= 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: (3;15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WD_ULOMA: > 15 WV_ULOMA Průměr
Lom měsíce month: 1 month: 2 month: 3 month: 4 PM1_ULOMA month: 8 month: 7 month: 6 month: 5 month: 9 month: 1 month: 11 month: 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 Průměr WD_ULOMA: <= 3 WD_ULOMA: (3;15] WV_ULOMA WD_ULOMA: > 15
Tušimice, závislost PM1 na rychlosti větru, průměry v sektorech směru 7 5 3 1 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 WD_UTUSA: <= 3 WD_UTUSA: (3;] WD_UTUSA: (;9] WD_UTUSA: (9;1] PM1_UTUSA 7 5 3 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 WD_UTUSA: (1;15] WD_UTUSA: (15;1] WD_UTUSA: (1;21] WD_UTUSA: (21;2] 7 5 3 1 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 Průměr WD_UTUSA: (2;27] WD_UTUSA: (27;3] WV_UTUSA WD_UTUSA: (3;33] WD_UTUSA: > 33
Tušimice, závislost PM1 na rychlosti větru, průměry v sektoru důl a mimo důl, léto PM1_UTUSA PM1_UTUSA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WV_UTUSA Průměr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WV_UTUSA Průměr
Tušimice, závislost PM1 na rychlosti větru, průměry v sektoru důl a mimo důl, zima PM1_UTUSA PM1_UTUSA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WV_UTUSA Průměr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 WV_UTUSA Průměr
Droužkovice, závislost PM1 na rychlosti větru, průměry v sektorech směru 7 5 3 1 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 WD_UDROA: <= 3 WD_UDROA: (3;] WD_UDROA: (;9] WD_UDROA: (9;1] PM1_UDROA 7 5 3 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 WD_UDROA: (1;15] WD_UDROA: (15;1] WD_UDROA: (1;21] WD_UDROA: (21;2] 7 5 3 1 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 Průměr WD_UDROA: (2;27] WD_UDROA: (27;3] WV_UDROA WD_UDROA: (3;33] WD_UDROA: > 33
Lom příspěvky k průměru PM1
Tušimice příspěvky k průměru PM1 6-14
Droužkovice příspěvky k průměru PM1, 6-14
Mapa příspěvky k průměru PM1 Lom
Mapa příspěvky k průměru PM1 Tušimice a Droužkovice
Lom příspěvky k průměru PM1 v sezónách roku
Tušimice příspěvky k průměru PM1 v sezónách roku
Droužkovice příspěvky k průměru PM1 v sezónách roku
Lom - suchý začátek roku 14 2 dominantní sektory: obec Lom Povrchový důl
Interpretace, závěry Stanice Lom výsledky analýzy ukazují na možné ovlivnění fugitivními emisemi ze sektoru 15, kde leží povrchový lom Koncentrace z ostatních sektorů nevykazují fugitivní charakter Stanice Tušimice fugitivní charakter vykazují koncentrace ze severního sektoru povrchový lom Stanice Droužkovice není vidět vliv fugitivních emisí Ideální pro vyhodnocení by byla data z lokalit, ležících bezprostředně u hranice lomu. Tím zajištěno, že na návětří měřicího bodu se nenalézá další zdroj, který by mohl skutečné emise z plochy lomu maskovat Možnost analyzovat rozdíly koncentrací závětří-návětří=příspěvek lomu