Rozptylová studie pro posouzení stávajícího imisního zatížení na území Jihomoravského kraje Zpracováno dle ust. 17 zákona č.86/2002 Sb., o ochraně ovzduší ve znění p.p. Zpracoval: Mgr. Jakub Bucek Autorizace č.: 4365/820/09KS na zpracování se podílela: Bc. Kateřina Gattermaierová Brno, duben 2011
Úvod V předložené závěrečné zprávě předkládáme popis zpracování generální rozptylové studie Jihomoravského kraje, stavu v emisích jednotlivých znečišťujících látek a jejich krátkodobém vývoji. Řešení zakázky bylo strukturováno do následujících etap: Datové vstupy a jejich zpracování - příprava emisních a dalších potřebných dat ke zdrojům REZZO 1, 2, 3 a 4, ostatní potřebná data k výpočtu emisních bilancí a k jejich prezentaci, údaje a podklady pro zpracování rozptylové studie a její výstupy.; Vypracování rozptylové studie pro tyto znečišťující látky: PM 2,5, SO 2, NO x, NO 2, PM 10, benzen, BaP; dále byl proveden výpočet sekundární prašnosti pro kvalitnější vyhodnocení imisního pozadí pro škodliviny PM 2,5 a PM 10. Vyhodnocení kvality ovzduší v grafické, tabelární i textové formě ve vztahu ke všem limitním imisním hodnotám stanoveným legislativou v ochraně ovzduší jak ve vztahu k ochraně zdraví lidí, tak k ochraně ekosystémů; vyhodnocení příspěvků jednotlivých skupin zdrojů ke koncentracím škodlivin; Výpočet předpokládaného vývoje v emisní situaci kraje pro období nejbližších let, které zahrne očekávaný vývoj v emisích ze stacionárních zdro jů znečištění a z dopravy; Výstupy do GIS JM kraje pro potřeby řízení kvality ovzduší a územního plánování; mapové výstupy ve formátech sjednaných s objednatelem. Dílem je rozptylová studie imisního zatížení zóny Jihomoravský kraj na základě dat z 2009 a předpoklad pro rok 2013 dle standardních metodik užívaných pro jejich zpracování, v souladu s platnou legislativou a metodikou Ministerstva životního prostředí ČR. - 3 -
2. Vstupní údaje 2.1. Kategorie dat Data, shromažďovaná za účelem sestavení emisní bilance a následně modelového vyhodnocení kvality ovzduší v podobě rozptylové studie Jihomoravského kraje, lze obecně rozdělit do následujících hlavních skupin: Převzatá (primární) data údaje spravované správci souvisejících informačních systémů, ať již systémů veřejné správy (ČHMÚ, ČSÚ), nebo ostatních systémů (např. zákaznické systémy distribučních společností, technické mapy apod.). Tato skupina dat se dále dle věcného obsahu a souvztažnosti ke zpracovávané problematice dělí na: Data pro výpočet bilancí např. provozní údaje zdrojů (výkon, spotřeba, emise), data obchodního charakteru od distribučních společností apod. obvykle v tabelárním (.xls) nebo databázovém (.dbf,.mdb,.txt) formátu Informace technického charakteru Mapové podklady např. členění území do správních celků, budovy, adresní body, silnice, železnice, trasování energetických rozvodných sítí, umístění energetických bodových prvků, apod. většinou ve formátech ESRI (.shp - státní správa),.dgn (distribuční společnosti) nebo mapových zákresech. Doplňkové informace ke geografickým vrstvám (bližší popis atributů) nebo ostatní údaje technického charakteru nemající přímou návaznost na územně vázané informace (tabulky, texty, obrazové přílohy) Ostatní informace Textové informace, konzultace, jednání např. záměry distribučních společností, výhledové plány rozvoje, priority řešení apod. Odvozená (pořízená) data jedná se o nesledované nebo chybějící údaje, které je možno získat buď výpočtem z primárních převzatých údajů za použití přepočítacích vztahů (fyzikální převody, normované faktory, koeficienty, účinnosti apod.) nebo modelově stanovit (odhadnout) na základě předem definovaných předpokladů a zjednodušení (např. spotřeba paliv v lokálních topeništích). V případě chybějících mapových podkladů sem patří jejich digitalizace. Podpůrné databáze registry, číselníky, tabulky přepočítacích koeficientů, faktorů atd. Provázáním s nadřazenými nebo souvisejícími informačními systémy, u kterých je zajištěna pravidelná aktualizace, bude v budoucnu usnadněna aktualizace bilanční části. Využití standardizovaných číselníků dovoluje převod výstupů popř. kategorizaci výstupů do typizované všeobecně užívané podoby a formy. Volitelné (měnitelné) přepočítací koeficienty umožňují zachytit změny limitních omezení (např. emisní faktory), popř. usnadňují zpracování citlivostních analýz či vyladění variantních scénářů rozvoje. - 4 -
2.2. Popis a způsob zpracování vstupních dat 2.3.1. Převzatá data Jedná se o data shromažďovaná (sběr) nebo spravovaná (zpracování, distribuce) centrální formou. Tato data jsou buď ve správě státních (nebo státem spravovaných) orgánů nebo jsou majetkem soukromých společností regionálního významu. Forma vlastnictví dat determinuje i úroveň jejich dostupnosti a rozsah jejich následného využití (zveřejňování, šíření, publikace atd.). Základní podmínkou pro zajištění aktualizace modelového řešení je detailní zmapování datových toků vstupů. Aby byla zachována kontinuita prací je třeba co nejpečlivěji ošetřit předávací podmínky s majoritními správci datových podkladů - smluvní zajištění vstupních podkladů v dlouhodobém horizontu. Většina správců má v současné době upraveno poskytování informací pro obdobné účely státní správy interními směrnicemi, jejichž obsah však z pohledu zpracovatele (popř. uživatele) nemusí odpovídat potřebám. Projednání a přijetí jakékoliv změny v takovýchto směrnicích je časově velmi náročnou akcí, kterou zpravidla není možno vměstnat do harmonogramu již probíhající studie. Proto je nutné definovat předávací podmínky dlouho v předstihu před samotnou plánovanou aktualizací. Samozřejmou součástí smluvních předávacích podmínek by měly být záruky přejímatele, týkající se ochrany a zabezpečení přebíraných dat před zneužitím (ochrana individuálních údajů, strategické informace obchodního charakteru atd.). Podmínkou smysluplného naplnění tohoto požadavku je však rozčlenění dat ze strany správce datových podkladů do následujících skupin: Data nepřístupná (utajovaná) chráněné, nezveřejnitelné detailní podklady z databází jednotlivých distributorů paliv a energií popř. další údaje (např. z ČSÚ), které slouží pouze zprostředkovaně k modelovým výpočtům a v originální podobě jsou poskytovány příslušným správcem dat za úplatu. Tyto podklady přebírá zhotovitel bilanční části studie se závazkem jejich absolutní ochrany (zakotvené a blíže definované ve smluvních předávacích podmínkách) tj. nesmí je (ani jejich část) v této detailní podobě bez přímého souhlasu správce datových podkladů předat třetím osobám. Zpracovatel je oprávněn použít detailní data pouze pro provedení normalizace (připojení na GIS, kategorizace, úpravy apod.) a kumulace do zveřejnitelné podoby (na územní celek, kategorii odběru, sektor spotřeby, oddíl OKEČ). Podle dalších individuálních podmínek správce datových podkladů jsou tato data buď dále spravována a archivována zpracovatelem bilanční části studie pro následné akce (aktualizace, citlivostní analýzy apod.), nebo jsou po zpracování zničena. Data omezeně přístupná odborníkům (pracovní data) data s možností cirkulace v rámci odborných skupin zpracovatelského kolektivu a sloužící i pro účely rozhodovacích procesů (např. intranetové řešení s odstupňovanými přístupovými právy). Data volně přístupná všem uživatelům výstupů informačního systému (tj. i konkurenci - např. v podobě internetové aplikace i zde s možností přístupových práv ale z hlediska např. komerčního využití výstupů rozděleno na informace zadarmo a informace poskytované za úplatu ) - 5 -
Majoritními správci dat, potřebných k sestavení emisní bilance Jihomoravského kraje jsou: Tabulka 1: Hlavní správci dat (zdroje dat) pro řešení GRS Jihomoravského kraje Správce dat Adresa Okruh spravovaných údajů (rámcově) Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) Český statistický úřad (ČSÚ) Krajský úřad Jihomoravského kraje Na Šabatce 17, 143 06 Praha 12 Na padesátém 81, 100 82 Praha 10 Strašnice Žerotínovo nám. 3/5 601 82 Brno Bodově sledované zdroje znečišťování ovzduší - kategorie REZZO 1, REZZO 2. Plošně sledované zdroje REZZO 3 (ZSJ), REZZO 4. Průměrné kvalitativní znaky tuhých paliv. Výsledky sčítání lidu, domů a bytů k 1.3.2001 v Jihomoravském kraji - Trvale bydlící osoby, trvale obydlené domy a byty (v členění na ZSJ) Mapové podklady pro zakreslení sledovaných entit, datové podklady o evidovaných zvláště velkých, velkých a středních zdrojích z poplatkové agendy Ředitelství silnic a dálnic ČR Čerčanská 12, 140 00 Praha 4 Údaje ze sčítání intenzity dopravy - 6 -
2.3.2. Bilanční údaje (alfanumerická data) Pro sestavení emisní bilance Jihomoravského kraje byly využity následující vstupy: REZZO 1 - databáze zvláště velkých a velkých zdrojů znečišťování ovzduší, Jihomoravský kraj, ČHMÚ pracoviště Praha, stav 2008/9 REZZO 2 - databáze středních zdrojů znečišťování ovzduší, Jihomoravský kraj, ČHMÚ, pracoviště Milevsko, stav 2008/9 Tabulky ze SLBD 2001, Jihomoravský kraj, ČSÚ, Krajský úřad Jihomoravského kraje Průměrné kvalitativní znaky spalovaných tuhých paliv v jednotlivých sférách spotřeby v Jihomoravském kraji, TEKO Praha, stav 2009 2.3.3. Geodata (mapové podklady) Geodata jednak doplňují informaci o rozložení emisní zátěže daného územního celku sledovanými škodlivinami (např. lokalizace bodově sledovaných zdrojů REZZO), jednak umožňují přehlednější vizualizaci bilančních údajů jejich přímým promítnutím do řešeného území (např. prezentační bilanční výstupy v členění dle správních celků, výsledky modelování koncentrací sledovaných škodlivin ve formě imisních map apod.). Geodata dále významně rozšiřují škálu analytických operací s daty usnadňují vzájemné konfrontace dat v konkrétním území, selekci dat jak z hlediska jejich atributů, tak z hlediska územních souvztažností atd. Vzhledem ke zvolenému způsobu jejich zpracování (dynamické propojení mapové složky v GIS s číselnými atributy v datovém skladu) je zaručena i jejich parciálně automatizovaná aktualizace současně s aktualizací alfanumerické části bilančních dat. Geografický informační systém (GIS) se tak stává jednotícím prostředím, ve kterém se ve formě geodat mohou setkávat výsledky z nejrůznějších výstupů (územní plánování, infrastruktura, chráněná území, životní prostředí, energetika atd.) a kde mohou být sledovány a vyhodnocovány vzájemné vazby či prolínání jinak obtížně porovnatelných entit. Mapové podklady (vrstvy GIS) obsahují následující údaje a informace: Hranice územních jednotek v řešeném území hranice Jihomoravského kraje (NUTS3), hranice obcí s rozšířenou působností (ORP3), hranice katastrálních území (KU), hranice obcí (ZUJ) a hranice základních sídelních jednotek (ZSJ), rok 2010 Trasování komunikací (pozemní komunikace v členění dle druhu - třídy, drážní komunikace, cesty, mosty atd.) Adresní body využití pro digitalizaci lokalizace bodově sledovaných zdrojů REZZO Výškopis vrstevnice DMU25, digitální model terénu Rastrové mapy podkladové mapy pro projekci bodově sledovaných veličin Referenční body síť referenčních bodů, ve kterých jsou vypočteny charakteristiky znečištění ovzduší pro sledované znečišťující látky - 7 -
Velké bodové zdroje znečišťování ovzduší vrstva zvláště velkých a velkých zdrojů kategorie REZZO 1, ČHMÚ, stav dle databáze REZZO z roku 2008/9 Střední bodové zdroje znečišťování ovzduší vrstva významných středních zdrojů kategorie REZZO 2, ČHMÚ, stav dle databáze REZZO z roku 2008/9 Plošné zdroje znečišťování ovzduší vrstva méně významných středních zdrojů kategorie REZZO 2 v součtu za jednotlivé ÚTJ, vrstva neevidovaných malých stacionárních zdrojů REZZO 3 v součtu za obce, modelově vypočteno z dat SLBD 2001, ČHMÚ, stav roku 2009 Data geografického charakteru v rozsahu týkajícím se zpracování GRS jsou uložena v prostředí ArcGIS Desktop v.9.x v modulu ArcMap (mapové výstupy v projektech.mxd Esri ArcMap Document). V souladu se zadáním jsou geografická data v projektu uložena ve formátu ESRI shapefile (.SHP). V atributových tabulkách geografických dat nově vytvořených vrstev byly ponechány jen informace vztahující se k polohopisným údajům sledované entity (výměry, souřadnice), popř. údaje nutné pro základní popis (Labels) prvku (např. název obce) a slinkování s doplňkovými údaji v alfanumerické části projektu ( cizí klíč např. identifikátor zdroje apod. - Joins). Doplňkové atributové informace k jednotlivým geovrstvám jsou uloženy v Accesové databázi (.MDB). Z geodat byly dále vytvořeny vrstvy (.LYR), které obsahují nastavení vrstev v mapových projektech (.MXD) souřadný systém, popis legendy, popis a nastavení formátu atributů vrstvy, navázání (join) geografických informací na doplňkové atributy v alfanumerické databázi (tabulky datového skladu v MS Access) apod. Z věcně příbuzných vrstev byly dále vytvořeny skupiny (Group Layers), které usnadní tvorbu samotných mapových výstupů. S ohledem na přenositelnost celého projektu byl při zpracování vrstev (.LYR) a samotných mapových projektů (.MXD) kladen důraz na relativní adresaci ke zdrojovým geografickým datům. 2.3.4. Odvozená data Na základě upravených a opravených převzatých dat byl navržen model výpočtu nesledovaných, chybějících a odvozených údajů, vč. tvorby a způsobu využití přepočítacích koeficientů za účelem sestavení bilancí výchozího roku. Jedná se o nesledované nebo chybějící údaje, které byly získány buď výpočtem z primárních převzatých údajů za použití přepočítacích vztahů (fyzikální převody, normované faktory, koeficienty, účinnosti apod.) nebo stanoveny modelově na základě předem definovaných předpokladů a zjednodušení. Modelový výpočet spotřeby paliva (a následně emisí sledovaných škodlivin) byl použit především pro stanovení spotřeby paliv v lokálních topeništích. Datovými podklady pro výpočet byly statistické údaje z ČSÚ z roku 2001 (ze sčítání lidu, bytů a domů), které byly aktualizovány a verifikovány z podkladů plynárenských společností na skutečnou úroveň stavu skladby paliv v hodnoceném roce (2009). Ve spotřebě paliva a emisích byly zohledněny kvalitativní znaky spalovaných tuhých paliv na řešeném území (podklady TEKO Praha). Výsledky jsou agregovány za území jednotlivých obcí. - 8 -
Pro stanovení spotřeby byly využity následující údaje: Počet trvale obydlených bytů v rodinných domech, bytových domech a ostatních budovách. Počet bytů obydlených přechodně, počet bytů sloužících k rekreačním účelům a počet bytů v rekonstrukci. Průměrná výměra trvale obydlených bytů v členění na byty v rodinných domcích a byty v bytových domech a ostatních budovách Počet bytů v členění dle způsobu vytápění (ústřední, etážové, kamna) Počet bytů v členění dle energie použité k vytápění (uhlí, dřevo, elektřina, plyn) Skladba spotřeby tuhých paliv v lokalitě (% zastoupení jednotlivých druhů tuhých paliv) Průměrné kvalitativní znaky tuhých paliv (výhřevnost, popelnatost, sirnatost) Uvažovaná potřeba tepla na 1 m 2 vytápěné plochy v členění na rodinné domky a bytové domy Celková účinnost pro daný způsob spalování paliv (přepočet potřeby tepla na spotřebu paliva) Počet odběratelů z podkladů plynárenských společností členění dle pásem odběru Pro výpočet emisí u lokálních topenišť s tuhými palivy byly použity kvalitativní znaky průměrného hypotetického tuhého paliva spalovaného v Jihomoravském kraji v roce 2009, které byly stanoveny na základě údajů z materiálů ČHMÚ, zpracovaných pro účely emisních bilancí v TEKO Praha: Tabulka 2: Průměrné kvalitativní znaky tuhých paliv, spalovaných v REZZO 3, Jihomoravský kraj, 2009 Druh paliva Výhřevnost paliva Q r i Obsah vody v původním palivu W r t Obsah popelovin v bezvodém stavu A d Obsah síry v bezvodém stavu S d t Obsah popelovin v původním palivu A p Obsah síry v původním palivu S p % z celkové spotřeby v GJ [MJ/kg] [%] [%] [%] [%] [%] [%] Koks 27,319 9,171 9,165 0,476 8,325 0,433 6,39% Černé uhlí tříděné 31,920 3,900 4,400 0,410 4,228 0,394 7,13% Hnědé uhlí tříděné 17,747 30,100 9,729 1,107 6,800 0,774 81,59% Brikety hnědouhelné 23,808 11,460 8,790 0,512 7,783 0,453 4,90% Celkem 19,011 27,328 9,441 1,027 6,861 0,746 100,00% - 9 -
Průměrné tuhé palivo vykazuje následující kvalitativní znaky: Q i = 19,011 MJ/kg, A P = 6,861, S p = 0,746 Emisní faktor pro výpočet roční emise NO x byl stanoven jako hmotnostní vážený součin jednotlivých druhů tuhých paliv a činí 2,870. 2.3.5. Výpočet emisních bilancí Sestavení emisí bilance sledovaných znečišťujících látek záviselo na kategorii zdroje znečišťování ovzduší. Emise základních znečišťujících látek u bodově sledovaných zdrojů (velké a střední zdroje REZZO 1 a REZZO 2) byly ve výchozím roce převzaty ve výši evidované a ověřené ČHMÚ v databázích REZZO. Tyto údaje byly dále verifikované a popř. doplněné z poplatkové agendy, poskytnuté KÚ Jihomoravského kraje, a v případě největších zdrojů i dotazníkovou formou přímo s provozovateli zdrojů. Výpočet emisí ostatních sledovaných znečišťujících látek a emisí z ostatních neevidovaných malých zdrojů znečišťování ovzduší byl proveden ze spotřeby paliva, druhu paliva, příslušných emisních faktorů, jakostních parametrů paliv, typu roštu, účinnosti odlučovacího zařízení a výkonu kotle popř. druhu technologické výroby. Emisní faktory základních škodlivin (polétavý prach, SO 2, NO x, CO, C x H y ) byly převzaty z Přílohy č.2 k vyhlášce č. 205/2009 Sb. Emisní faktory. Pro ostatní sledované škodliviny byly použity vztahy (vzorce) a emisní faktory dodané pro výpočet z ČHMÚ. U tuhých paliv byly pro výpočet použity jakostní parametry ze zprávy TEKO Praha - průměrné parametry (vážené průměry znaků jakosti). Vypočtené (resp. převzaté) emise jsou u bodově sledovaných zdrojů součástí podrobných databází. U plošně sledovaných zdrojů (méně významné střední stacionární zdroje REZZO 2, neevidované malé stacionární zdroje REZZO 3) byly emise kumulovány za území jednotlivých obcí (ZÚJ) v zájmovém území Jihomoravského kraje. 2.3.6. Podpůrné databáze Jejich obsahem jsou především číselníky, dekódující příslušné položky v převzatých datech (REZZO), dále pak přepočítací koeficienty a faktory, umožňující úpravu vstupů do podoby potřebné ve výstupních bilancích nebo z disponibilních podkladů odvozujících nesledované či chybějící hodnoty (emisní faktory, měrné hodnoty apod.), a kategorizační číselníky a převodníky, zajišťující součet vstupních dat do požadované strukturalizované podoby (kategorizace zdrojů pro bilanční výstupy apod.): Číselníky k databázím REZZO 1 a REZZO 2 (druhů topenišť, roštů, paliv, výroby, kódů znečišťujících látek, měrných jednotek apod.) Emisní faktory základních škodlivin (polétavý prach, SO 2, NO x, CO, C x H y ) - Příloha č.2 k vyhlášce č. 205/2009 Sb. Emisní faktory Emisní faktory pro ostatní sledované škodliviny (PM 10, PM 2,5, BaP, Benzen), ČHMÚ - 10 -
Číselníky umožňující strukturování (kategorizaci) kumulovaných bilančních výstupů v souladu s potřebami uživatele Měrné hodnoty potřeby energie pro modelový výpočet spotřeby paliv v lokálních topeništích Schematické znázornění datových toků a provázanost dat ukazuje následující obrázek: Obrázek 1: Modelový výpočet emisní bilance 2.4. Vyhodnocení datových podkladů 2.4.1. Kategorizace REZZO Zdroje, emitující do ovzduší znečišťující látky, jsou celostátně sledovány v rámci tzv. Registru emisí zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). Podle zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší se zdroje znečišťování člení na zdroje mobilní a stacionární. Zdroje stacionární jsou dále členěny podle míry vlivu na kvalitu ovzduší (zvláště velké, velké, střední a malé zdroje) a podle technického a technologického uspořádání (spalovací zdroje, spalovny odpadů a ostatní zdroje). Spalovací zdroje se zařazují do kategorie podle tepelného příkonu nebo výkonu. Stacionární zdroje jsou zahrnuty v dílčích souborech REZZO 1-3, mobilní zdroje jsou začleněny v dílčím souboru REZZO 4. - 11 -
Správou databáze REZZO za celou Českou republiku je pověřen Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ). Jednotlivé dílčí databáze REZZO 1-4, které slouží k archivaci a prezentaci údajů o stacionárních a mobilních zdrojích znečišťování ovzduší, tvoří součást Informačního systému kvality ovzduší (ISKO) provozovaného rovněž ČHMÚ jako jeden ze základních článků soustavy nástrojů pro sledování a hodnocení kvality ovzduší ČR. Výchozím podkladem pro emisní bilanci velkých zdrojů jsou údaje ze Souhrnné provozní evidence velkých zdrojů znečišťování za rok 2009, ověřované Českou inspekcí životního prostředí (ČIŽP) a KÚ Jihomoravského kraje. Aktualizace databáze REZZO 1, tj. dalších technických údajů o zdrojích a jejich provozu (údaje o kotlích, palivu, technologiích a odlučovačích) byla provedena z formulářů předložených provozovateli zdrojů jako souhrnné vyhodnocení údajů provozní evidence. Aktualizace údajů o emisích středních zdrojů je prováděna z údajů Souhrnné provozní evidence středních zdrojů znečišťování, ověřovaných příslušnými referáty ŽP úřadů obcí s rozšířenou působností. Emisní bilanci středních zdrojů za celou ČR a verifikaci údajů provádí z podkladů poplatkových agend obcí s rozšířenou působností ČHMÚ - oddělení emisí a zdrojů, pracoviště Milevsko. Pro celostátní emisní bilance malých zdrojů je využíván model aktualizace údajů ze Sčítání lidu, domů a bytů, provedeného ČSÚ v roce 2001, jehož výstupem jsou údaje o spotřebě základních druhů fosilních paliv spalovaných v domácnostech. Poprvé byly do SLDB zahrnuty také údaje o počtech bytů, používajících jako převažující palivo dřevo. Tyto údaje jsou průběžně aktualizovány ve spolupráci s regionálními dodavateli paliv a energií (plynárenské a.s., energetické a.s., teplárenské podniky). Konečným produktem modelu jsou údaje o emisích znečišťujících látek z domácích topenišť (REZZO 3) na úrovni jednotlivých obcí. Celková emisní bilance malých zdrojů nezahrnuje údaje o emisích z drobných provozoven zpoplatňovaných obecními a městskými úřady. Vykazování emisí uhlovodíků (C x H y ) je od r. 2002 nahrazeno vykazováním emisí těkavých organických látek (VOC). Emisní bilance VOC však není prováděna pouze z podkladů REZZO 1 4, ale zahrnuje také bilanci emisí z používání rozpouštědel a nátěrových hmot u zdrojů, které nejsou v REZZO sledovány (venkovní použití, spotřeba v domácnostech, apod.). - 12 -
Tabulka 3. Druh zdroje Typ souboru Obsahuje Charakter zdroje Způsob evidence Zvláště velké spalovací zdroje o jmenovitém tepelném příkonu 50 MW a vyšším bez přihlédnutí ke jmenovitému tepelnému výkonu. Zvláště velké stacionární zdroje znečišťování Velké stacionární zdroje znečišťování REZZO 1 Spalovny nebezpečného odpadu, jejichž jmenovitá provozní kapacita množství odstraňovaného odpadu je větší než 10 tun za den, spalovny komunálního odpadu, pokud jejich jmenovitá provozní kapacita množství odstraňovaného odpadu je větší než 3 tuny za hodinu a jiné spalovny pokud jejich jmenovitá provozní kapacita množství odstraňovaného odpadu je větší než 50 tun za den. Velké spalovací zdroje o jmenovitém tepelném výkonu vyšším než 5 MW do 50 MW. Spalovny odpadů nepatřící do kategorie zvláště velkých zdrojů. bodové zdroje zdroje jednotlivě sledované Střední stacionární zdroje znečišťování REZZO 2 Střední spalovací zdroje o jmenovitém tepelném výkonu od 0,2 MW do 5 MW. Zařízení závažných technologických procesů, uhelné lomy a plochy s možností hoření, zapaření nebo úletu znečišťujících látek. Malé spalovací zdroje o jmenovitém tepelném výkonu nižším než 0,2 MW. Malé stacionární zdroje znečišťování REZZO 3 Zařízení technologických procesů nespadajících do kategorie zvláště velkých, velkých a středních zdrojů, plochy, na kterých jsou prováděny práce, které mohou způsobovat znečišťování ovzduší, skládky paliv, surovin, produktů a odpadů a zachycených exhalátů a jiné stavby, zařízení a činnosti, výrazně znečišťující ovzduší plošné zdroje zdroje hromadně sledované - 13 -
Dopravní prostředky, kterými jsou silniční vozidla, drážní vozidla a stroje, letadla a plavidla. Mobilní zdroje REZZO 4 Nesilniční mobilní zdroje, kterými jsou kompresory, přemístitelné stavební stroje a zařízení, buldozery, vysokozdvižné vozíky, pojízdné zdvihací plošiny, zemědělské a lesnické stroje, zařízení na údržbu silnic, sněžné pluhy, sněžné skútry a jiná obdobná zařízení. liniové zdroje Přenosná nářadí vybavená spalovacím motorem, např. motorové sekačky a pily, sbíječky a jiné obdobné výrobky. - 14 -
TS91/92 TS92/93 TS93/94 TS94/95 TS95/96 TS96/97 TS97/98 TS98/99 TS99/00 TS00/01 TS01/02 TS02/03 TS03/04 TS04/05 TS05/06 TS06/07 TS07/08 TS08/09 Teplota [ o C] Generální rozptylová studie Jihomoravského kraje 2.4.2. Podklady REZZO 1 Databázi zvláště velkých a velkých zdrojů znečišťování ovzduší spravuje ČHMÚ Praha - úsek ochrany čistoty ovzduší, oddělení emisí a zdrojů. Výchozím podkladem pro údaje o zvláště velkých a velkých zdrojích byly údaje Souhrnné provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší, ověřované Českou inspekcí životního prostředí (ČIŽP), ve stavu k roku 2008 a 2009. Výsledná databáze zdrojů REZZO 1 je na ČHMÚ k dispozici ve formě relační databáze typu.dbf ve struktuře typizované sestavy E 333 v členění na jednotlivé komíny (průduchy). Následující obrázky dokumentují vývoj středních teplot v rámci topné sezóny a vývoj počtu denostupňů v posledních letech. Obrázek 2: Střední teplota topných sezón ČR, topná sezóna 1991/1992-2008/2009 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-15 -
Denostupně D21 Generální rozptylová studie Jihomoravského kraje Obrázek 3: Denostupně D21 za topná období 2001-2009 5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 V řešeném území bylo ve výchozím roce 2009 lokalizováno 10 zvláště velkých zdrojů (LCP) a 285 velkých zdrojů REZZO 1, které emitují škodliviny prostřednictvím 1 357 průduchů (komínů). Emise z těchto zdrojů jsou obsahem vykazovaných emisních bilancí. Pokud budeme vycházet ze seznamu LCP v JMK - http://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/narizeni-c- 372-2007-sb-o-narodnim-programu-snizovani-emisi-ze-stavajicich-zvlaste-velkych-spalovacich-zdroju tak máme jen Energzet, Moravskoslezské cukrovary Hrušovany a Tepl.Brno sever, špitálka. Obrázek 4: Mapa umístění bodových zdrojů REZZO 1, členěno dle výše roční emise NO x (t/r), stav 2009-16 -
Emise základních škodlivin [t/r] Generální rozptylová studie Jihomoravského kraje Následující obrázek ilustruje vývoj emisí u zvláště velkých a velkých zdrojů mezi roky 2005, 2006 a 2009. Obrázek 5: Porovnání emisí základních škodlivin ze zdrojů REZZO 1, 2005, 2006 a 2009 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 rok 2005 rok 2006 rok 2009 Tuhé látky SO2 NOx CO VOC NH3 Na nárůstu celkových emisí NO x v roce 2009 oproti roku 2005 má největší vliv zdroj Cementárna Mokrá, kde emise NO x vyrostly o 398,109 t/r (Index 2009/2005 = 158 %). Stejný zdroj zapříčinil i výrazný nárůst emisí CO o cca 1529,4 t/r (Index 2009/2005 = 315 %). Pokles produkce emisí VOC ve sledovaných letech 2005-2009 byl zaznamenán nejvyšší u zdroje Gumotex, akciová společnost - výroba pryže, kde došlo od roku 2005 do 2009 k poklesu o 477,825 tun (Index 2009/2005 = 20 %). - 17 -
Obrázek 6: Mapa umístění bodových zdrojů REZZO 1, vstupujících do modelového hodnocení kvality ovzduší, stav 2008/2009-18 -
Emise [t/r] Generální rozptylová studie Jihomoravského kraje 2.4.5. Podklady REZZO 2 Emisní bilanci středních zdrojů a verifikaci údajů provádí z podkladů poplatkových agend ČHMÚ - oddělení emisí a zdrojů, pracoviště Milevsko. Výchozím podkladem pro údaje o emisích středních zdrojů byly údaje Souhrnné provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší, ověřované příslušnými referáty ŽP úřadů obcí s rozšířenou působností. V řešeném území bylo v roce 2009 evidováno 3 982 středních zdrojů REZZO 2, z toho 2 293 spalovacích procesů a 1 689 technologií. Pro účely modelového hodnocení kvality ovzduší (rozptylové studie) byly z této kategorie zdrojů vybrány zdroje s významnými emisemi sledovaných škodlivin, které do modelu vstupují jako bodové. Ostatní, méně významné střední stacionární zdroje znečišťování ovzduší, pak byly zahrnuty do plošných zdrojů a do modelového hodnocení kvality ovzduší vstupují v podobě součtových údajů (hypotetických zdrojů) za území ÚTJ (územně technická jednotky) Z celkového počtu 3 982 středních zdrojů REZZO 2 bylo jako bodové vybráno 108 zdrojů. Podíl emisí základních škodlivin bodových zdrojů na celkových emisích v této kategorii zdrojů ukazují následující grafy: Obrázek 7: Emise základních škodlivin z REZZO 2, Jihomoravský kraj, 2009 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Plošné zdroje REZZO 2 Bodové zdroje REZZO 2 PM10 SO2 NOx CO VOC - 19 -
Obrázek 8: Procentuální vyjádření podílu významných středních bodových zdrojů REZZO 2 na celkových emisích z REZZO 2, Jihomoravský kraj, 2009 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Plošné zdroje REZZO 2 Bodové zdroje REZZO 2 PM10 SO2 NOx CO VOC Počet zdrojů - 20 -
Obrázek 9: Mapa umístění významných bodových zdrojů REZZO 2, členěno dle výše roční emise SO 2 (t/r), stav 2009 Obrázek 10: Mapa rozmístění méně významných plošných zdrojů REZZO 2, členěno dle výše roční emise SO 2 (t/r), ÚTJ, stav 2009 Po výběru emisně významných bodově sledovaných středních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší REZZO 2 byly emise zbylých, méně významných, 3 874 zdrojů sečteny za území ÚTJ (902 ÚTJ). - 21 -
Výsledkem je vrstva, tvořená 489-ti plošnými zdroji, obsahujícími kumulované údaje méně významných středních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší REZZO 2. Obrázek 11: Mapa umístění bodových a plošných zdrojů REZZO 2, vstupujících do modelového hodnocení kvality ovzduší, stav 2008/2009-22 -
2.4.5. Podklady REZZO 3 Datovými podklady pro výpočet emisí z neevidovaných malých stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší REZZO 3 spalovacích procesů byly emise REZZO 3 vypočtené v ČHMÚ ze statistických údajů ze sčítání lidu bytů a domů ČSÚ z roku 2001, které byly aktualizovány a verifikovány z podkladů plynárenských společností na úroveň stavu skladby paliv v topné sezóně 2008/9. Ve vypočtených emisích jsou zohledněny kvalitativní znaky spalovaných tuhých paliv na území Jihomoravského kraje (podklady TEKO Praha). Výsledky jsou agregovány za území jednotlivých obcí u statutárního města Brna za území urbanistických obvodů (671 obcí + 278 UO města Brna = 949 plošných REZZO 3). V případě emisí VOC a benzenu z používání rozpouštědel a nátěrových hmot u zdrojů, které nejsou v evidenčních databázích REZZO sledovány (venkovní použití, spotřeba v domácnostech, apod.). tj. v malých plošných zdrojích REZZO 3, byly podkladem odborné odhady ČHMÚ z celostátní bilance, rozpočtené v poměru počtu obyvatel na jednotlivé obce (+ ZÚJ Brna). Obrázek 12: Mapa rozmístění malých plošných zdrojů REZZO 3 - použití rozpouštědel a nátěrových hmot, členěno dle výše roční emise VOC (t/r), území obcí - u města Brna ZÚJ, stav 2009-23 -
Obrázek 13: Mapa rozmístění malých plošných zdrojů REZZO 3 - spalovací procesy, členěno dle výše roční emise SO (t/r), území obcí - u města Brna ZÚJ, stav 2009 Obrázek 14: Spotřeba paliv v malých plošných zdrojích REZZO3 - spalovací procesy, členěno dle druhu paliva (GJ/r), území obcí - u města Brna ZÚJ, stav 2009-24 -
2.4.6. Podklady za novou zástavbu na rozvojových plochách Podkladem pro zpracování emisní bilance přepokládané nové výstavby na rozvojových plochách do roku 2013 byly údaje z Územního plánu města Brna (podrobně viz. www.brno.cz). Z komplexního návrhu urbanistické koncepce byla vybrána vrstva návrhu funkčního využití území. Z této pak byly vyfiltrovány pouze plochy zastavitelného území, na kterých se předpokládá vlivem zástavby nárůst potřeb energie: BC plochy bydlení - plochy čistého bydlení BO plochy bydlení - plochy všeobecného bydlení BP plochy bydlení - plochy předměstského bydlení N ostatní zvláštní plochy OA plochy pro veřejnou vybavenost armáda OB plochy pro veřejnou vybavenost policie OH plochy pro veřejnou vybavenost hasiči OK plochy pro veřejnou vybavenost - kultura OP plochy pro veřejnou vybavenost - sociální péče OS plochy pro veřejnou vybavenost - školství OV plochy pro veřejnou vybavenost - veřejná správa OZ plochy pro veřejnou vybavenost - zdravotnictví PP plochy pracovních aktivit - plochy pro průmysl PV plochy pracovních aktivit - plochy pro výrobu R zvláštní plochy pro rekreaci SJ smíšené plochy jádrové tj. smíšené plochy centrálního charakteru SO smíšené plochy - smíšené plochy obchodu a služeb SV smíšené plochy - smíšené plochy výroby a služeb - 25 -
Tabulka 4: Celková výměra rozvojových ploch v členění dle návrhu funkčního využití (odečteno z GIS) Kód Popis funkce Popis typ Plocha [m 2 ] funkčního využití BC plochy bydlení plochy čistého bydlení 4 076 221 BO plochy bydlení plochy všeobecného bydlení 1 901 493 BP plochy bydlení plochy předměstského bydlení 533 740 N ostatní zvláštní plochy ostatní zvláštní plochy 871 393 OA plochy pro veřejnou vybavenost armáda 123 410 OB plochy pro veřejnou vybavenost policie 63 177 OH plochy pro veřejnou vybavenost hasiči 16 669 OK plochy pro veřejnou vybavenost kultura 39 035 OP plochy pro veřejnou vybavenost sociální péče 64 085 OS plochy pro veřejnou vybavenost školství 452 325 OV plochy pro veřejnou vybavenost veřejná správa 149 101 OZ plochy pro veřejnou vybavenost zdravotnictví 210 128 PP plochy pracovních aktivit plochy pro průmysl 2 778 684 PV plochy pracovních aktivit plochy pro výrobu 1 167 504 R zvláštní plochy pro rekreaci zvláštní plochy pro rekreaci 1 331 943 SJ smíšené plochy jádrové tj. smíšené plochy 715 436 centrálního charakteru SO smíšené plochy smíšené plochy obchodu a služeb 2 396 796 SV smíšené plochy smíšené plochy výroby a služeb 2 602 226 Rozvojové plochy celkem 19 493 368 Uvažovaný nárůst nároků na spotřebu paliv a energie na rozvojových plochách v horizontu roku 2013 byl vypočten z předpokladu, že do této doby se zastaví 25 % ploch. Do výpočtu potřeby energie byl zahrnut index podlažní plochy (IPP míra stavebního využití), který je v Územním plánu statutárního města Brna určen individuálně pro návrhové plochy bydlení, smíšené a pracovních příležitostí, vždy jako maximální přípustný počet m 2 hrubé podlažní plochy na 1 m 2 základní funkční plochy. Spotřeba energie byla v bytových objektech vypočtena s využitím požadavků vyhlášky č.148/2007 Sb. o energetické náročnosti budov, která stanovuje požadované hodnoty měrného ukazatele e a (měrné spotřeby energie v kwh/m 2.rok). Energetická náročnost budovy se stanovuje výpočtem celkové roční dodané energie v GJ potřebné na vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravu teplé vody a osvětlení při jejím standardizovaném užívání. Tabulka 5: Tabulka tříd energetické náročnosti budov dle vyhlášky č. 148/2007 Sb. (měrná spotřeba energie kwh/m 2.rok) Zdroj: vyhláška MPO č.148/2007 Sb.k zákonu č. 406/2000 Sb. Druh budovy A B C D Rodinný dům < 51 51 97 98-142 143 191 Bytový dům < 43 43 82 83 120 121 162 Hotel a restaurace < 102 102 200 201 294 295 389 Administrativní < 62 62 123 124 179 180 236 Nemocnice < 109 109 210 211 310 311 415 Vzdělávací zařízení < 47 47 89 90 130 131 174 Sportovní zařízení < 53 53 102 103-145 146 194 Obchodní budova < 67 67-121 122-183 184-241 - 26 -
Byl proveden návrh krytí potřeb energie jednotlivých rozvojových ploch palivy a energií - zemním plynem nebo teplem z CZT na vytápění, elektřinou. Návrh ploch pro připojení na CZT byl projednán s Teplárnami Brno, a.s. Obrázek 15: Ukázka návrhu krytí rozvojových ploch energií a palivy pro vytápění a ohřev TV (teplem z CZT červené plochy, zemním plynem žluté plochy) - 27 -
Obrázek 16: Mapa umístění plošných zdrojů REZZO 3 + nové zástavby na RP, vstupujících do modelového hodnocení kvality ovzduší, stav 2009-28 -
2.4.6. Podklady REZZO 4 Do modelového hodnocení kvality ovzduší Jihomoravského kraje byla zahrnuta výhledová komunikační síť dle koncepční varianty Optimální, zahrnuté v 2. Návrhu Zásad územního rozvoje Jihomoravského kraje, která obsahuje všechny zásadní změny, mající vliv na zatížení komunikační sítě (návrh ZUR JMK). Intenzity dopravy pro rok 2013 na území města Brna byly stanoveny dle prognóz BKOM, a.s. a ŘSD ČR a doplněny o prognózovaný nárůst intenzit dopravy dle koeficientů a odhadu CDV Brno. Obrázek 17: Mapa intenzity individuální OSOBNÍ dopravy, výhled 2013 (vstupní údaje pro výpočet emisí z REZZO 4) - 29 -
Obrázek 18: Mapa intenzity NÁKLADNÍ dopravy, výhled 2013 (vstupní údaje pro výpočet emisí z REZZO 4) 2.5. Dopravní model Dopravní model je nástroj určený pro dopravní plánování. Jeho hlavním úkolem je poskytnout co nejpřesnější podklady určené pro rozhodovací procesy v dopravě tedy zejména k otázkám kde a kdy realizovat vylepšení stávajícího dopravního systému, aby bylo možné dosáhnout požadovaných cílů co nejefektivnějším způsobem. Základním předpokladem pro takový model je existence úzké pevné vazby mezi prostorovým rozmístěním lidských aktivit v území a poptávkou po dopravě. Tato vazba je kvantifikována pomocí matematických modelů kalibrovaných na data získaná pomocí terénních šetření, ať už na straně faktorů socioekonomických, tak i na straně informací o dopravním systému řešeného území. V konceptu dopravního modelu jsou všechny procesy ovlivňující poptávku po dopravě reprezentovány pomocí soustavy matematických funkcí, které představují zobecněné vyjádření reality. V rámci matematického konceptu dopravního modelu lze rozlišit tři základní samostatné vrstvy, jež se však v reálném prostředí navzájem významně ovlivňují : Model využití území představuje prostorovou strukturu města vyjádřenou pomocí zonace řešeného území do jednotek nejnižší hierarchické úrovně, které jsou následně seskupovány do dopravních zón, jež reprezentují části území - 30 -
homogenní v kontextu poptávky po dopravě. Klasifikace jednotek nejnižší hierarchické úrovně je založena na hodnocení využití krajiny z pohledu funkčního a urbanistického. Dopravní význam každé dopravní zóny je charakterizován dopravní produkcí a dopravní atraktivitou, jejichž hodnoty jsou fun kcí souboru proměnných popisujících ekonomické a sociální aktivity v dané zóně. Model prostorových interakcí vyjadřuje vzájemné prostorové vazby mezi jednotlivými dopravními zónami ve vazbě na tok dopravy v řešeném území jako funkce produkcí a atraktivit (tedy poptávky po dopravě) a dopravní infrastruktury (nabídka dopravy). Toky mezi jednotlivými zónami symbolizuje matice přepravních vztahů, která může být dále disagregována na základě účelu přepravy, druhu použité dopravy a časových variací v průběhu dne. Model dopravní sítě řeší přiřazení toků dopravy na danou dopravní síť, která je často tvořena navíc více subsystémy představujícími jednotlivé druhy dopravy (individuální doprava vs. hromadná doprava). Výsledkem je předpokládaná dopravní intenzita na každé jednotlivé komponentě dopravní sítě. Jednotlivé vrstvy modelu jsou provázány formou sdílení informací například produkce a atraktivity jednotlivých zón jsou vstupem pro model prostorových interakcí. Jeho výstupem je matice přepravních vztahů, která je zase klíčovým vstupem pro model dopravní sítě. Přesnost výsledků každého modelu je daná dostupností a přesností vstupních údajů a dostatkem dopravních dat z reálného provozu pro kalibraci modelu. Nikdy nelze považovat výsledky z modelu za přesnější, než jsou data využitá pro jeho sestavení a kalibraci. Využití matematického modelování v dopravě vychází ze základů, které byly položeny v druhé polovině padesátých letech minulého století v USA (např. CATS, 1959). Pro rovnovážné zatěžování, které je používáno pro stanovení modelových dopravních intenzit, platí pro každou dvojici zón (neboli pár zdroj cíl, angl. OD pair ) několik předpokladů (Mekky, 2001): každý účastník dopravy se snaží minimalizovat svůj cestovní čas jestliže se v průběhu cesty objeví časově kratší cesta, účastník ji použije, rovnováha v systému nastane, nemůže-li si již žádný účastník zlepšit cestovní čas své cesty čas všech použitých cest je stejný čas všech nepoužitých cest je vyšší než čas všech cest použitých dopravní poptávka je konstantní během časové periody modelování. - 31 -
Proces samotného modelování se skládá z celkem čtyř základních kroků: vznik cest (trip generation) stanovení počtu cest, které v každé jednotlivé zóně vznikají (dopravní produkce), a které v dané zóně končí (dopravní atraktivita). A to pro každý ze základních účelů cest samostatně (dojížďka do zaměstnání, nakupování, příp. volnočasové aktivity). rozdělení cest (trip distribution) stanovení matice dopravních vztahů mezi jednotlivými dopravními zónami na základě jejich produkce a atraktivity. Nejčastěji se využívá gravitačních modelů. podíl jednotlivých druhů dopravy (modal split) známý celkový počet cest mezi dvěma zónami je rozdělen mezi jednotlivé modelované druhy dopravy. zatěžování sítě (assignment) objemy poptávky po dopravě stanovené ve třetím kroku jsou přiděleny na implementované dopravní sítě, samostatně pro každý z modelovaných dopravních módů. Přidělení dopravy na síť je iteračním procesem, při kterém je hledána taková rovnováha (equlibrium), při které již není možné zlepšit cestovní čas pro žádný z dopravních vztahů. Tento proces je kapacitně závislý zohledňuje kapacitu jednotlivých komunikací, v případě, že tato je na dané komunikaci překročena, snižuje se cestovní rychlost, čímž dochází k prodloužení času nutného k překonání daného úseku a tím i ke snížení jeho atraktivity. Tento přístup odráží výskyt kongescí na přetížených úsecích sítě. Výsledkem výše popsaného procesu jsou dopravní objemy přidělené k dané dopravní síti a to samostatně v jednotlivých dopravních módech. Mezi další údaje, které lze zjistit, patří kapacitně závislá rychlost nebo čas, který je potřebný k překonání jednotlivých úseků i celé trasy, mezi zdrojovou a cílovou zónou. Doprava realizovaná na krátké vzdálenosti v rámci jednotlivých zón (intrazonální) není součástí modelu. 2.5.1. Využitý dopravní model a popis jeho úprav Pro stanovení produkce emisí z dopravy v řešeném území byl využit dopravně-emisní model, vycházející z již dříve zpracovaného dopravního modelu města Brna (Dufek et al., 2009) rozšířený o území okresu Brno-venkov v rámci návazných výzkumných projektů (Dostál et al., 2010). Tento základní model byl rozšířen na celé území Jihomoravského kraje - základní síť komunikací byla mimo území okresu Brno-venkov doplněna o dálniční síť, silnice I. třídy, II. třídy a vybrané komunikace III. třídy; doplněn byl samozřejmě také systém dopravních zón a rozšířeny příslušné matice přepravních vztahů mezi zónami. Na úrovni těchto matic došlo k přepočtu z původně základního roku 2008 o předpokládaný nárůst dopravy pro rok 2013 na základě aktuálně platných technických podmínek Ministerstva dopravy (Bartoš et al., 2010). Tento proces byl proveden samostatně pro osobní a samostatně pro nákladní dopravu. Modelové dopravní intenzity byly vypočítány pro období 24 hodin běžného dne s pomocí zatěžování modelové dopravní sítě maticí dopravních vztahů. Dopravní vztahy byly přiděleny na časově nejkratší trasy. Cestovní čas je vypočítán pro každou dvojici zón (tj. OD pár) s pomocí funkce, která zohledňuje zpomalení dopravního proudu vlivem narůstání objemu dopravy a přibližování se kapacitě dané - 32 -
komunikace. Kalibrace byla provedena na výsledky Sčítání dopravy 2005 navýšené o příslušné koeficienty dle výše zmíněných technických podmínek. Výsledky Sčítání dopravy 2010 budou k dispozici až v přibližně v polovině roku 2011, proto musely být využity ke kalibraci tyto starší údaje. 2.5.2. Stanovení intenzit dopravy pro výpočet emisí Jihomoravského kraje Pomocí dopravního modelu byly hodnoceny dva možné rozvojové scénáře s horizontem roku 2013 jeden vycházející ze stávající sítě komunikací a druhý scénář se zohledněním dopadu připravovaných staveb : R43 (Bystrcká varianta), R52-Jihozápadní tangenta (Želešická varianta), I/42 VMO Tunely Dobrovského. V každém scénáři byly vypočítány modelové dopravní intenzity samostatně pro osobní a pro nákladní dopravu. Ty, společně s váženými emisními faktory sloužily jako vstupní údaj pro výpočet emisního toku celkem pěti škodlivin PM10, SO 2, benzen, BaP, NO x, V území města Brna a jeho okolí byla silniční síť zpracována podrobněji než v ostatním území mimo Brno (mj. ve vnitřním městě byly při členění sítě na jednotlivé úseky zohledněny změny v maximální povolené cestovní rychlosti), proto bylo po výpočtu intenzit dopravy ještě přistoupeno k zohlednění průchodu jednotlivých úseků zastavěným územím jednotlivých obcí formou prostorové analýzy v GIS, aby mohly být změny maximální povolené cestovní rychlosti na komunikacích promítnuty do výpočtu emisí. 2.5.3. Stanovení emisního toku Na každém úseku modelové sítě (cca 4700 úseků včetně konektorů spojujících zóny a modelovou síť) byl vypočítán emisní tok pro stanovené škodliviny. Jako vstupní údaje byly použity emisní faktory v programu MEFA, pro definované rychlosti: 5, 20, 40, 60, 80, 100 a 120 km/h, v jednotlivých kategoriích vozidel lišících se druhem dopravy (osobní, nákladní, používaným palivem (benzín, nafta, LPG, CNG) a emisní normou, kterou musí daná kategorie vozidel splňovat (před-euro, EURO1-4). Tyto údaje byly následně agregovány dle podílu jednotlivých kategorií v provozu tak, že pro každé rychlostní pásmo vznikl 1 emisní faktor pro osobní a 1 faktor pro nákladní dopravu. Tyto 2 vážené emisní faktory byly zadány do dopravně emisního modelu jako atributy úseku a následně byl vypočítán emisní tok na daném úseku vynásobením faktoru a modelové dopravní intenzity. Vzhledem k velkému počtu dat - cca 4700 úseků, byl postup zadávání emisních faktorů i výpočty emisí zautomatizován pomocí maker. Přehled agregovaných emisních faktorů pro výpočet emisní zátěže pro osobní a nákladní vozidla je uveden v následujících tabulkách 6 a 7. Tabulka 6: Agregovaný emisní faktor pro výpočet emisní zátěže - osobní vozidla rychlost [km.h -1 ] škodlivina jednotka 5 20 40 60 80 100 120 rok 2013 NO x g.km -1 0,8427 0,6406 0,5437 0,4971 0,5412 0,6742 0,8825 SO 2 g.km -1 0,0374 0,0109 0,0112 0,0037 0,0035 0,0038 0,0050 PM 10 g.km -1 0,0911 0,0296 0,0271 0,0212 0,0215 0,0267 0,0387-33 -
rychlost [km.h -1 ] škodlivina jednotka 5 20 40 60 80 100 120 C 6 H 6 g.km -1 0,0598 0,0201 0,0162 0,0072 0,0067 0,0077 0,0113 B(a)P μg.km -1 0,0609 0,0312 0,0373 0,0586 0,1260 0,2424 0,3966 Tabulka 7: Agregovaný emisní faktor pro výpočet emisní zátěže - nákladní vozidla rychlost [km.h -1 ] škodlivina jednotka 5 20 40 60 80 100 120 rok 2013 NO x g.km -1 51,9941 16,8304 10,8523 9,1682 10,4727 12,8195 - SO 2 g.km -1 0,0462 0,0174 0,0121 0,0110 0,0123 0,0150 - PM 10 g.km -1 3,7514 1,0720 0,6272 0,4694 0,5195 0,6710 - C 6 H 6 g.km -1 0,1814 0,0487 0,0285 0,0234 0,0231 0,0272 - B(a)P μg.km -1 0,1435 0,1700 0,2288 0,4402 0,9036 2,0299 - Emisní faktory pro sledované škodliviny, jakožto jeden ze základních vstupních údajů pro celkový výpočet, byly vypočteny statistickým zhodnocením databáze emisních faktorů MEFA, která soustřeďuje naměřené hodnoty různých vozidel, v závislosti na používaném palivu, přítomnosti a typu katalyzátoru, režimu a rychlosti jízdy, stáří vozidel, způsobu měření, atd. Do výpočtu váženého Ef byly dále zahrnuty informace o skladbě vozového proudu na dané lokalitě. Rychlost dopravního proudu pro jednotlivé výpočtové úseky byla stanovena na základě kapacitně závislé rychlosti vypočtené v dopravním modelu. Tato rychlost byla konfrontována s reálným měřením rychlosti na vybraných úsecích pro zobjektivizování výsledků. Jelikož pro NO 2 není v současnosti dostatek dat pro stanovení emisních faktorů jednotlivých typů vozidel, byl vypočten emisní tok pro NO x a následně zadán do programu SYMOS, který umožňuje přepočet na NO 2. Emisní vydatnost zdroje, která vstupuje dále do výpočtu v programu SYMOS 97, je vypočtena jako množství emisního toku v g.m -1.s -1 podle následujícího vztahu: E p, u l n k 1 u E p, u, k 86400 n k 1 l ( I u k Ef p, k 86400 ) - 34 -
E p,u emise NOx polutantu p, úseku u [g.m -1.s -1 ] E p,u,k emise NOx polutantu p, na úseku u, kategorie k [g.km -1.] I k průměrná 24-h intenzita dopravy kategorie k Ef p,k emisní faktor polutantu p kategorie k [g.km- 1 ] l u délka úseku u [m] 86400 počet vteřin za den - 35 -
3. Celková emisní bilance Inventarizace emisí znečišťujících látek byla provedena pro škodliviny NO 2, tuhé znečišťující látky, PM 10 (vč. sekundární prašnosti), PM 2,5, SO 2, benzen a benzo(a)pyren. Tabulka 8: Emisní bilance stacionárních a mobilních zdrojů znečišťování ovzduší v členění dle kategorie zdroje, Jihomoravský kraj, výhled 2013 Kategorie zdroje Skupina oxid dusičitý NO 2 (t/r) tuhé znečišťující látky (t/r) polétavý prach PM 10 (t/r) polétavý prach PM 2,5 (t/r) oxid siřičitý SO 2 (t/r) benzen (t/r) BaP (kg/r) REZZO 1 Bodové 324,04 441,47 356,83 252,33 3 128,43 1,93 16,60 zdroje REZZO 2 Bodové 12,03 297,96 155,80 56,94 122,23 0,18 6,93 zdroje Plošné 28,84 63,54 32,69 17,13 19,19 0,83 1,39 zdroje REZZO 3 Plošné 81,21 657,02 543,54 343,17 850,31 22,81 176,09 zdroje REZZO 4 Liniové 1 513,06 2 257,03 1 579,92 1 105,94 56,81 92,88 3,00 zdroje Nová výstavba Plošné zdroje 5,31 0,66 0,66 0,66 0,32 0,00 Celkový součet 1 964,50 3 717,68 2 669,43 1 776,17 4 177,29 118,63 204,02-36 -
Obrázek 19: Emise sledovaných škodlivin, členěno dle kategorie zdroje (REZZO 1-4), výhled 2013-37 -
Obrázek 20: Emise sledovaných škodlivin (tun/rok resp. kg/rok), stacionární zdroje REZZO 1-3, členěno dle ORP3, výhled 2013-38 -
Obrázek 21: Emise sledovaných škodlivin (tun/rok resp. kg/rok), stacionární a mobilní zdroje celkem REZZO 1-4, členěno dle ORP3, výhled 2013-39 -
Tabulka 9: Emisní bilance stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší dle obcí s rozšířenou působností (ORP3) - sledované škodliviny (t/r resp. kg/r), Jihomoravský kraj, 2013 Kód ORP 3 Název ORP3 oxid dusičitý NO 2 (t/r) tuhé znečišťují cí látky (t/r) polétavý prach PM 10 (t/r) polétavý prach PM 2,5 (t/r) oxid siřičitý SO 2 (t/r) benze n (t/r) BaP (kg/r) 6201 Blansko 6,21 69,82 56,98 36,54 38,17 1,18 11,05 6202 Boskovice 16,53 115,61 88,70 54,48 280,98 1,25 21,56 6203 Brno 97,48 154,11 118,00 69,95 308,61 8,26 15,48 6204 Břeclav 27,55 30,46 21,79 14,76 20,09 1,92 9,22 6205 Bučovice 1,38 23,16 18,42 12,69 27,51 0,33 6,60 6206 Hodonín 36,38 112,83 78,85 50,07 2 136,35 1,38 6,90 6207 Hustopeče 3,53 23,90 18,51 11,25 25,56 0,75 4,11 6208 Ivančice 2,35 23,56 18,01 10,21 27,99 0,49 5,22 6209 Kuřim 1,62 24,27 20,03 12,69 16,45 0,39 3,44 6210 Kyjov 50,81 78,72 68,00 54,96 290,47 1,16 8,36 6211 Mikulov 4,07 19,92 15,76 9,43 31,14 0,43 4,74 6212 Moravský 3,17 49,64 37,27 20,33 54,25 0,48 9,19 Krumlov 6213 Pohořelice 1,26 21,32 16,69 8,33 35,25 0,26 4,86 6214 Rosice 2,10 78,56 46,85 20,11 26,64 0,47 5,64 6215 Slavkov u Brna 1,66 12,74 10,13 6,35 17,74 0,42 4,00 6216 Šlapanice 126,50 134,40 101,46 62,99 74,05 1,35 8,22 6217 Tišnov 3,77 74,53 54,92 30,95 73,22 0,61 14,77 6218 Veselí nad 4,51 30,11 25,74 19,69 25,18 0,84 11,29 Moravou 6219 Vyškov 8,98 168,21 102,76 46,98 164,55 1,09 14,07 6220 Znojmo 43,88 187,58 148,34 101,90 453,00 2,26 28,63 6221 Židlochovice 3,92 13,44 10,86 6,35 20,68 0,61 3,68 Celkový součet 447,69 1 446,88 1 078,08 660,99 4 147,87 25,93 201,01 Tabulka 10: Emisní bilance stacionárních a mobilních zdrojů znečišťování ovzduší CELKEM dle obcí s rozšířenou působností (ORP3) sledované škodliviny (t/r resp. kg/r), Jihomoravský kraj, 2013 Kód ORP 3 Název ORP3 oxid dusičitý NO 2 (t/r) tuhé znečišťují cí látky (t/r) polétavý prach PM 10 (t/r) polétavý prach PM 2,5 (t/r) oxid siřičitý SO 2 (t/r) benze n (t/r) BaP (kg/r) 6201 Blansko 53,61 145,95 110,27 73,84 40,48 4,86 11,10 6202 Boskovice 62,12 187,85 139,27 89,88 282,99 4,51 21,61 6203 Brno 306,96 470,73 341,40 227,54 291,94 26,21 15,89 6204 Břeclav 166,73 232,07 162,91 113,55 24,31 8,46 9,52 6205 Bučovice 34,34 73,91 53,95 37,56 28,63 2,26 6,64 6206 Hodonín 87,85 194,30 135,89 89,99 2 138,57 5,02 6,95 6207 Hustopeče 92,80 152,55 108,57 74,29 28,20 5,12 4,31 6208 Ivančice 15,82 45,48 33,35 20,95 28,62 1,53 5,24 6209 Kuřim 26,32 63,10 47,21 31,71 17,60 2,20 3,47 6210 Kyjov 90,33 142,27 112,48 86,10 292,24 4,06 8,39-40 -
6211 Mikulov 24,83 52,22 38,37 25,25 31,95 1,77 4,76 6212 Moravský 25,23 83,85 61,22 37,09 55,07 1,87 9,22 Krumlov 6213 Pohořelice 44,08 84,97 61,24 39,52 36,64 2,59 4,94 6214 Rosice 134,01 264,84 177,25 111,39 30,46 6,61 5,99 6215 Slavkov u Brna 53,48 88,87 63,42 43,65 19,34 3,09 4,11 6216 Šlapanice 309,34 401,26 288,27 193,75 80,02 10,98 8,69 6217 Tišnov 23,12 106,42 77,24 46,58 74,28 2,28 14,78 6218 Veselí nad 30,41 71,58 54,77 40,01 26,26 2,63 11,31 Moravou 6219 Vyškov 157,73 386,50 255,56 153,94 169,62 9,20 14,46 6220 Znojmo 129,32 322,15 242,54 167,84 456,53 8,11 28,72 6221 Židlochovice 96,08 146,83 104,27 71,74 23,53 5,28 3,91 Celkový součet 1 964,50 3 717,68 2 669,43 1 776,17 4 177,29 118,63 204,02-41 -
4. Klimatické faktory a vyhodnocení automatického imisního monitoringu 4.1. Klimatické vyhodnocení za běžných klimatických podmínek Jako typický rok pro klimatické podmínky ČR lze například považovat roky 2007 či 2008. Blíží se k nim i rok 2009, který však v lednu měl jednu déletrvající epizodu zvýšené prašnosti vlivem teplotních inverzí a rovněž se na zvýšených koncentracích PM projevil extrémně suchý duben. V letech 2007 a 2008 však nedošlo k delším obdobím s teplotními inverzemi, či jiným extrémům z hlediska meteorologický prvků. Během těchto let nedochází mimo dopravní lokality v centru Brna k překračování imisních limitů pro PM 10 ani připravovaného imisního limitu pro PM 2,5. Koncentrace jsou v uvedených letech velmi vyrovnané a obdobně tomu bylo i v roce 2009, přestože se v tomto roce vyskytly extremity počasí uvedené výše. V Jihomoravském kraji by tedy za běžných podmínek nemělo docházet k překračování imisních limitů. Výjimkou jsou pouze dopravní lokality. Pokud nedochází k extremitám počasí, jsou zpravidla škodliviny v ovzduší dostatečně rozptylovány. Překračování imisních limitů je především způsobeno špatnými rozptylovými podmínkami při déletrvajících teplotních inverzích, kdy škodliviny vypouštěné do ovzduší nejsou v stabilní atmosféře pod hranicí teplotní inverze dostatečně rozptylovány prouděním větru. Tyto teplotní inverze jsou často doprovázeny nízkými teplotami, které způsobují vyšší emise z vytápění. Mimo teploty a teplotní inverze má na kvalitu ovzduší vliv i rychlost a směr větru (resuspenze, dálkový přenos) či nepřítomnost srážek (sucho, resuspenze). 4.2. Vyhodnocení ovzduší za extrémních klimatických podmínek V letech 2005 a 2006 došlo a území ČR k výrazným inversním stavům, kdy dlouhodobě (v řádech týdnů) nedocházelo k provětrávání ovzduší celé České Republiky. V těchto letech i na území Jihomoravského kraje byly překročeny imisní limity v lokalitách, kdy za běžných klimatických podmínek nebývají. V těchto dvou letech nezáviselo nedodržování imisních limitů na zdrojích znečistění ovzduší, ale výhradně na meteoklimatických podmínkách panujících na území České Republiky. V ostatních letech byly klimatické podmínky standardní a lokality, kde docházelo k překračování limitů, byly výhradně podél významných dopravních tepen především Statutární města Brna. 4.2.1. Epizoda 3.2. - 8.3.2005 Dne 4.2.2005 ovlivňovala počasí u nás nevýrazná oblast vyššího tlaku vzduchu, ve které se rozpadalo frontální rozhraní oddělující teplejší vzduch nad západní Evropou od chladnějšího nad východní Evropou. Od 5.2. se do střední Evropy rozšířila oblast vysokého tlaku vzduchu od severovýchodu. Dne 6.2.2005 se navíc v Jihomoravském kraji projevoval inverzní charakter počasí, což dokládá měření ze stanice Prostějov na Obr. 22, kde je zobrazena teplotní inverze ze dne 7.2.2005 (teplota červená - 42 -
křivka). V období inverze zůstávaly škodliviny vypouštěné do ovzduší díky stabilitě atmosféry nerozptýleny a jejich koncentrace postupně narůstaly, v případě PM 10 dosáhly svého maxima ve stanici Brno Tuřany dne 6.2. 97,3 g.m -3, ve stanici Znojmo 83,9 g.m -3 dne 5.2. a ve stanici Mikulov Sedlec 63,3 g.m -3 dne 6.2. K vysokým koncentracím PM 10 přispívala i velmi nízká teplota hluboko pod bodem mrazu, např. v Brně Tuřanech byla dne 6.2. naměřena průměrná denní teplota -6,3 C. Závislost koncentrace PM 10 na teplotě je zobrazena na Obr. 23. Obrázek 22: Sondáž teploty na stanici Prostějov ze dne 7.2.2005, 0.00 UTC - 43 -
Obrázek 23: Srovnání 24hodinové koncentrace PM 10 s teplotou ve stanici Brno - Tuřany Obrázek 24: Průměrné 24hodinové koncentrace PM 10, ČR, 10.2.2010-44 -
Dne 8.2. ovlivňovala počasí u nás tlaková výše nad Ukrajinou a Běloruskem. Na Vysočině a v Jihomoravském kraji bylo dosti větrno, což mělo za následek rozptýlení škodlivin a pokles koncentrace PM 10. Dne 10.2. tlaková výše zeslábla, od západu začal postupovat do střední Evropy frontální systém. Počasí mělo mírně inverzní charakter, což dokládá záznam ze dne 12.2. na Obr. č. 25. Koncentrace PM 10 dosáhly vysokých hodnot, ve Znojmě - více než trojnásobku denního imisního limitu (dne 10.2. Znojmo 163,6 g.m -3, Brno Tuřany 123,7, Mikulov Sedlec 112,3 g.m -3 ) situace v celé ČR dne 10.2. viz. Obr.č. 24. V období od 14.2. do 19.2. se vlivem tlakové níže objevovaly na našem území sněhové přeháňky. Průměrné 24hodinové koncentrace PM 10 se pohybovaly v rozmezí od 10 do 30 g.m -3. Obrázek 25: Sondáž teploty na stanici Prostějov ze dne 12.2.2005, 0.00 UTC Od 21.2. do 25.2. počasí u nás ovlivňovala tlaková níže nad Itálií a Alpami, která se postupně přesouvala z jižní do střední Evropy a dále k severu. Bylo zataženo až oblačno, v Jihomoravském kraji postupně místy přechodně polojasno. Jak je patrné z Obr. 26, koncentrace PM 10 se v tomto období pohybovaly v rozmezí 30 až 80 g.m -3 ve venkovské pozaďové stanici Mikulov Sedlec, 55 až 85 g.m -3 v městské pozaďové stanici Znojmo a 50 až 90 g.m -3 v předměstské pozaďové stanici Brno Tuřany. Od 28.2. se do střední Evropy začal rozšiřovat výběžek vyššího tlaku vzduchu od západu a po jeho přední straně vrcholil příliv arktického vzduchu od severu. Výběžek vyššího tlaku vzduchu ovlivňoval počasí u nás až do 3.3., kdy se k nám začala rozšiřovat brázda nízkého tlaku vzduchu. - 45 -
koncetrace PM10/mg.m-3 Generální rozptylová studie Jihomoravského kraje Počasí mělo inverzní charakter, jak je zřejmé z Obr. 27, kde je zobrazena inverze ze dne 2.3., naměřená ve stanici Prostějov. Navíc nízká teplota pohybující se pod bodem mrazu přispívala k nárůstu koncentrace PM 10 v ovzduší. Koncentrace PM 10 dosáhly maxima dne 5.3. a měly hodnotu 109,0 g.m -3 v Brně Tuřanech, 95,9 g.m -3 ve Znojmě a 88,7 g.m -3 v Mikulově Sedleci. K rozptýlení škodlivin došlo až dne 6.3., kdy postupovala prohlubující se tlaková níže z Balkánu nad Ukrajinu a v jejím týlu proudil na naše území studený a vlhký vzduch. Bylo dosti větrno, což mělo za následek postupné snížení koncentrace PM 10 až pod imisní limit. Obrázek 26: Srovnání koncentrací PM 10 ve stanicích Jihomoravského kraje Srovnání 24hodinových koncentrací PM10 ve stanicích Brno-Tuřany, Znojmo a Mikulov-Sedlec 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 3.2.2005 5.2.2005 7.2.2005 9.2.2005 11.2.2005 13.2.2005 15.2.2005 17.2.2005 19.2.2005 21.2.2005 23.2.2005 25.2.2005 27.2.2005 1.3.2005 3.3.2005 5.3.2005 7.3.2005 Brno - Tuřany Mikulov - Sedlec Znojmo - 46 -
Obrázek 27: Sondáž teploty na stanici Prostějov ze dne 2.3.2005, 0.00 UTC 4.2.2. Epizoda 25.10. - 17.11.2005 Na podzim roku 2005 se v Jihomoravském kraji objevila epizoda s vysokými koncentracemi PM 10. Překročení limitní koncentrace pro průměrnou 24hodinovou koncentraci PM 10 bylo zaznamenáno nejen na městských pozaďových stanicích Brno Tuřany a Znojmo, ale také na venkovské pozaďové stanici Mikulov Sedlec. Úroveň 24hodinových koncentrací je dobře patrná z Obr. č. 28. - 47 -
Obrázek 28: Úroveň 24-hodinových koncentrací ve stanicích Brno Tuřany, Znojmo a Mikulov - Sedlec Obrázek 29: Průměrné 24hodinové koncentrace PM 10, ČR, 3.11.2005 V tomto období převládalo typicky inverzní počasí slabé mrholení, nízká oblačnost a mlhy. - 48 -