Ing. Václav Píša, CSc. Autor Mgr. Radek Jareš Mgr. Jan Karel Organizace ATEM - Atelier ekologických modelů Název textu Modelové výpočty kvality ovzduší Blok BK6 - Modelové hodnocení imisní zátěže Datum Srpen 2002 Poznámka Text neprošel redakční ani jazykovou úpravou
MODELOVÉ VÝPOČTY KVALITY OVZDUŠÍ 1. Úvod V rámci modelových výpočtů byly hodnoceny tři reprezentativní znečišťující látky: suspendované částice (frakce PM 10 ), oxid dusičitý a benzen. Tyto látky byly vybrány po dohodě se zadavatelem, mj. s ohledem na novou právní úpravu ochrany ovzduší v ČR. Modelové výpočty byly provedeny pro dva časové horizonty: současný stav a výhledovou situaci k roku 2010. Při modelování výhledové situace byl zohledněn předpokládaný vývoj emisí do roku 2010 u všech skupin zdrojů znečištění na základě podkladů Územního plánu hl. m. Prahy, Územního energetického dokumentu a dalších podkladů získaných v rámci jednotlivých etap Koncepce. Výsledky modelových výpočtů jsou graficky znázorněny pro průměrné roční koncentrace všech tří sledovaných látek a pro maximální hodinové koncentrace NO 2. Do modelových výpočtů bylo zahrnuto cca 4 500 zdrojů znečišťování. Zdroje znečišťování ovzduší, vstupující do modelových výpočtů, jsou rozděleny do skupin podle velikosti a charakteru zdrojů. Pro oba časové horizonty byly uvažovány: Bodové stacionární zdroje: - kategorie REZZO I (všechny zdroje) - kategorie REZZO II (všechny technologické a vybrané spalovací zdroje Plošné stacionární zdroje: Dopravní zdroje: - ostatní zdroje kategorie REZZO II, kotelny REZZO III a lokální vytápění - spotřeba rozpouštědel a barev obyvatelstvem a v malých zdrojích - vybraná síť komunikací - křižovatky - speciální zdroje (terminály MHD, autobusová nádraží a čerpací stanice pohonných hmot) - portály a výdechy z tunelů Ve výpočtech byl zohledněn i dálkový přenos znečištění z ostatních území ČR a ze zahraničí. Modelové výpočty imisní situace byly provedeny v síti více než 8 500 referenčních bodů, pokrývající celé území Prahy. Hustá síť bodů má mimořádný praktický význam, neboť umožňuje podrobně vyhodnotit kvalitu ovzduší na celé ploše území města a získat údaje o počtu obyvatel žijících v jednotlivých pásmech koncentrací znečišťujících látek. 2
2. Shrnutí výsledků modelových výpočtů Benzen průměrné roční koncentrace Pro rozložení stávajícího imisního pole průměrných ročních koncentrací (IH r ) benzenu jsou charakteristické zvýšené koncentrace v centru města (4 8 µg.m -3 ), kde se projevuje společný vliv vytápění obytné zástavby a značný počet dopravních zdrojů. Nejvyšší koncentrace byly vypočteny v okolí ulic Ječné, Žitné a Wilsonovy ulice, směrem od centra vypočtené hodnoty klesají. Mimo centrální oblast Prahy je možné zvýšené hodnoty (přes 3 µg.m -3 ) zaznamenat např. u Barrandovského mostu, koncentrace 1 3 µg.m -3 vyskytují především v okolí hlavních komunikací a též v zástavbě na okraji Prahy (Suchdol, Újezd nad Lesy, Horní Počernice ad.), kde se projevuje vliv plošných zdrojů. Do roku 2010 dojde dle modelových výpočtů k celkovému poklesu imisní zátěže benzenu na území Prahy. Nejvyšší plošné zatížení IH r benzenu je možné v r. 2010 očekávat v centru města (2 3 µg.m -3 ). Vysoké koncentrace byly v tomto období vypočteny i podél ulice Svatovítská a okolí portálu Prašný most, kde bude vlivem nárůstu intenzit dopravy na úseku s vysokým sklonem komunikace a při malé plynulosti dopravy produkováno zvýšené množství emisí znečišťujících látek. Nejvyšší hodnoty, vypočtené v tomto místě, dosahují více než 4 µg.m -3, pole vysokých hodnot má však lokální charakter. Značný pokles emisí benzenu z bodových a plošných zdrojů zvýrazní vliv kapacitních komunikací na kvalitu ovzduší v jejich okolí. Jedná se zejména o Jižní a Východní spojku, Štěrboholskou radiálu a komunikace městského okruhu (0,5 až 1 µg.m -3 ). Oxid dusičitý (NO 2 ) průměrné roční koncentrace Rozložení imisní zátěže oxidu dusičitého odpovídá do značné míry rozložení dopravní zátěže na městských komunikacích. Nejvyšší průměrné roční koncentrace byly vypočteny u Barrandovského mostu a podél Jižní spojky, Severojižní magistrály, ulice v Holešovičkách, v centru Prahy a na levém břehu Vltavy (Smíchov). Průměrné roční koncentrace NO 2 zde dosahují 30 40 µg.m -3, v nejzatíženějších místech až 80 µg.m -3. Pro vzdálenější oblasti od centra jsou typické hodnoty IH r NO 2 20 40 µg.m -3, stejné hodnoty lze zaznamenat i podél ostatních významných komunikací (ulice 5. května, Průmyslová, Liberecká, Strakonická ad.) Nejvýznamnějším bodovým zdrojem znečištění NO 2 je cementárna v Radotíně, v jejíž blízkosti byly vypočteny koncentrace, které přesahují 40 µg.m -3. 3
Pokles emisí oxidů dusíku do roku 2010 je u stacionárních zdrojů poměrně nevýrazný, hlavní podíl na snížení imisní zátěže proto bude mít vývoj emisí z dopravy (zlepšení emisních parametrů vozidel). Z tvaru modelového pole je však patrné, že významné komunikace budou nadále dominantními zdroji znečištění ovzduší oxidem dusičitým. Jediným bodovým zdrojem, projevujícím se výrazně v imisní situaci bude cementárna Radotín (IH r NO 2 přes 40 µg.m -3, lokálně omezené působení). Mimo tuto lokalitu budou nejvyšší průměrné roční koncentrace NO 2 dosahovány v centru Prahy (Žitná, Ječná, Wilsonova ulice u Těšnova) a také podél ulice Svatovítská a v okolí portálu Prašný most. V těchto lokalitách je možné očekávat překračování imisního limitu IH r NO 2 40 µg.m -3. Pro vnitřní Prahu (mimo výše uvedené nejzatíženější části) jsou charakteristické hodnoty IH r NO 2 na úrovni 15 až 30 µg.m -3. Směrem k okrajům města pak vypočtená imisní zátěž dále klesá. Vyšší koncentrace je možné v r. 2010 zaznamenat rovněž podél významných silnic městského (20 30 µg.m -3 ) a silničního okruhu (12,5 20 µg.m -3 ). Suspendované částice (frakce PM 10 ) - průměrné roční koncentrace Rozložení imisního pole PM 10 je obdobné jako v případě benzenu. Nejvyšší koncentrace (až 35 µg.m -3 ) byly vypočteny v centru města. Směrem k jeho hranicím vypočtené hodnoty klesají; na okraji centrální části města se IH r PM 10 pohybují kolem 20 µg.m -3. Obdobné koncentrace (18 24 µg.m -3 ) byly vypočteny též v těch okrajových sídlech, kde jsou pro vytápění ve větší míře používána pevná paliva. Významným zdrojem PM 10 je cementárna v Radotíně, v jejíž bezprostřední blízkosti byly vypočteny průměrné roční koncentrace PM 10 dosahující 20 až 30 µg.m -3. Lokálně jsou pro imisní zátěž území významné technologie produkující značné množství tuhých znečišťujících látek (lomy, výroba dřeva), v jejichž okolí je výrazně zvýšena koncentrace suspendovaných částic. Do modelových výpočtů je zahrnuta pouze tzv. primární prašnost (rozptyl emisí přímo od zdrojů znečištění). Tzv. sekundární prašnost (usazené a znovu zvířené částice) a sekundární aerosoly (tvorba aerosolových částic v atmosféře) není technicky možné do výpočtů zahrnout. Do roku 2010 dojde k výraznému snížení imisní zátěže PM 10 v celé Praze (uvažována je v tomto případě pouze primární prašnost). V roce 2010 budou nejvyšší hodnoty IH r PM 10 dosahovány v okolí radotínské cementárny (až 24 µg.m -3 ). V centru Prahy se budou průměrné roční koncentrace PM 10 pohybovat mezi 16 a 18 µg.m -3, pro vnitřní Prahu budou pak typické hodnoty nad 15 µg.m -3. Mírně zvýšené koncentrace oproti okolí je opět možné zaznamenat podél významných městských komunikací 4
(silniční okruh, městský okruh). Lokální nárůst IH r PM 10 byl vypočten rovněž při vyústění tunelů městského okruhu (např. severní portál Strahovského tunelu, portál Prašný most). Je třeba očekávat, že významnými zdroji prachových částic budou v roce 2010 rovněž menší technologie jako jsou např. lomy, výroba dřeva apod.. Oxid dusičitý (NO 2 ) maximální hodinové koncentrace Modelové hodnoty maximálních hodinových koncentrací popisují stav, který by v atmosféře nastal za hypotetického předpokladu souhry všech nejméně příznivých okolností, které se v průběhu roku, či několika let mohou vyskytnout. Nejedná se tedy o skutečné hodinové hodnoty, ale o hypotetickou nejvyšší očekávanou úroveň těchto koncentrací. Největším bodovým zdrojem znečištění NO 2 z pohledu krátkodobých (hodinových) koncentrací je v současnosti cementárna Radotín. Hodnoty IH k v jejím okolí mohou dosahovat až 1200 µg.m -3. Dalším místem, kde je možné očekávat výskyt vysokých krátkodobých koncentrací, je Barrandovský most, kde byly vypočteny hodnoty v rozmezí 600 a 800 µg.m -3, podél kapacitních komunikací 200 až 400 µg.m - 3, lokálně až 600 µg.m -3. Pro ostatní území jsou charakteristické hodnoty IH k NO 2 na úrovni 50 200 µg.m -3. Cementárna Radotín zůstává nejvýznamnějším bodovým zdrojem NO x v Praze i ve výhledovém horizontu r. 2010. V jejím okolí dosahují hodnoty IH k NO 2 až 1200 µg.m -3. Celkové rozložení imisní zátěže ovšem zůstává i v roce 2010 určováno především dopravou, hodnoty IH k NO 2 přesahující 100 µg.m -3 je možné zaznamenat prakticky v celé centrální oblasti Prahy a podél hlavních dopravních tahů, v nejvíce zatížených částech města (zejména podél trasy městského okruhu) přesahují tyto hodnoty limit 200 µg.m -3. 3. Vliv jednotlivých skupin zdrojů na imisní situaci v Praze Výsledky modelových výpočtů potvrdily, že nejvýznamnějším zdrojem znečišťování ovzduší v Praze je a výhledově i zůstane automobilová doprava. Patrný je dominantní vliv Jižní spojky a Barrandovské ulice na imisní situaci IH r NO 2 v jejich okolí (hodnoty 40 60 µg.m -3 ). Mezi další oblasti, významně ovlivněné dopravou patří Smíchov, okolí Severojižní magistrály a ulice v Holešovičkách, ulice Milady Horákové. V těchto místech dosahují příspěvky dopravy k IH r NO 2 20 40 µg.m -3. Z výsledků modelových výpočtů dále vyplývá, že imisní příspěvky dopravy k celkové zátěži ročních koncentrací NO 2 se do roku 2010 významně sníží. Podél nejvýznamnějších komunikací se budou hodnoty pohybovat mezi 10 a 20 µg.m -3, 5
pouze lokálně (v okolí nejvýznamnějších křižovatek) dosahují vypočtené hodnoty až 25 30 µg.m -3. V rozložení příspěvků dopravních zdrojů k IH r benzenu v roce 2002 jsou charakteristické zvýšené hodnoty koncentrací v centru města (více než 4 µg.m -3 ). Příčinou jsou především způsobené vyšší emise uhlovodíků z automobilů jedoucích nízkou rychlostí v méně plynulých jízdních režimech. V okolí významných kapacitních komunikací, kde se dopravní proud pohybuje plynuleji a vyššími rychlostmi jsou vypočtené příspěvky k průměrným ročním koncentracím benzenu nižší (0,5 2 µg.m -3 ). Do roku 2010 dojde vlivem obměny vozového parku ke snížení příspěvků dopravy k imisní zátěži benzenu, i v tomto případě jsou však patrné vyšší koncentrace z dopravy v centru města (přes 2 µg.m -3 ). V okolí kapacitních komunikací (Jižní spojka, městský a silniční okruh) se hodnoty IH r benzenu z dopravy pohybují mezi 0,25 a 1 µg.m -3. Na většině území Prahy nepřevyšuje podíl bodových zdrojů na celkové imisní zátěži všech tří posuzovaných škodlivin 20 %. V blízkosti významných bodových zdrojů (jako jsou například Cementárna Radotín v případě NO 2 nebo některé kotelny v případě benzenu) však tento podíl stoupá až na 80 %. V r. 2010 je možné očekávat již velmi malý podíl kotelen na vypočtených koncentracích benzenu, neboť se předpokládá hromadný přechod těchto kotelen na zemní plyn. Podíl plošných zdrojů na imisní zátěži je patrný zejména v centru města a dále v okrajové zástavbě (používání pevných paliv pro vytápění). Podíl lokálního vytápění na imisní zátěži NO 2 dosahuje v centru města až 50 %, v okrajových sídlech cca 20 %. V případě benzenu je vliv plošných zdrojů v roce 2002 patrný na celém území Prahy (podíl 40 60 %). Do roku 2010 se předpokládá zásadní omezení používání pevných paliv. V důsledku toho se podíl plošných zdrojů na celkových koncentracích benzenu sníží v centru města na 10 20 %. V okrajové zástavbě se podíl plošných zdrojů bude pohybovat na úrovni 40 50 %. 6