VŠB - Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum KVALITA OVZDUŠÍ V PETŘVALDU A MOŽNOSTI JEHO ZLEPŠENÍ Ing. Jan Koloničný, Ph.D. Ing. David Kupka Ing. Rafał Chłond zpracováno v rámci projektu Zlepšení kvality ovzduší v příhraniční oblasti Česka a Polska Tento projekt je realizován v rámci Operačního programu přeshraniční spolupráce Česká republika - Polská republika 2007-2013, který je spolufinancován z Evropského fondu pro regionální rozvoj. Za finanční podpory Evropské unie z projektu OP VaVpI názvu Inovace pro efektivitu a životní prostředí.
Autoři: Recenzent: Ing. Jan Koloničný, Ph.D. Ing. David Kupka Ing. Rafał Chłond doc. Ing. Marian Mikulík, Ph.D. Ostrava 2012 ISBN 978-80-248-2787-2
OBSAH 1. Úvod... 4 2. Cíl a obsah... 4 3. Všeobecné informace... 5 3.1 Zákon o ohraně ovzduší... 5 3.2 Znečišťující látky... 6 4. Vymezení posuzovaného území... 8 4.1 Region... 8 4.2 Okres... 12 4.3 Obec... 13 4.4 Klimatické podmínky na území obce... 14 4.5 Měřicí stanice ve vymezeném území... 16 5. Emisní bilance PM z vytápění domácností na území obce... 17 6. Imisní situace PM plynoucí z vytápění domácností v obci... 34 7. Povaha a posuzování znečištění... 38 7.1 Imisní kampaň... 38 7.1.1 Lokalita... 38 7.1.2 Rozsah sledovaných látek ve vzorcích... 38 7.1.3 Analýzy... 39 7.1.4 Meteorologická situace... 39 7.1.5 Naměřené koncentrace... 40 8. Původ znečištění... 52 8.1 Seznam hlavních zdrojů emisí způsobujících znečištění... 52 8.2 Identifikace původců znečištění... 54 8.3 Modelování... 58 8.4 Informace o znečištění pocházejícím z jiných oblastí... 66 9. Návrhová opatření pro zlepšení kvality ovzduší v obci... 67 9.1 Obecná opatření... 67 9.2 Podrobnosti o opatřeních ve vztahu k suspendovaným částicím... 67 9.3 Hodnocení dopadu opatření na kvalitu ovzduší... 69 10. Příslušné orgány... 73 10.1 Krajský úřad... 73 10.2 Obecní úřad... 73 10.3 Česká inspekce životního prostředí... 74 10.4 Ostatní orgány... 75 11. Závěr... 77 12. Seznam referencí... 80
1. ÚVOD Publikace "Kvalita ovzduší v Petřvaldu a možnosti jeho zlepšení" je výsledkem realizovaného projektu Zlepšení kvality ovzduší v oblastí příhraničí Polska a Česka. Program byl zaměřen především na problematiku prachových částic vznikajících při spalovacích procesech v malých lokálních topeništích. Konkrétním cílem projektu bylo stanovení míry znečištění ovzduší vlivem vytápění domácností v závislosti na použitém druhu paliva a spalovací technologii. Tato publikace uvádí nejdůležitější výsledky ze zpracované studie obdobného názvu. Částice PM (particulate matter) představují znečištění ovzduší formou směsi kapalných a pevných částic a směsi organických a anorganických látek rozptýlených ve vzduchu. Částice mohou obsahovat toxické látky, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (včetně benzo(a)pyrenu), těžké kovy, dioxiny a furany. Tyto částice se liší velikostí, složením a původem. PM 10 je částice s aerodynamickým průměrem 10 mikronů, která může dosáhnout horních cest dýchacích. Větší zdravotní riziko pak představují jemnější frakce PM 2,5, které pronikají až hluboko do plic. Základní směry činnosti pro dosažení přijatelné úrovně emisí prachu jsou zahrnuty v této studii. V rámci studie byly zpracovány emisní bilance pro zastavěné části obce, s jejichž pomocí byly na základě klimatických modelů simulovány imisní koncentrace v průběhu topné sezóny roku 2006 a 2007. Účelem tohoto snažení bylo posouzení významu plošných zdrojů znečišťujících látek ve vztahu k výsledné imisní koncentraci prachu v obci. Ze studie vyplývající závěry byly konfrontovány s měřeními realizovanými na vybraném místě obce v rámci imisní kampaně. Získané údaje posloužily k doporučením a optimálnímu návrhu opatření pro zlepšení kvality ovzduší v obci. 2. CÍL A OBSAH Účelem této publikace je definovat opatření na snížení úrovně emisí z plošných zdrojů znečištění v podobě spalovacích zařízení pro vytápění domácností, a to v souladu s požadavky pro místní plány pro zlepšování kvality vnějšího ovzduší, které jsou definovány přílohou XV Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50/ES ze dne 21. května 2008 o kvalitě vnějšího ovzduší a čistším ovzduší pro Evropu. Realizovaná opatření mají přispět ke: Zlepšení kvality ovzduší, a to snížením hladiny abnormální koncentrace znečišťujících látek, Zlepšení kvality života a zdraví obyvatel města, Rozvoji města a růstu spokojenosti občanů, a to prostřednictvím aktivace místních společností (více finančních prostředků zůstává v regionu), Dodržování právní povinnosti vyplývající ze závazků, které Česká republika přijala při svém přistoupení k Evropské unii. 4
3. VŠEOBECNÉ INFORMACE 3.1 Zákon o ohraně ovzduší Hlavním nástrojem právních předpisů EU, kterým se stanoví požadavky na ochranu ovzduší v členských státech EU je směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50/ES ze dne 21. května 2008 o kvalitě ovzduší a čistším ovzduší pro Evropu (CAFE). Tato směrnice mění ustanovení stávajících směrnic 96/62/ES, 1999/30/ES, 2000/69/ES, 2002/3/ES a rozhodnutí Rady 97/101/ES, kterým se ruší a nahrazují je oba s účinností od 11.06.2010 Kromě kodifikace stávajících právních předpisů posiluje stávající ustanovení směrnice tak, aby byly členské státy povinny vypracovat a realizovat plány a programy zaměřené na řešení non-plnění. Směrnice zavádí nový přístup při kontrole PM 2,5, která doplňuje stávající způsoby řízení PM 10. To zahrnuje stanovení horní hranice koncentrace PM 2,5 ve vzduchu na ochranu obyvatelstva proti příliš vysokému riziku. Je doplněn právně závazný cíl snížit celkové expozici obyvatel PM 2,5 v letech 2010-2020 v každém členském státě, na základě naměřených dat. Směrnice rovněž počítá s více komplexním monitorováním některých znečišťujících látek, jako PM 2,5. To umožní lepší pochopení znečištění a usnadnit budoucí vývoj účinnějších politik v této oblasti. zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší nařízení vlády ze dne 2. února 2011, kterým se mění nařízení vlády č. 597/2006 Sb., o sledování a vyhodnocování kvality ovzduší vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 553/2002 Sb., kterou se stanoví hodnoty zvláštních imisních limitů znečišťujících látek, ústřední regulační řád a způsob jeho provozování včetně seznamu stacionárních zdrojů podléhajících regulaci, zásady pro vypracování a provozování krajských a místních regulačních řádů a způsob a rozsah zpřístupňování informací o úrovni znečištění ovzduší veřejnosti vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 356/2002 Sb., kterou se stanoví seznam znečišťujících látek, obecné emisní limity, způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek, tmavosti kouře, přípustné míry obtěžování zápachem a intenzity pachů, podmínky autorizace osob, požadavky na vedení provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší a podmínky jejich uplatňování nařízení vlády ze dne 3. července 2002, kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší nařízení vlády 351/2002 dne 3. července 2002, kterým se stanoví závazné emisní stropy pro některé látky znečišťující ovzduší a způsob přípravy a provádění emisních inventur a emisních projekcí nařízení vlády č. 353/2002 Sb. ze dne 3. července 2002, kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší vyhláška č. 357/2002 Sb. Ministerstva životního prostředí ze dne 11. července 2002, kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší 5
Frakce PM 10 Tab. 1 Imisní limity pro suspendované částice prachu [1] a [2] Mez pro posuzování [μg/m 3 Hodnota Doba ] imisního limitu průměrování [μg/m 3 ] LV Dolní LAT Horní UAT Povolený počet překročení 24 hodin 25 35 50 35 kalendářní rok 20 28 40 - PM 2,5 kalendářní rok 12 17 25-3.2 Znečišťující látky Zdroje emitující do ovzduší znečišťující látky jsou celostátně sledovány v rámci tzv. Registru emisí a zdrojů znečišťování ovzduší (REZZO). Správou databáze REZZO za celou Českou republiku je pověřen ČHMÚ. Jednotlivé dílčí databáze REZZO, 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 v ČR. Druh zdroje Typ souboru obsahuje charakter zdroje způsob evidence Tab. 2 Členění databáze REZZO na kategorie Velké zdroje Střední zdroje Malé zdroje znečišťování znečišťování znečišťování Mobilní zdroje znečišťování REZZO 1 REZZO 2 REZZO 3 REZZO 4 stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu vyšším než 5 MW a zařízení zvlášť závažných technologických procesů stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu od 0,2 do 5 MW, zařízení závažných technologických procesů, uhelné lomy a plochy s možností hoření, zapaření nebo úletu znečišťujících látek stacionární zařízení ke spalování paliv o tepelném výkonu nižším než 0,2 MW; zařízení technologických procesů nespadajících do kategorie velkých a středních zdrojů; plochy na kterých jsou prováděny práce, které mohou způsobovat znečištění ovzduší; skládky paliv, surovin, produktů a odpadů a zachycených exhalátů a jiné stavby; zařízení a činnosti výrazně znečišťující ovzduší pohyblivá zařízení se spalovacími nebo jinými motory, zejména silniční motorová vozidla, železniční kolejová vozidla, plavidla a letadla bodové zdroje plošné zdroje liniové zdroje zdroje jednotlivě sledované zdroje hromadně sledované 6
Nejproblematičtějšími látkami jsou suspendované částice frakce PM 10, benzen, benzo(a)pyren, těžké kovy (arsen, méně kadmium a nikl). Tyto látky trvale překračují stanovené limitní hodnoty. S ohledem na zaměření publikace bude v následujícím textu pozornost věnována především suspendovaným částicím, a to frakce PM 10 a PM 2,5. Obr. 1 Podíl kategorií REZZO na emisích TZL v ČR a vybraných krajích (2006) 7
4. VYMEZENÍ POSUZOVANÉHO ÚZEMÍ 4.1 Region Město Petřvald se nachází na území Moravskoslezského kraje, který je od roku 2005 na podnět Ministerstva životního prostředí ČR zařazen do zón, jimž je věnována zvýšená pozornost ve vztahu k hodnocení kvality ovzduší [3]. Obr. 2 Poloha regionu v rámci ČR Podle ročenky ČHMÚ za rok 2010 [4] sleduje na tomto území kvalitu venkovního ovzduší celkem 53 měřicích programů na 30 lokalitách. Velký počet stanic v kraji a relativně velmi husté pokrytí města Ostravy je dáno faktem, že tento region vždy patřil mezi tzv. impaktní, tedy z hlediska ovzduší značně zatížené oblasti (zvláště regiony Karviná a Ostrava - město). Překročení limitů pro suspendované částice frakce PM 10 je zde velmi masivní - objevuje se prakticky trvale u většiny stanic v kraji a v rámci České republiky nemá obdoby. Mezi 15 stanicemi, na nichž byla v roce 2007 naměřena nejvyšší roční průměrná koncentrace suspendovaných částic, se jich 11 nacházelo na území Moravskoslezského kraje. Tab. 3 Přehled stanic s nejvyššími ročními průměrnými koncentracemi PM 10 v roce 2007 Překročení limitu Roční Poř. Lokalita Kraj Okres pro 24hodinové průměr koncentrace 1 Ostrava-Bartovice MSK Ostrava-město 65,4 202 2 Bohumín MSK Karviná 49,5 129 3 Věřňovice MSK Karviná 47,2 112 4 Praha 2 - Legerova PHA Praha 2 46,2 132 5 Ostrava - Přívoz MSK Ostrava-město 46,0 116 6 Praha 5 - Svornosti PHA Praha 5 45,6-7 Český Těšín MSK Karviná 44,3 121 8 Zlín - Svit ZLK Zlín 43,9 98 9 Ostrava Českobratr. MSK Ostrava-město 42,9 98 10 Karviná MSK Karviná 42,0 104 11 Orlová MSK Karviná 41,9 93 12 Havířov MSK Karviná 41,8 96 13 Ostrava Mar. Hory MSK Ostrava-město 41,5 83 8
14 Jihlava - Znojemská VYS Jihlava 41,0 74 15 Karviná - ZÚ MSK Karviná 41,0 82 Tab. 4 Přehled stanic s nejvyššími ročními průměrnými koncentracemi PM 2,5 v roce 2007 Poř. Lokalita Kraj Okres 2007 1 Bohumín MSK Karviná 35,9 2 Věřňovice MSK Karviná 35,0 3 Ostrava - Přívoz MSK Ostrava-město 33,2 4 Ostrava - Zábřeh MSK Ostrava-město 29,5 5 Třinec - Kosmos MSK Frýdek-Místek 29,0 Překročení stanovených imisních limitů bylo zaznamenáváno pravidelně na většině měřících stanic, přičemž rok 2007 byl z hlediska teplotního normálu nadprůměrný a obecně v tomto období bylo dosahováno nejnižších hodnot imisních koncentrací. Srovnání s ostatními roky dokumentuje obr. 3. PM10 - roční průměr PM10-36. nejvyšší 24hod. koncentrace PM2,5 - roční průměr 160 140 120 100 80 60 40 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Obr. 3 Trendy imisních charakteristik PM 10 (index, rok 2000=100) a PM 2,5 (index, rok 2004=100) Koncentrace frakcí PM 2,5 jsou v ČR měřeny od roku 2004, ale teprve v roce 2011 byly nařízením vlády stanoveny imisní limity ve výši 25 μg.m -3. Koncentrace PM 2,5 ve srovnání s PM 10 dosahují obecně nižších hodnot (cca 75 %), přičemž jejich poměr se v průběhu kalendářního roku mění s největším přiblížením v zimních měsících (obr. 4). 9
Obr. 4 Průměrné měsíční poměry PM 2,5 /PM 10 v roce 2007 Petřvald dlouhodobě spadá do oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší (OZKO), která je podle zákona č. 86/2002 Sb. vymezena územím v rámci zóny nebo aglomerace, na němž došlo k překročení hodnoty imisního limitu u jedné nebo více znečišťujících látek. Rozsah OZKO v roce 2010 znázorňuje obr. 5. Vývoj imisní situace ve vztahu k průměrným ročním koncentracím suspendovaných částic frakce PM 10 v letech 2006 až 2010 je zachycen v mapách na obr. 6 až obr. 8. Obr. 5 Mapa oblastí s překročenými imisními limity pro ochranu zdraví (2010) 10
Obr. 6 Pole roční průměrné koncentrace PM 10 v roce 2006 a 2007 Obr. 7 Pole roční průměrné koncentrace PM 10 v roce 2008 a 2009 Obr. 8 Pole roční průměrné koncentrace PM 10 v roce 2010 11
Velikost území MSK, na němž jsou překračovány roční imisní limity prachu silně závisí na klimatických podmínkách. V posledních 5 letech se jednalo o 6,5 až téměř 30 % území (tab. 5). Tab. 5 Podíl rozlohy MSK s překročením imisních limitů pro PM 10 Roční Denní Rok koncentrace [%] koncentrace [%] 2006 28,3 65,3 2007 9,5 51,0 2008 6,5 36,1 2009 7,9 45,4 2010 26,7 69,9 Z 24hodinového průměrování je zřejmé, že alespoň jednou byl imisní limit překročen na podstatně větším území kraje. Tuto skutečnost názorně dokumentuje obr. 9, z něhož je patrné, že téměř v celém MSK bylo dosaženo vyšší imisní koncentrace PM 10 než 50 μg.m -3, přičemž v některých lokalitách šlo až o desetinásobky imisního limitu. Absolutně nejvyšší hodnoty 24hodinových koncentrací za poslední pětileté období pocházejí z měsíce ledna roku 2006, kdy byly naměřeny koncentrace převyšující 600 μg.m -3. 4.2 Okres Obr. 9 24hodinová koncentrace PM 10 ze dne 24.1.2010 Ostravsko-karvinská oblast se vyznačuje nejvyššími koncentracemi suspendovaných částic frakce PM 10 v rámci MSK. V okrese Karviná se nachází nejvíce lokalit, které se každoročně objevují na předních příčkách v přehledu stanic jak s nejvyššími průměrnými ročními koncentracemi, tak počtem překročení 24hodinových limitních koncentrací. Mezi tyto stanice patří: Bohumín, Věřňovice, Orlová, Karviná, Český Těšín a Havířov. 12
Obr. 10 Poloha města v rámci okresu Karviná Tab. 6 Emisní bilance okresů v MSK kraji za rok 2009 v tunách [6] Okres Obyvatel REZZO 1 REZZO 2 REZZO 3 Souhrn Podíl v kraji [%] Bruntál 98 590 52,8 56,3 229,9 339 8,1% Frýdek - Místek 227 846 873 67,7 336,6 1277,3 30,5% Karviná 273 970 137,6 15,6 192,6 345,8 8,3% Nový Jičín 159 481 33,8 168,4 159 361,2 8,6% Opava 180 305 18,7 43,4 179,8 241,9 5,8% Ostrava 309 098 1477,6 9,4 138,3 1625,3 38,8% 4.3 Obec Hornické město Petřvald se 7100 obyvateli se nachází v okrese Karviná, který se vyznačuje vysokým znečištěním ovzduší. Tato situace je z velké části zapříčiněna těsným sousedstvím města s ostravskými obvody, v nichž je soustředěn těžký průmysl, přičemž znečišťující látky z těchto zdrojů jsou obvykle unášeny jihozápadními větry směrem na Petřvald. Obec leží v mírně zvlněném terénu v nadmořské výšce 265 m.n.m. na území, které spadá do ostravské pánve a kde až do roku 1998 probíhala těžba černého uhlí. Dlouhá desetiletí probíhající těžba výrazně poznamenala krajinu. Všechny části Petřvaldu jsou v různé míře postiženy vlivy důlní činnosti projevujícími se na povrchu poklesy a rozsáhlými plochami hald, odvalů, výsypek, kalových a popelových nádrží. Důlní vlivy v rozhodující míře omezují možnosti investiční činnosti na tomto území. 13
Obr. 11 Letecký snímek Petřvaldu s vyznačením obytných lokalit Katastrální výměra Petřvaldu představuje 12,63 km 2, přičemž 29 % tohoto území bylo pro účely studie v závislosti na charakteru bytové zástavby rozčleněno na 9 výpočtových lokalit ve snaze o provedení podrobné emisní bilance prachu ze spalovacích zdrojů pro vytápění domácností a za účelem modelování imisních koncentrací suspendovaných částic. Obec je v rámci tříd lokalit pro výměnu informací zavedených Rozhodnutím rady 97/101/EC z 27. ledna 1997 specifikována následovně: Tab. 7 Třídy lokalit pro výměnu informací Parametr Název Značení Typ lokality pozaďová B Typ zóny (oblasti) městská U Charakteristika zóny (oblasti) obytná Vzhledem k počtu obyvatel převyšující hranici 1000 a náležitosti obce do OZKO (oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší), patří Petřvald mezi města, která jsou ve vztahu k Programu ke zlepšení kvality ovzduší Moravskoslezského kraje považována za prioritní [7]. S ohledem na vícenásobné překročení imisního limitu je dokonce řazeno do nejvyšší prioritní kategorie I. 4.4 Klimatické podmínky na území obce Podnebí hodnoceného území lze charakterizovat jako klima severního mírného pásu s průměrnou roční teplotou 8,2 C. Dlouhodobější pokles denní teploty pod 13 C vymezuje délku topné sezóny, která obvykle trvá od října do dubna (tab. 8). Tab. 8 Dlouhodobý teplotní normál a úhrn srážek v Petřvaldu Parametr I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Rok Teplota [ C] -2,2-0,7 3,1 8,1 13,1 16,2 17,6 17,3 13,5 9 3,7-0,6 8,2 Srážky [mm] 35 36 43 61 97 117 118 100 76 51 56 45 833 R 14
Podle klimatologického členění ČR [8] spadá Petřvald do mírné oblasti MT10, která se vyznačuje následujícími parametry. Tab. 9 Typické klimatické podmínky v oblasti MT10 Parametr Rozměr Počet mrazivých dní [-] 110-130 Počet ledových dní [-] 30-40 Průměrná teplota v lednu [ C] -2 - -3 Průměrná teplota v dubnu [ C] 7-8 Průměrná teplota v říjnu [ C] 7-8 Průměrný úhrn srážek [mm] 660 Obr. 12 Klimatické oblasti ČR Vývoj teplot za posledních 10 let ve vztahu k dlouhodobému teplotnímu normálu znázorňuje (obr. 13). 25 20 15 průměrná teplota ( C) 10 5 0-5 -10 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 DTN Obr. 13 Dlouhodobé průměry teploty vzduchu v ČR 15
Tab. 10 Vybrané extrémy Parametr Rozměr Datum Teplota min [ C] -30,5 07.01.1985 Teplota max [ C] 36,2 01.08.1994 Srážky [mm] 85,3 18.07.1970 Rychlost větru [m/s] 26 17.11.2002 Otevřenost území směrem k severu usměrňuje větrné proudění při zemi, takže převládajícím směr větru je jihozápadní (obr. 14). Obr. 14 Větrná růžice pro město Petřvald 4.5 Měřicí stanice ve vymezeném území V Moravskoslezském kraji se nachází 30 měřicích stanic, které dodávají data z monitoringu imisí PM 10 do databáze ISKO, avšak přímo ve městě Petřvald v současnosti není žádna tato stanice umístěna. Nejbližší měřicí stanoviště je přibližně 6 km vzdušnou čarou vzdálená stanice v Orlové (TORVA). Ani zde však nejsou měřeny koncentrace PM 2,5, tyto jsou zaznamenávány nejblíže v Bohumíně (13 km) a Ostravě-Zábřehu (14 km). Obr. 15 Síť měřicích stanic monitoringu kvality ovzduší v MSK 16
5. EMISNÍ BILANCE PM Z VYTÁPĚNÍ DOMÁCNOSTÍ NA ÚZEMÍ OBCE Jedním ze základních parametrů potřebných pro hodnocení emisní bilance je velikost vytápěné plochy, kterou je možné přibližně stanovit ze statistických údajů zjištěných v rámci sčítání lidu, domů a bytů, jenž se uskutečnilo v roce 2001 (data ze sčítáni v roce 2011 ještě nebyla k dispozici). Byty Tab. 11 Skladba bytů v Petřvaldu V bytových a ostatních domech V rodinných domech Celkem Počet 735 1 767 2 502 Průměrná vytápěná plocha na byt [m 2 /byt] Vytápěná plocha celkem [m 2 ] 59,03 89,24 80,36 43 387 157 687 201 074 Byty v bytových a ostatních domech Byty v rodinných domech Byty v bytových a ostatních domech Byty v rodinných domech 70,6% 78,4% 29,4% 21,6% Obr. 16 Poměr počtu bytů (vlevo) a velikosti vytápěné plochy (vpravo) dle typu objektu Celková velikost vytápěné plochy v obci se dále člení na dílčí položky, které reflektují různou energetickou náročnost jednotlivých budov v důsledku tepelné ztráty. Energetickou náročnost lze vyjádřit prostřednictvím měrné potřeby tepla na vytápění: Tab. 12 Měrná potřeba tepla na vytápění dle typu objektu Tepelná ztráta objektu Roční měrná potřeba tepla [kwh/m 2 ] Měrná potřeba tepla [W/m 2 K] malá 110 1,1 střední 160 1,6 velká 250 2,5 Uvedené hodnoty samozřejmě představují orientační údaj, který charakterizuje určitý typ objektu. Novostavby se pohybují v rozmezí 80 až 150 kwh/m 2 a, zatímco staré nezateplené panelové domy se mohou blížit k 250 kwh/m 2 a. Tuto hranici pak dokonce překračují starší domy postavené z plných cihel bez jakékoli izolační úpravy. 17
Obr. 17 Potřeba tepla na vytápění dle typu objektu Aby bylo možné zohlednit vliv klimatických podmínek a teplotu v interiéru definující tepelnou pohodu, jsou tabelované hodnoty vztahující se k dlouhodobému teplotnímu normálu přepočítány na skutečný počet denostupňů plynoucí ze středních denních teplot získaných měřením venkovního vzduchu ve sledovaném období let 2006 a 2007. Tab. 13 Charakteristika topné sezóny v Petřvaldu Parametr 2006 2007 Délka topného období [dní] 242 242 Počet dní pod 13 C 203 222 Průměrná teplota vzduchu v TO [ C] 4,7 5,3 Teplota interiéru [ C] 21 21 Počet denostupňů 3 870 3 670 Obr. 18 Průměrné měsíční teploty v Petřvaldu v analyzovaném období 18
Tab. 14 Počet bytů dle způsobu vytápění v Petřvaldu Způsob vytápění v RD v BD Souhrnně CZT 0 171 171 Uhlí 849 403 1 252 Zemní plyn 719 115 834 Propan-butan 6 1 7 Biomasa 56 23 79 Elektřina 137 22 159 Celkem 1 767 735 2 502 Uhlí Zemní plyn Propan-butan Biomasa Elektřina CZT Uhlí Zemní plyn Propan-butan Biomasa Elektřina 48,0% 40,7% 54,8% 7,8% 3,2% 0,3% 23,3% 3,0% 3,1% 0,1% 15,6% Obr. 19 Poměr počtu bytů dle způsobu vytápění (RD vlevo, BD vpravo) CZT Uhlí Zemní plyn Propan-butan Biomasa Elektřina CZT Uhlí Zemní plyn Biomasa Elektřina 50,0% 33,3% 50,1% 10,3% 6,8% 0,3% 6,4% 3,2% Obr. 20 Poměr počtu bytů dle způsobu vytápění (souhrnně Petřvald, souhrnně MSK) Petřvald se vyznačuje nadprůměrným podílem elektrických topných zařízení ve srovnání s hodnotami pro celý Moravskoslezský kraj, avšak uhlí je pro polovinu domácností stále hlavním palivem používaným pro vytápění, a to zejména na úkor systému centrálního zásobování teplem, což je do značné míru způsobeno skladbou bytů (více než 2/3 v RD). 3,3% 2,9% Tab. 15 Podíl bytů v Petřvaldu v závislosti na tepelné ztrátě Objekt MTZ STZ VTZ Podíl na vytápěné ploše [%] 32 68 0 33,5% 19
Tab. 16 Množství tepla pro vytápění domácností v závislosti na tepelné ztrátě objektu Parametr 2006 2007 Měrná potřeba tepla u domů s malou TZ [GJ/m 2 ] Měrná potřeba tepla u domů se střední TZ [GJ/m 2 ] Měrná potřeba tepla u domů s velkou TZ [GJ/m 2 ] Potřeba tepla na vytápění domů s malou TZ [GJ] Potřeba tepla na vytápění domů se střední TZ [GJ] Potřeba tepla na vytápění domů s velkou TZ [GJ] 0,368 0,349 0,535 0,507 0,836 0,793 23 699 22 480 73 099 69 337 0 0 CZT Černé uhlí Hnědé uhlí Zemní plyn Propan-butan Biomasa Elektřina 32,7% 16,8% 35,4% 0,3% 5,0% 6,7% 3,1% Obr. 21 Podíl vytápěné plochy dle způsobu vytápění Tab. 17 Množství tepla pro vytápění domácností v závislosti na palivu Potřeba tepla na vytápění [GJ/rok] Způsob vytápění 2006 2007 CZT 4 864 4 614 Černé uhlí 31 685 30 055 Hnědé uhlí 16 223 15 388 Zemní plyn 34 177 32 418 Propan-butan 284 269 Biomasa 3 044 2 888 Elektřina 6 521 6 185 Celkem 96 798 91 817 20
Obr. 22 Účinnost transformace energie v palivu na teplo ve spalovacích zařízeních [%] Obr. 23 Výhřevnost paliv v MJ/kg Spotřeba paliv je počítána jen pro ta topná zařízení, která představují plošné zdroje emisí lokálního charakteru. Z tohoto důvodu jsou v dalším textu z emisní bilance vyřazeny systémy CZT a elektrická topná zařízení, do nichž je energie dodávána z velkých bodových zdrojů spadajících do kategorie REZZO 1, případně REZZO 2. Tab. 18 Spotřebované teplo na vytápění domácností v závislosti na použitém palivu Spotřeba tepla na vytápění [GJ/rok] Způsob vytápění 2006 2007 Černé uhlí 48 746 46 238 Hnědé uhlí 21 631 20 518 Zemní plyn 37 148 35 237 Propan-butan 309 299 Biomasa 4 228 4 010 Celkem 112 062 106 302 21
Tab. 19 Emisní faktory pro typické spalovací technologie Typ spalovacího zařízení PM 10 [g/gj] PM 2,5 [g/gj] Krby a kamna na ČU 450 438 Kotle prohořívací na ČU 460 448 Kotle odhořívací na ČU 264 258 Kotle automatické na ČU 70 61 Kotle na HU 1 152 1 097 Kotle na zemní plyn 0,5 0,5 Kotle na propan-butan 0,5 0,5 Kotle na biomasu 109 103 Tab. 20 Emise prachu v závislosti na spalovací technologii [kg/rok] Způsob vytápění 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Kamna a kotle na ČU 12 869 12 528 12 207 11 883 Kamna a kotle na HU 24 918 23 729 23 636 22 508 Kotle na zemní plyn 19 19 18 18 Kotle na propan-butan 0 0 0 0 Kamna a kotle na biomasu 381 359 361 341 Celkem 38 187 36 635 36 222 34 749 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% PM10 [kg/r] 19 18 381 361 24 918 23 636 12 869 12 207 2006 2007 BIO ZP HU ČU 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% PM10 [kg/r] 19 359 341 23 729 22 508 12 528 11 883 2006 2007 18 BIO ZP HU ČU Obr. 24 Podíl paliv na množství emisí z vytápění domácností Tab. 21 Emise prachu v Petřvaldu dle lokality [kg/rok] Lokalita 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 1066 1 623 1 558 1 539 1 477 1099 5 967 5 721 5 657 5 426 1128 17 565 16 852 16 662 15 985 1296 4 271 4 098 4 052 3 886 1297 1 156 1 109 1 096 1 052 4787 751 721 712 683 4812 1 879 1 803 1 783 1 711 4833 3 332 3 197 3 161 3 032 4845 1 644 1 578 1 560 1 497 Celkem 38 187 36 635 36 222 34 749 22
Obr. 25 Vymezení obytných lokalit v rámci města Petřvald Pro možnost srovnání Petřvaldu s jinými obcemi MSK, případně se samotným krajem, byly vyhodnoceny měrné emise jako indikátory emisní bilance zdrojů pro vytápění. Následující tabulky poukazují na skutečnost, že data platná pro Petřvald se pohybují nad krajským průměrem, což je pro obce takové velikosti (a menší) příznačné, nicméně ve své kategorii (cca 7000 obyvatel) jsou to hodnoty zdaleka nejvyšší. Uvedené srovnání je provedeno jednak na základě vážených průměrů zohledňující velikost jednotlivých obcí, a také na základě prostého aritmetického průměru poukazujícího na vliv početní převahy malých obcí. Tab. 22 Měrné emise prachu v Petřvaldu Měrné emise 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Na obyvatele [kg/ob.] 5,44 4,22 5,16 4,95 Na plochu zástavby [g/m 2 ] 10,39 9,96 9,85 9,45 Na vytápěnou plochu [g/m 2 ] 189,93 188,21 180,15 172,83 Tab. 23 Měrné emise prachu v MSK (vážený průměr) Měrné emise 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Na obyvatele [kg/ob.] 1,34 1,29 1,28 1,23 Na plochu zástavby [g/m 2 ] 3,82 3,66 3,65 3,50 Na vytápěnou plochu [g/m 2 ] 48,05 46,08 45,92 44,03 Poznámka: vyjádřeno jako celkové emise v kraji vztažené na celkový počet obyvatel a plochy. Tab. 24 Poměrové vyjádření měrných emisí v Petřvaldu k MSK Měrné emise 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Na obyvatele [-] 4,06 3,27 4,03 4,02 Na plochu zástavby [-] 2,72 2,72 2,70 2,70 Na vytápěnou plochu [-] 3,95 4,08 3,92 3,93 23
Tab. 25 Měrné emise prachu v MSK (prostý aritm. průměr obcí) Měrné emise 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Na obyvatele [kg/ob.] 3,62 3,47 3,47 3,33 Na plochu zástavby [kg/m 2 ] 5,23 50,1 5,01 4,80 Na vytápěnou plochu [kg/m 2 ] 120,22 115,22 115,27 110,48 Poznámka: zde se promítá vysoký počet velmi malých obcí, pro něž jsou vysoké měrné emise typické. Tab. 26 Poměrové vyjádření měrných emisí v Petřvaldu k průměru všech obcí v MSK Měrné emise 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Na obyvatele [-] 1,50 1,22 1,49 1,49 Na plochu zástavby [-] 1,99 0,20 1,97 1,97 Na vytápěnou plochu [-]] 1,58 1,63 1,56 1,56 Bytová struktura a absence systému CZT jsou pak důsledkem poměrně vysoké absolutní produkce emisí PM srovnatelné s 8x větším okresním městem Frýdek-Místek. Tab. 27 Obce s nejvyššími emisemi prachu z lokálních zdrojů tepla pro vytápění domácností [kg] Pořadí Obec 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 1 Ostrava 141 045 135 308 133 575 128 142 2 Třinec 58 601 56 212 55 772 53 499 3 Orlová 53 446 51 274 50 635 48 577 4 Frýdek-Místek 39 351 37 741 37 420 35 889 5 Petřvald 38 187 36 635 36 222 34 749 6 Karviná 30 464 29 227 28 830 27 660 7 Mosty u Jablunkova 29 047 27 865 27 897 26 762 8 Rychvald 28 475 27 318 26 953 25 858 9 Opava 25 901 24 844 24 556 23 554 10 Havířov 21 417 20 548 20 325 19 500 11 Bohumín 21 392 20 524 20 205 19 384 12 Frýdlant nad Ostravicí 21 088 20 223 20 106 19 281 13 Krnov 19 551 18 756 18 565 17 810 14 Český Těšín 19 300 18 506 18 358 17 602 15 Vratimov 19 202 18 419 18 200 17 459 16 Rýmařov 18 459 17 694 17 813 17 075 17 Jablunkov 17 821 17 093 17 029 16 333 18 Šenov 17 459 16 748 16 568 15 893 19 Bílovec 16 313 15 644 15 480 14 845 20 Doubrava 15 196 14 578 14 395 13 810 - SUMA 20 651 715 625 156 618 903 593 681 - SUMA MSK 1 678 535 1 609 494 1 593 992 1 528 422 24
Z výše uvedeného vyplývá, že emise prachu z vytápění petřvaldských domácností pomocí lokálních spalovacích zařízení představují pouze 2,2% podíl v rámci MSK, přesto však patří mezi pětici největších plošných zdrojů kraje. V přepočtu množství emisí prachu na jednoho obyvatele zaujímá Petřvald 79. příčku ze všech 299 obcí MSK. Nejhůře jsou na tom v tomto ohledu ty nejmenší obce, kde není možnost využívat systémy CZT, ani zemní plyn. Takových se v pomyslném žebříčku před obcí Petřvald nachází 45. Vezmou-li se v potaz pouze obce větší než 1000 obyvatel, posouvá se Petřvald na 12. příčku. V kategorii obcí nad 5000 obyvatel již získává prvenství. Pořadí Tab. 28 Emise prachu na obyvatele v obcích nad 1000 obyvatel [kg/ob.a] Obec 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 1 Doubrava 10,4 9,9 9,8 9,4 2 Skřipov 10,0 9,6 9,6 9,2 3 Bukovec 8,6 8,3 8,3 7,9 4 Zátor 7,9 7,6 7,5 7,2 5 Karlovice 7,6 7,3 7,3 7,0 6 Dvorce 7,5 7,2 7,2 6,9 7 Mosty u Jablunkova 7,3 7,0 7,0 6,7 8 Jindřichov 6,2 5,9 5,9 5,6 9 Písek 5,9 5,6 5,6 5,4 10 Jakartovice 5,7 5,4 5,4 5,2 11 Milíkov 5,5 5,2 5,2 5,0 12 Petřvald 5,4 5,2 5,2 5,0 13 Bartošovice 5,4 5,2 5,1 4,9 14 Horní Benešov 5,3 5,1 5,1 4,9 15 Metylovice 5,1 4,9 4,9 4,7 16 Velké Heraltice 4,6 4,4 4,4 4,2 17 Kunčice pod Ondřej. 4,5 4,3 4,3 4,1 18 Nýdek 4,4 4,2 4,2 4,0 19 Březová 4,4 4,2 4,2 4,0 20 Janovice 4,2 4,0 4,0 3,8 Tab. 29 Emise prachu na obyvatele ve srovnatelně velkých obcích MSK [kg/ob.a] Pořadí Obec 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 1 Petřvald 5,4 5,2 5,2 5,0 2 Rychvald 4,1 4,0 3,9 3,8 3 Vratimov 2,9 2,7 2,7 2,6 4 Vítkov 2,3 2,2 2,2 2,1 5 Bílovec 2,2 2,1 2,1 2,0 6 Odry 1,9 1,8 1,8 1,7 7 Kravaře 0,8 0,7 0,7 0,6 25
Obr. 26 Množství prachu PM 10 na obyvatele v roce 2007 v okrese Karviná Obr. 27 Množství prachu PM 2,5 na obyvatele v roce 2007 v okrese Karviná 26
Emise vztažené na zastavěnou plochu představují do značné míry variaci indikátoru dle obyvatel se změnou pořadí většiny obcí. Petřvald se v tomto ohledu posouvá ještě o příčku výše. Ve srovnání se stejně velkými městy má jednoznačně nejvyšší měrné emise. Pořadí Tab. 30 Emise prachu na m 2 zástavby v obcích nad 1000 obyvatel [kg/m 2 a] Obec 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 1 Čeladná 20,1 19,3 19,2 18,4 2 Bukovec 19,2 18,4 18,4 17,6 3 Skřipov 17,2 16,5 16,6 15,9 4 Mosty u Jablunkova 17,2 16,5 16,5 15,9 5 Doubrava 14,9 14,3 14,1 13,6 6 Dobratice 13,2 12,7 12,6 12,1 7 Morávka 13,1 12,5 12,6 12,0 8 Kunčice pod Ondřej. 11,8 11,3 11,3 10,8 9 Dvorce 11,7 11,2 11,3 10,8 10 Nýdek 11,1 10,6 10,6 10,1 11 Petřvald 10,4 10,0 9,9 9,5 12 Písek 10,3 9,8 9,8 9,4 13 Ropice 10,0 9,6 9,5 9,1 14 Těrlicko 9,8 9,4 9,3 8,9 15 Stěbořice 9,3 8,9 8,8 8,4 16 Návsí 9,2 8,8 8,7 8,4 17 Horní Benešov 9,1 8,7 8,7 8,4 18 Ostravice 8,7 8,4 8,4 8,0 19 Janovice 7,8 7,5 7,5 7,2 20 Metylovice 7,7 7,4 7,4 7,1 Tab. 31 Emise prachu na m 2 zástavby ve srovnatelně velkých obcích MSK [kg/m 2 a] Pořadí Obec 2006 2007 PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 1 Petřvald 8,7 8,2 8,2 7,8 2 Rychvald 5,8 5,5 5,5 5,2 3 Vratimov 4,2 4,0 4,0 3,8 4 Vítkov 4,2 4,0 4,1 3,8 5 Bílovec 4,0 3,8 3,8 3,6 6 Odry 2,7 2,6 2,6 2,5 7 Kravaře 1,9 1,8 1,8 1,7 Grafické znázornění tohoto parametru pro všechny obce v okrese Karviná a v celém Moravskoslezském kraji pro rok 2007 nabízí obr. 28 a obr. 29, respektive obr. 33 a obr. 34. 27
Obr. 28 Množství prachu PM 10 na m 2 zástavby v roce 2007 v okrese Karviná Obr. 29 Množství prachu PM 2,5 na m 2 zástavby v roce 2007 v okrese Karviná 28
U následujících obrázků se setkáváme s pojmem suma faktorů. Jedná se o součet podílů měrné emise na obyvatele a měrné emise na zastavěnou plochu v dané obci ku příslušným měrným emisím většího územního celku. Kombinuje tak význam těchto parametrů do jednoho indikátoru, kterým je možné pohodlně identifikovat rozsah zatížení jednotlivých obcí. Vzhledem k tomu, že tato publikace byla zpracována v rámci Operačního programu přeshraniční spolupráce Česká republika Polská republika, byla jako výchozí územní celek zvolena celá příhraniční oblast. Tato oblast pokrývá na české straně rozlohu krajů Moravskoslezského, Olomouckého, Pardubického, Královéhradeckého a Libereckého, zatímco na polské straně zahrnuje Opolské vojvodství a pohraniční části vojvodství Slezského a Dolnoslezského. Okres Karviná na obr. 30 a dále MSK na obr. 35 představují mapové výseky, na nichž jsou uvedeny číselné údaje sumy faktorů platné právě pro jmenovaný nadřazený územní celek (příhraničí). Tyto hodnoty sice nekorespondují s daty, které bychom získali při analýze pouze okresu/kraje, ale názorně ilustrují rozdílné emisní situace v každé obci. Nejnižší hodnoty sumy faktorů můžeme očekávat u velkých měst, jakožto urbanizovaných sídel s vysokou hustotou obyvatel, jenž z velké části pro vytápění domácností využívají zemní plyn nebo teplo prostřednictvím systému CZT. Naproti tomu obce s několika málo stovkami obyvatel bydlících výhradně ve starších rodinných domech vybavených kotli na tuhá paliva se vyznačují hodnotami nejvyššími.. Obr. 30 Suma faktorů PM 10 roce 2007 v okrese Karviná 29
Obr. 31 Množství prachu PM 10 na obyvatele v roce 2007 v MSK Obr. 32 Množství prachu PM 2,5 na obyvatele v roce 2007 v MSK 30
Obr. 33 Množství prachu PM 10 na m 2 zástavby v roce 2007 v MSK Obr. 34 Množství prachu PM 2,5 v kg na m 2 zástavby v roce 2007 v MSK 31
Obr. 35 Suma faktorů PM 10 roce 2007 v MSK Jak bylo již zmíněno výše, číselné údaje sumy faktorů na obr. 35 se vztahují k celé analyzované česko-polské příhraniční oblasti. Tyto se pohybují na poměrně nízkých hodnotách, jelikož se do nich výrazně promítá skladba spalovacích zařízení u našich sousedů. V Polsku je spalování uhlím jednoznačně dominantní způsob vytápění domácností, což se pochopitelně promítá do emisní bilance. Tím se srovnávací základna (průměrné měrné emise celého příhraničí) dostává na zcela jinou (vyšší) úroveň. 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Počet obyvatel Suma faktorů emisí PM10 Hrčava Písečná Nové Lublice Skřipov Doubrava Bukovec Mikolajice Vělopolí Lhotka u Litultovic Hlubočec Luboměř Ludvíkov Mosty u Jablunkova Lhotka Horní Město Spálov Bratříkovice Tvrdkov Bílčice Petrovice Vrchy Milotice nad Opavou Janov Dvorce Moravice Roudno Radkov Pražmo Leskovec nad Moravicí Čeladná Staré Heřminovy Razová Heřmanovice Stará Ves Pstruží Zátor Horní Lomná Rusín Liptaň Petřvald 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Obr. 36 Přehled obcí s nejvyšší sumou faktorů PM 10 32
Srovnání Petřvaldu s nejvíce zatíženými obcemi z pohledu emisí PM 10 čistě v rámci MSK nabízí obr. 36. Z něho je zřejmé, že odchylky sumy faktorů u malých obcí jsou markantní, což je způsobeno především vysokým počtem obyvatel v kraji, kteří žijí ve městech. Přestože město Petřvald má přes 7000 obyvatel, se sumou faktorů ve výši 6,7 (3,4x horší než průměr MSK) se charakterem emisní bilance pohybuje mezi podstatně menšími obcemi. Porovnání těchto obcí ve vztahu k podílu tuhých paliv na vytápění a absolutních emisích za rok 2007 zprostředkovává obr. 37. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Emise PM10 [kg/rok] Podíl tuhých paliv na vytápění Hrčava Písečná Nové Lublice Skřipov Doubrava Bukovec Mikolajice Vělopolí Lhotka u Litultovic Hlubočec Luboměř Ludvíkov Mosty u Jablunkova Lhotka Horní Město Spálov Bratříkovice Tvrdkov Bílčice Petrovice Vrchy Milotice nad Opavou Janov Dvorce Moravice Roudno Radkov Pražmo Leskovec nad Moravicí Čeladná Staré Heřminovy Razová Heřmanovice Stará Ves Pstruží Zátor Horní Lomná Rusín Liptaň Petřvald Obr. 37 Emise prachu frakce PM 10 v závislosti na podílu tuhých paliv na vytápění 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 33
6. IMISNÍ SITUACE PM PLYNOUCÍ Z VYTÁPĚNÍ DOMÁCNOSTÍ V OBCI Zimní měsíce na začátku roku 2006 se vyznačovaly neobvykle nízkými teplotami, které se podepsaly na vysoké spotřebě paliva pro zajištění optimální tepelné pohody domácností. Tomu odpovídají i imise suspendovaných částic ze spalovacích procesů v lokálních zdrojích tepla, které v tomto období dosahovaly svých špičkových hodnot z dvouletého analyzovaného intervalu, což ostře kontrastuje s počátkem roku 2007, jenž byl naopak mimořádně teplý (obr. 38). 40 35 PM10-2006 PM10-2007 Koncentrace [ug/mn 3 ] 30 25 20 15 10 5 0 1.1. 8.1. 16.1. 23.1. 2.2. 9.2. 16.2. 23.2. 2.3. 9.3. 17.3. 26.3. 3.4. 10.4. 18.4. 29.4. 7.9. 16.9. 24.9. 1.10. 9.10. 17.10. 25.10. 3.11. 10.11. 17.11. 24.11. 1.12. 8.12. 15.12. 22.12. 29.12. Obr. 38 Vývoj imisní koncentrace PM 10 v obci v topném období Koncentrace PM 2,5 poměrně věrně kopírují koncentrační profil PM 10, avšak s průměrně 10% posunem směrem k nižším hodnotám. Nevyšší dosažená odchylka mezi PM 10 a PM 2,5 činí cca 14 % (viz obr. 39). Jak je zřejmé z uvedených grafů, nejvyšší hodnoty imisní koncentrace pocházejí ze dne 9.1.2006, kdy bylo v případě PM 10 dosaženo 75 % imisního limitu. 40 35 PM10 PM2,5 Koncentrace [ug/mn 3 ] 30 25 20 15 10 5 0 1.1. 8.1. 16.1. 23.1. 2.2. 9.2. 16.2. 23.2. 2.3. 9.3. 17.3. 26.3. 3.4. 10.4. 18.4. 29.4. 7.9. 16.9. 24.9. 1.10. 9.10. 17.10. 25.10. 3.11. 10.11. 17.11. 24.11. 1.12. 8.12. 15.12. 22.12. 29.12. Obr. 39 Srovnání imisí dle frakce PM v obci v topném období 2006 34
Je třeba si však uvědomit, že graficky znázorněné údaje představují hodnoty zprůměrňované na celou obec (všechny zóny), a proto nereflektují skladbu vytápěných objektů v jednotlivých lokalitách. Podíváme-li se na modelové výsledky detailněji, zjistíme, že mezi jednotlivými částmi obce mohou existovat značné rozdíly. Například ve zmiňovaný den 9.1.2006 byla v severní zóně 1128 vymezené bytovou zástavbou mezi ulicemi Ostravská, Okálova a Okrajová vyhodnocena imisní koncentrace ve výši 66,9 μg/m 3 (tab. 32), která představuje nejen denní maximum, ale současně absolutní maximum v letech 2006 a 2007. To znamená překročení imisního limitu o 34 %, a to jen vlivem spalování fosilních paliv v domácích topeništích. Naproti tomu lokalita Pod lesem (jižní zóna ID 4833 a 4845) vykazuje 7 až 10násobně nižší imise, které jsou bezpečně pod hranicí imisního limitu (obr. 40, pro lepší přehlednost jsou v grafu vynechány lokality s podobnými koncentracemi). Tab. 32 Průměrné 24hodinové koncentrace PM v obci ze dne 9.1.2006 ID Rozloha Typ zástavby PM oblasti oblasti 10 PM 2,5 - km 2 - μg/m 3 μg/m 3 1066 0,30 komplexy budov 28,7 26 1099 0,12 volně stojící budovy 21,8 19,8 1128 0,48 volně stojící budovy 66,9 61,1 1296 0,26 komplexy budov 17,6 15,9 1297 0,54 komplexy budov 6,2 5,7 4787 0,34 volně stojící budovy 27,6 25,1 4812 1,41 volně stojící budovy 36,3 33,1 4833 0,13 komplexy budov 11,6 10,6 4845 0,09 volně stojící budovy 9,3 8,5 Obec 3,68 37,6 34,3 70 60 1066 1128 4812 4845 Koncentrace [ug/mn 3 ] 50 40 30 20 10 0 1.1. 8.1. 16.1. 23.1. 2.2. 9.2. 16.2. 23.2. 2.3. 9.3. 17.3. 24.3. 31.3. 7.4. 14.4. 21.4. 28.4. 5.9. 12.9. 19.9. 27.9. 4.10. 11.10. 18.10. 25.10. 1.11. 8.11. 15.11. 22.11. 29.11. 6.12. 13.12. 20.12. 27.12. Obr. 40 Imisní koncentrace PM 10 ve vybraných částech obce v topném období 2006 Názornější představu o imisní situaci v jednotlivých částech obce v den, kdy byly zaznamenány nejvyšší hodnoty, poskytuje mapa na obr. 41. Průměrná denní teplota byla - 8,1 C při převažujícím severním směru větru o rychlosti 1,4 m/s. 35
Obr. 41 Koncentrace PM 10 v obci Petřvald dne 9.1.2006 Za povšimnutí stojí srovnání s datem 23.1.2006, kdy byla změřena nejnižší průměrná denní teplota -15,9 C se severozápadním prouděním větru o rychlostí 1,7 m/s. Z obr. 42 je zřejmé, že imisní koncentrace PM 10 jsou navzdory předpokladu (intenzivnější topení) několikanásobně nižší, což je důsledek podstatného zlepšení rozptylových podmínek v atmosféře. Tuto skutečnost dokumentují i údaje naměřené na stanicích v blízkosti obce (tab. 33). Obr. 42 Koncentrace PM 10 v Petřvaldu dne 23.1.2006 36
Tab. 33 Průměrné 24hodinové koncentrace PM 10 [μg/m 3 ] v okolí Petřvaldu (2006) Lokalita 9.1. 23.1. Orlová 618 252 Ostrava-Bartovice 330 128 Bohumín 676 212 Délku topného období a počet nadlimitních dnů v roce ve vztahu k imisnímu limitu udává tab. 34. Průměrná koncentrace v obci za celé topné období naznačuje, že imisní limit pro kalendářní rok (PM 10 40 μg/m 3, PM 2,5 25 μg/m 3 ) nebyl překročen. Tab. 34 Koncentrace PM v ovzduší vlivem vytápění domácností v obci Parametr Rozměr Topné období 2006 2007 Počet dnů topného období 236 225 Velikost suspendovaných částic PM 10 PM 2,5 PM 10 PM 2,5 Počet dnů nad 25 % limitu 67 60 38 29 Počet dnů nad 50 % limitu 15 13 3 1 Počet dnů nad 75 % limitu 6 6 1 0 Počet dnů nad 100 % limitu 2 1 0 0 Lokální maximum v obci 66,9 66,1 37,6 34,3 Prům. koncentrace v obci za TO 6,7 5,2 6,1 4,7 Stále je ovšem nutné mít na paměti, že tyto závěry vyplývají z analýzy domácích zdrojů vytápění a nezahrnují vliv dopravy ani velkých stacionárních zdrojů. Výsledné koncentrace, obzvláště v částech obce zatížených frekventovanou dopravou, jsou s největší pravděpodobností podstatně vyšší. Z uvedeného je však zřejmé, že spalováním fosilních paliv a biomasy v domácích topeništích je roční imisní limit PM 10 naplněn ze 17 %, v případě PM 2,5 pak z 21 % (rok 2006). 37
7. POVAHA A POSUZOVÁNÍ ZNEČIŠTĚNÍ 7.1 Imisní kampaň Hlavním cílem měřicí kampaně byl sběr vstupních dat pro receptorové modelování metodou Chemical Mass Balance (CMB) za účelem identifikace zdrojů znečišťování ovzduší v obci v takové míře, aby bylo možné stanovit vliv lokálních spalovacích zařízení pro vytápění domácností na výslednou kvalitu ovzduší v obci. Odběry vzorků ovzduší v Petřvaldu probíhaly od čtvrtka 15.12. do neděle 18.12.2011. Délka jednoho odběru byla 24h, přičemž dva odběry byly realizovány ve dnech pracovního klidu a dva v běžné pracovní dny tak, aby se zohlednily různé režimy vytápění. 7.1.1 Lokalita Odběrové místo bylo zvoleno na pozemku mateřské školy v severovýchodní části obce v blízkosti rozsáhlé rezidenční oblasti (zóna 1128 pro model CALPUFF). Silně frekventovaná silnice č. 59 (cca 13000 vozů denně, z toho 14 % těžkých nákladních vozidel) se nachází ve vzdálenosti cca 100 m jihozápadním směrem. Obr. 43 Pozice odběrového místa v Petřvaldu 7.1.2 Rozsah sledovaných látek ve vzorcích Pro receptorové modelování byly z odebraných vzorků vyhodnoceny hmotnostní koncentrace těchto látek: a) PM 10 a PM 2,5 b) PAU ve frakci PM 2,5 + plynná fáze (PUF patrona) fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, pyren, benzo(a)antracen, chrysen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)pyren, indeno(1,2,3,c,d)pyren, dibenzo(a,h)antracen, benzo(g,h,i)perylen c) VOC v plynné fázi etan, eten, propan, propen, i-butan, n-butan, acetylen, suma buteny, i-pentan, n-pentan, suma penteny, metylcyklopentan, 2,3-dimetylbutan, 2+3 metylpentan, n-hexan, isopren, benzen, cyklohexan, n-heptan, toluen, 2+3metylheptan, n-oktan, etylbenzen, m+p xylen, o xylen, nonan, suma benzen+3c 38
d) Těžké kovy ve frakci PM 2,5 Li, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Rb, Sr, Mo, Ag, Cd, In, Sb, Te, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Yb, W, Tl, Pb, Bi e) Organický a elementární uhlík ve frakci PM 2,5 f) PCDD/F a PCB ve frakci PM 2,5 + plynná fáze PCB 14 kongenerů: PCB81, PCB77, PCB126, PCB169, PCB123, PCB118, PCB114, PCB105, PCB167, PCB156, PCB157, PCB189, PCB180, PCB170 PCDD/F - 17 toxických kongenerů 7.1.3 Analýzy Vzorky ovzduší odebrané v rámci imisní kampaně byly na základě akreditovaných postupů podrobeny laboratorním analýzám, jejichž výsledky byly použity jako vstupní parametry pro receptorové modelování obnášející: normalizace emisních koncentrací vyhodnocení korelačních matic - souvislost emise/imise odhad původu znečištění PAU - charakteristické PAU indexy srovnání prototypů imisních dat s emisním podpisem zdroje samotné receptorové modelování pomocí CMB vyhodnocení modelu CMB a interpretace výsledků 7.1.4 Meteorologická situace Po celou dobu měřicí kampaně bylo oblačno až zataženo s občasnými dešťovými přeháňkami. Inverzní situace nenastala. Následující tabulka shrnuje průměrné hodnoty za každý den měření. Za den s nejlepšími rozptylovými podmínkami lze označit pátek 16.12., kdy byla dosažena jak nejvyšší teplota v průběhu imisní kampaně, tak rychlost proudění větru. Tab. 35 Klimatické podmínky v období měřicí kampaně Datum Vlhkost vzduchu [%] Teplota vzduchu [ C] Rychlost větru [m/s] 15.12.2011 74,21 5,0 0,67 16.12.2011 65,74 6,4 2,03 17.12.2011 78,40 2,7 0,98 18.12.2011 74,80 1,7 0,94 Směr proudění větru pro každý měřicí den je zachycen na obr. 44 formou trajektorií s počátkem 24 hodin před okamžikem zahájení odběru vzorků v cílové lokalitě. 39
Obr. 44 Trajektorie proudění větru v období měřicí kampaně 7.1.5 Naměřené koncentrace Polycyklické aromatické uhlovodíky PAU PAU jsou organické látky s karcinogenními a mutagenními účinky, které jsou schopny dlouhodobě přetrvávat v životním prostředí. Příčinou vnosu PAU do ovzduší je jednak nedokonalé spalovaní fosilních paliv jak ve stacionárních (domácí topeniště), tak i mobilních zdrojích (vznětové motory), ale také některé technologie jako výroba koksu a železa. Podle platné legislativy (NV č. 597/2006 Sb.) je stanoven roční imisní limit pro benzo(a)pyren ve výši 1 ng/m 3. Koncentrace benzenu ve volném ovzduší vykazují sezónní vliv. V zimních měsících jsou koncentrace řádově 10x vyšší než v létě. Tab. 36 Naměřené koncentrace PAU v období měřicí kampaně (ng/m 3 ) Látka Čt 15.12. Pá 16.12. So 17.12. Ne 18.12. fluoren 37 9,8 20 16 fenanthren 110 32 59 49 anthracen 17 4 10 7 fluoranten 43 15 20 21 pyren 33 15 17 18 benzo(a)anthracen 25 5,4 12 11 chrysen 8,7 0,29 2 1,6 benzo(b)fluoranten 10 1,9 5 4,7 benzo(k)fluoranten 5,2 1 2,7 2,5 benzo(a)pyren 10 2,1 6 5,5 benzo(ghi)perylen 5,7 1,2 2,8 2,9 dibenzo(ah)anthracen 1,8 0,44 1 0,44 indeno(1,2,3-cd)pyren 5,7 1,3 3,3 3 Suma PAU 312 89 161 143 40
70 60 Koncentrace [ng/m3] 50 40 30 20 10 0 fluoren fenanthren anthracen fluoranten pyren benzo(a)anthracen chrysen benzo(b)fluoranten benzo(k)fluoranten benzo(a)pyren benzo(ghi)perylen dibenzo(ah)anthracen indeno(1,2,3-cd)pyren Obr. 45 Střední imisní koncentrace PAU za období imisní kampaně Úroveň znečištění území ČR se pohybuje v jednotkách ng/m 3 a v průmyslových oblastech až v desítkách ng/m 3. Obecně platí, že čím horší je zima, tím vyšší jsou koncentrace PAU. V rámci sektoru dopravy jsou jednoznačně nejvýznamnějšími zdroji osobní vozidla se vznětovými motory (87 % emisí PAU). Během imisní kampaně byly naměřené koncentrace poměrně nízké. Za srovnatelných meteorologických podmínek byly vyšší koncentrace zjištěny v menších obcích jako jsou Opočno nebo Hanušovice. Přesto imisní koncentrace benzo(a)pyrenu se ve zdejším regionu dlouhodobě pohybují na vysokých hodnotách a téměř každoročně jsou všemi stanicemi v okolí vyhodnocována výrazná překročení imisního limitu (nejvíce Ostrava-Bartovice 7 až 11násobně). Nelze předpokládat, že by situace v Petřvaldu byla značně odlišná a s jistotou lze počítat s alespoň dvojnásobným překročením ročního imisního limitu (1 ng/m 3 ). Město Tab. 37 Srovnání SUMA PAU s jinými městy Ústí nad Labem Bílý Kříž Kolín Praha- Vinohrady Ostrava- Poruba Ostrava- Přívoz Hradec Králové Brno- Tuřany Karviná- Mizerov Karviná- Fryštát Zima [ng/m 3 ] 117 31 119 83 89 157 131 32 310 500 Léto [ng/m 3 ] 39 23 23 55 33 101 48 14 42 49 Město Tab. 38 Srovnání benzo(a)pyrenu s jinými městy Ústí nad Labem Bílý Kříž Kolín Praha- Vinohrady Ostrava- Poruba Ostrava- Přívoz Hradec Králové Brno- Tuřany Karviná- Mizerov Karviná- Fryštát Zima [ng/m 3 ] 2,6 1,2 1,7 2,3 2,7 4,1 6,3 0,5 13 27 Léto [ng/m 3 ] 0,5 0,3 0,1 0,5 0,3 0,3 0,2 0,1 0,7 0,5 Těžké kovy Jde o skupinu prvků správně definovanou jako stopové chemické prvky určitých vlastností. Proto jsou mezi nimi zastoupeny nejen kovy podle specifické hmotnosti opravdu "těžké" (rtuť Hg, měď Cu, olovo Pb), ale také kovy, které tak nazvat nelze (berylium Be, 41
hliník Al, baryum Ba), dále polokovy (arzen As, selen Se, telur Te, thalium Tl), a dokonce i nekovy (bór B, chlór Cl, síra S). Některé těžké kovy (Fe, Cu, Zn) jsou toxické jen při vyšších koncentracích, jiné (Pb, Hg, Cd) jsou však toxické při všech koncentracích. V atmosféře pochází většina kovů z antropogenních činností ve formě aerosolu či popílku. Z tohoto hlediska jsou jako hlavní antropogenní polutanty brány olovo, kadmium, arsen, rtuť a chrom. Jako rizikové k nim přistupují podle Světové zdravotní organizace (WHO) ještě mangan, nikl, radon a vanad. Zdrojem většiny kovů je metalurgický průmysl, automobilová doprava, výroba cementu a skla a spalování fosilních paliv, odpadů a čistírenských kalů. Podle NV č. 597/2006 Sb. existuje roční imisní limit pro olovo ve výši 0,5 µg/m 3. Pro následující prvky jsou pak stanoveny cílové imisní limity s termínem plnění 1.1.2013: kadmium 5 ng/m 3, arsen 6 ng/m 3 a nikl 20 ng/m 3. 800 Koncentrace [ng/m 3 ] 600 400 200 0 Na Mg Al K Ca Mn Fe Zn Pb Obr. 46 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Na-Zn) 8 6 Koncentrace[ng/m 3 ] 4 2 0 Cr Ni Cu As Se Tv Sr Mb Cd Sb Ba Bi Obr. 47 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Cr-Bi) 42