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:
Ing. Jan Koloničný, Ph.D. Ing. David Kupka Ing. Rafał Chłond
Recenzent:
doc. Ing. Marian Mikulík, Ph.D.
Ostrava 2012
ISBN 978-80-248-2787-2
OBSAH 1. 2. 3.
Úvod ................................................................................................................................... 4 Cíl a obsah.......................................................................................................................... 4 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. PM10 je částice s aerodynamickým průměrem 10 mikronů, která může dosáhnout horních cest dýchacích. Větší zdravotní riziko pak představují jemnější frakce PM2,5, 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 PM2,5, která doplňuje stávající způsoby řízení PM10. To zahrnuje stanovení horní hranice koncentrace PM2,5 ve vzduchu na ochranu obyvatelstva proti příliš vysokému riziku. Je doplněn právně závazný cíl snížit celkové expozici obyvatel PM2,5 v letech 2010 - 2020 v každém členském státě, na základě naměřených dat. Směrnice rovněž počítá s více komplexním monitorováním některých znečišťujících látek, jako PM2,5. 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
Tab. 1 Imisní limity pro suspendované částice prachu [1] a [2] Frakce
Doba průměrování
Mez pro posuzování [μg/m3] Dolní Horní LAT UAT
Hodnota imisního limitu [μg/m3] LV
Povolený počet překročení
24 hodin
25
35
50
35
kalendářní rok
20
28
40
-
kalendářní rok
12
17
25
-
PM10 PM2,5
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 Malé zdroje Velké zdroje Střední 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
plošné zdroje
liniové zdroje
bodové zdroje zdroje jednotlivě sledované
zdroje hromadně sledované
6
Nejproblematičtějšími látkami jsou suspendované částice frakce PM10, 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 PM10 a PM2,5.
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 PM10 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 PM10 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 PM2,5 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 PM10 (index, rok 2000=100) a PM2,5 (index, rok 2004=100)
Koncentrace frakcí PM2,5 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 PM2,5 ve srovnání s PM10 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 PM2,5/PM10 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 PM10 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 PM10 v roce 2006 a 2007
Obr. 7 Pole roční průměrné koncentrace PM10 v roce 2008 a 2009
Obr. 8 Pole roční průměrné koncentrace PM10 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 PM10 Rok 2006
Roční Denní koncentrace [%] koncentrace [%] 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 PM10 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.
Obr. 9 24hodinová koncentrace PM10 ze dne 24.1.2010
4.2 Okres Ostravsko-karvinská oblast se vyznačuje nejvyššími koncentracemi suspendovaných částic frakce PM10 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 km2, 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
R
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 Teplota [°C] Srážky [mm]
I
II
III
IV
-2,2 -0,7
3,1
8,1
35
43
61
36
V
VI
VII
VIII
IX
13,1 16,2 17,6 17,3 13,5 97
14
117
118
100
76
X
XI
XII
Rok
9
3,7
-0,6
8,2
51
56
45
833
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
průměrná teplota (°C)
15
10
5
0
-5
-10 leden 2001
únor 2002
březen 2003
duben 2004
květen 2005
červen 2006
červenec 2007
srpen 2008
září 2009
Obr. 13 Dlouhodobé průměry teploty vzduchu v ČR
15
říjen 2010
listopad 2011
prosinec DTN
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 PM10 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 PM2,5, 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). Tab. 11 Skladba bytů v Petřvaldu Byty
V bytových a ostatních domech
V rodinných domech
Celkem
Počet
735
1 767
2 502
Průměrná vytápěná plocha na byt [m2/byt]
59,03
89,24
80,36
Vytápěná plocha celkem [m2]
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
78,4%
70,6%
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/m2]
Měrná potřeba tepla [W/m2K]
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/m2a, zatímco staré nezateplené panelové domy se mohou blížit k 250 kWh/m2a. 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
Uhlí
Zemní plyn
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
Propan-butan
Biomasa
Elektřina
CZT
Uhlí
Zemní plyn
Propan-butan
23,3%
15,6%
3,2% 0,3%
7,8%
Elektřina
54,8%
40,7%
48,0%
Biomasa
3,0%
3,1%
0,1%
Obr. 19 Poměr počtu bytů dle způsobu vytápění (RD vlevo, BD vpravo) CZT
Uhlí
Zemní plyn
Propan-butan
Biomasa
50,0%
Elektřina
CZT
6,4%
3,2%
Zemní plyn
Biomasa
Elektřina
10,3%
33,3%
6,8%
Uhlí
50,1%
33,5%
0,3%
3,3%
2,9%
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). Tab. 15 Podíl bytů v Petřvaldu v závislosti na tepelné ztrátě Objekt
MTZ
STZ
VTZ
Podíl na vytápěné ploše [%]
32
68
0
19
Tab. 16 Množství tepla pro vytápění domácností v závislosti na tepelné ztrátě objektu Parametr Měrná potřeba tepla u domů s malou TZ [GJ/m2] Měrná potřeba tepla u domů se střední TZ [GJ/m2] Měrná potřeba tepla u domů s velkou TZ [GJ/m2] 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]
2006
2007
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
Propan-butan
Biomasa
Elektřina
Zemní plyn
16,8% 35,4%
32,7%
5,0%
6,7%
0,3%
3,1%
Obr. 21 Podíl vytápěné plochy dle způsobu vytápění Tab. 17 Množství tepla pro vytápění domácností v závislosti na palivu Způsob vytápění
Potřeba tepla na vytápění [GJ/rok] 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 Způsob vytápění
Spotřeba tepla na vytápění [GJ/rok] 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 Krby a kamna na ČU
PM10 [g/GJ] 450
PM2,5 [g/GJ] 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
Typ spalovacího zařízení
Tab. 20 Emise prachu v závislosti na spalovací technologii [kg/rok] 2006
Způsob vytápění
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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 Kamna a kotle na biomasu
0
0
0
0
381
359
361
341
38 187
36 635
36 222
34 749
Celkem PM10 [kg/r] 100%
19
381
PM10 [kg/r] 100%
18
361
24 918
70%
23 636
50% 40%
12 869
12 207
2006
2007
23 729
22 508
BIO
60%
BIO
ZP
50%
ZP
HU
40%
HU
ČU
30% 20%
18
341
80%
80% 60%
359
90%
90% 70%
19
ČU
30% 20%
12 528
11 883
2006
2007
10%
10% 0%
0%
Obr. 24 Podíl paliv na množství emisí z vytápění domácností Tab. 21 Emise prachu v Petřvaldu dle lokality [kg/rok] Lokalita 1066 1099 1128 1296 1297 4787 4812 4833 4845 Celkem
2006
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
1 623 5 967 17 565 4 271 1 156 751 1 879 3 332 1 644 38 187
1 558 5 721 16 852 4 098 1 109 721 1 803 3 197 1 578 36 635
1 539 5 657 16 662 4 052 1 096 712 1 783 3 161 1 560 36 222
1 477 5 426 15 985 3 886 1 052 683 1 711 3 032 1 497 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 2006
Měrné emise Na obyvatele [kg/ob.] 2
Na plochu zástavby [g/m ] 2
Na vytápěnou plochu [g/m ]
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
5,44
4,22
5,16
4,95
10,39
9,96
9,85
9,45
189,93
188,21
180,15
172,83
Tab. 23 Měrné emise prachu v MSK (vážený průměr) 2006
Měrné emise Na obyvatele [kg/ob.] Na plochu zástavby [g/m2]
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
1,34
1,29
1,28
1,23
3,82
3,66
3,65
3,50
2
48,05 46,08 45,92 44,03 Na vytápěnou plochu [g/m ] 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
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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) 2006
Měrné emise Na obyvatele [kg/ob.] 2
Na plochu zástavby [kg/m ]
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
3,62
3,47
3,47
3,33
5,23
50,1
5,01
4,80
2
Na vytápěnou plochu [kg/m ] 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
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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
1
2006
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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. Tab. 28 Emise prachu na obyvatele v obcích nad 1000 obyvatel [kg/ob.a] Pořadí
Obec
1
2006
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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
1
2006
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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 PM10 na obyvatele v roce 2007 v okrese Karviná
Obr. 27 Množství prachu PM2,5 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. Tab. 30 Emise prachu na m2 zástavby v obcích nad 1000 obyvatel [kg/m2a] Pořadí
Obec
1
2006
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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 m2 zástavby ve srovnatelně velkých obcích MSK [kg/m2a] Pořadí
Obec
1
2006
2007
PM10
PM2,5
PM10
PM2,5
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 PM10 na m2 zástavby v roce 2007 v okrese Karviná
Obr. 29 Množství prachu PM2,5 na m2 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 PM10 roce 2007 v okrese Karviná
29
Obr. 31 Množství prachu PM10 na obyvatele v roce 2007 v MSK
Obr. 32 Množství prachu PM2,5 na obyvatele v roce 2007 v MSK
30
Obr. 33 Množství prachu PM10 na m2 zástavby v roce 2007 v MSK
Obr. 34 Množství prachu PM2,5 v kg na m2 zástavby v roce 2007 v MSK
31
Obr. 35 Suma faktorů PM10 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. Počet obyvatel
Suma faktorů emisí PM10
18
8000
16
7000
14
6000
12
5000
10
4000
8
3000
6
2000
2
1000
0
0
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
4
Obr. 36 Přehled obcí s nejvyšší sumou faktorů PM10
32
Srovnání Petřvaldu s nejvíce zatíženými obcemi z pohledu emisí PM10 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. Emise PM10 [kg/rok]
Podíl tuhých paliv na vytápění
40000
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 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
0
Obr. 37 Emise prachu frakce PM10 v závislosti na podílu tuhých paliv na vytápění
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 PM10 - 2006
PM10 - 2007
30
3
Koncentrace [ug/mN ]
35
25 20 15 10
29.12.
22.12.
8.12.
15.12.
1.12.
24.11.
17.11.
10.11.
3.11.
25.10.
9.10.
17.10.
1.10.
24.9.
16.9.
7.9.
29.4.
18.4.
3.4.
10.4.
26.3.
17.3.
9.3.
2.3.
23.2.
9.2.
16.2.
2.2.
23.1.
8.1.
16.1.
0
1.1.
5
Obr. 38 Vývoj imisní koncentrace PM10 v obci v topném období
Koncentrace PM2,5 poměrně věrně kopírují koncentrační profil PM10, avšak s průměrně 10% posunem směrem k nižším hodnotám. Nevyšší dosažená odchylka mezi PM10 a PM2,5 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 PM10 dosaženo 75 % imisního limitu. 40 PM10
PM2,5
30
3
Koncentrace [ug/mN ]
35
25 20 15 10
Obr. 39 Srovnání imisí dle frakce PM v obci v topném období 2006
34
29.12.
22.12.
15.12.
8.12.
1.12.
24.11.
17.11.
10.11.
3.11.
25.10.
17.10.
9.10.
1.10.
24.9.
16.9.
7.9.
29.4.
18.4.
10.4.
3.4.
26.3.
17.3.
9.3.
2.3.
23.2.
16.2.
9.2.
2.2.
23.1.
16.1.
8.1.
0
1.1.
5
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/m3 (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 oblasti 1066 1099 1128 1296 1297 4787 4812 4833 4845 Obec
Rozloha oblasti km2 0,30 0,12 0,48 0,26 0,54 0,34 1,41 0,13 0,09 3,68
Typ zástavby
PM10
PM2,5
3
komplexy budov volně stojící budovy volně stojící budovy komplexy budov komplexy budov volně stojící budovy volně stojící budovy komplexy budov volně stojící budovy
μg/m3 26 19,8 61,1 15,9 5,7 25,1 33,1 10,6 8,5 34,3
μg/m 28,7 21,8 66,9 17,6 6,2 27,6 36,3 11,6 9,3 37,6
70 1066
1128
4812
4845
3
Koncentrace [ug/mN ]
60 50 40 30 20
27.12.
20.12.
6.12.
13.12.
29.11.
22.11.
8.11.
15.11.
1.11.
25.10.
18.10.
4.10.
11.10.
27.9.
19.9.
5.9.
12.9.
28.4.
21.4.
7.4.
14.4.
31.3.
24.3.
9.3.
17.3.
2.3.
23.2.
9.2.
16.2.
2.2.
23.1.
8.1.
16.1.
0
1.1.
10
Obr. 40 Imisní koncentrace PM10 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 PM10 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 PM10 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 PM10 v Petřvaldu dne 23.1.2006
36
Tab. 33 Průměrné 24hodinové koncentrace PM10 [μg/m3] v okolí Petřvaldu (2006) Lokalita Orlová Ostrava-Bartovice Bohumín
9.1. 618 330 676
23.1. 252 128 212
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 (PM10 40 μg/m3, PM2,5 25 μg/m3) nebyl překročen. Tab. 34 Koncentrace PM v ovzduší vlivem vytápění domácností v obci Parametr Topné období Počet dnů topného období Velikost suspendovaných částic Počet dnů nad 25 % limitu Počet dnů nad 50 % limitu Počet dnů nad 75 % limitu Počet dnů nad 100 % limitu Lokální maximum v obci Prům. koncentrace v obci za TO
Rozměr 2006 236 PM10 PM2,5 67 60 15 13 6 6 2 1 66,9 66,1 6,7 5,2
2007 225 PM10 PM2,5 38 29 3 1 1 0 0 0 37,6 34,3 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 PM10 naplněn ze 17 %, v případě PM2,5 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) PM10 a PM2,5 b) PAU ve frakci PM2,5 + 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 PM2,5 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 PM2,5 f) PCDD/F a PCB ve frakci PM2,5 + 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/m3. 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/m3) Látka
Čt 15.12.
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
Pá 16.12. So 17.12. Ne 18.12.
70
Koncentrace [ng/m3]
60 50 40 30 20 10 0 n re n te n ce n h re ra n fluo hr a an t an t fluo fen
n n n en ren len cen c en re n nt e nte y se py r )py ery )p y hra thra or a o ra c hr - cd ant o (a hi) p 3 )a n )flu ) ) flu z , g a b k h ( n 2 ( ( ( zo be zo zo zo (1 , o (a be n be n be n be n e nz e no dib ind
Obr. 45 Střední imisní koncentrace PAU za období imisní kampaně
Úroveň znečištění území ČR se pohybuje v jednotkách ng/m3 a v průmyslových oblastech až v desítkách ng/m3. 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/m3).
OstravaPoruba
OstravaPřívoz
Hradec Králové
BrnoTuřany
KarvináMizerov
KarvináFryštát
Léto [ng/m ]
PrahaVinohrady
3
Kolín
Zima [ng/m3]
Bílý Kříž
Město
Ústí nad Labem
Tab. 37 Srovnání SUMA PAU s jinými městy
117
31
119
83
89
157
131
32
310
500
39
23
23
55
33
101
48
14
42
49
OstravaPoruba
OstravaPřívoz
Hradec Králové
BrnoTuřany
KarvináMizerov
KarvináFryštát
Léto [ng/m ]
PrahaVinohrady
3
Kolín
Zima [ng/m3]
Bílý Kříž
Město
Ústí nad Labem
Tab. 38 Srovnání benzo(a)pyrenu s jinými městy
2,6
1,2
1,7
2,3
2,7
4,1
6,3
0,5
13
27
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/m3. Pro následující prvky jsou pak stanoveny cílové imisní limity s termínem plnění 1.1.2013: kadmium 5 ng/m3, arsen 6 ng/m3 a nikl 20 ng/m3.
Koncentrace [ng/m3]
800
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
Koncentrace[ng/m3]
6
4
2
0 Cr
Ni
Cu
As
Se
Tv
Sr
Mb
Cd
Sb
Obr. 47 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Cr-Bi)
42
Ba
Bi
0,5
Koncentrace [ng/m3]
0,4
0,3
0,2
0,1
0 Li
V
Co
Ga
Ag
In
Te
Cs
La
Ce
Pr
Nd
Obr. 48 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Li-Nd)
V rámci ČR byla od roku 2006 změřena nejvyšší roční koncentrace niklu 14 ng/m3, kadmia 4,4 ng/m3, arsenu 13,5 ng/m3 a olova 0,12 µg/m3, přičemž průměrné hodnoty v menších obcích se nacházejí výrazně níže. Z naměřených údajů a výše uvedených skutečností je zřejmé, že koncentrace všech hlavních sledovaných prvků se pohybují hluboko pod imisními limity, nicméně ve srovnání s podobně velkými obcemi v jiných krajích, jsou zde koncentrace zejména olova, manganu, zinku a mědi na znatelně vyšších hodnotách, které lze z velké části přisuzovat průmyslovým zdrojům mimo obec a v případě olova také individuální automobilové dopravě (zážehové motory). Těkavé organické látky VOC Mezi velmi sledované látky spadající do VOC patří benzen. Jeho nejvýznamnějšími antropogenní zdroji jsou:
výfukové plyny automobilu, těkání benzínu spalování uhlíkatých paliv (uhlí, oleje) rafinerie ropy a plynu chemický průmysl
Přirozené zdroje benzenu, jako jsou výbuchy sopek nebo lesní požáry, jsou ve srovnání se zdroji antropogenními nevýznamné. Benzen muže vstupovat do těla převážně inhalačně nebo orálně. Průnik kůží není tak nebezpečný, protože se většina benzenu rychle odpaří. Po expozici se benzen distribuuje do celého těla. Akutní toxicita je způsobena přímo benzenem, příčinou chronické toxicity jsou spíše jeho metabolity. Benzen primárně poškozuje centrální nervovou soustavu, imunitní systém a krvetvorbu. Muže dojít až ke smrti z důvodu selhání dýchání a srdeční arytmie. Při dlouhodobé expozici muže způsobovat leukémii. Negativní je i jeho příspěvek ke vzniku fotochemického smogu. Podle platné legislativy (NV č. 597/2006 Sb.) je stanoven roční imisní limit pro benzen 5 µg/m3. Koncentrace benzenu ve volném ovzduší vykazují sezónní vliv. V zimních měsících jsou koncentrace vyšší než v létě. Důležitou roli hraje také přítomnost zdroje benzenu, která může zásadním způsobem ovlivnit výsledky.
43
Naměřené koncentrace benzenu jsou typické pro zimní období a bývají na území kraje měřeny na velmi podobné úrovni. Nejvyšší hodnota byla naměřena v pátek 16.12., a to navzdory nejlepším rozptylovým podmínkám v atmosféře během imisní kampaně. Příčinou tohoto stavu může byt tradičně nejvyšší intenzita dopravy v poslední pracovní den týdne [9]. V rámci kategorie doprava představuje příspěvek osobních vozů cca 38 %, zatímco u nákladních vozů je to 51 % a tento podíl trvale vzrůstá [10]. Roční imisní limit v Petřvaldu není s vysokou pravděpodobností překračován, jelikož v rámci kraje k tomuto dochází výhradně jen v Ostravě-Přívoze (12 µg/m3 v roce 2006, 7 µg/m3 v roce 2010). Průmyslová výroba (zejména výroba koksu) a velké množství výfukových plynu ze spalovacích motorů jsou však důsledkem toho, že Petřvald spadá do oblasti o rozloze cca 3 až 5 % plochy ČR, která se vyznačuje zvýšenými hodnotami koncentrace benzenu v porovnání se zbytkem území státu. Benzen 10
Imisní koncentrace [µg/m 3]
8
6
roční imisní limit
4
2
0 15.12.2011
16.12.2011
17.12.2011
18.12.2011
Obr. 49 Imisní koncentrace benzenu za období imisní kampaně VOC
3
Imisní koncentrace [µg/m ]
8
6
4
2
0 yl en et h
an he x
an et h
pan pro
en to lu
n uta n-b
n n uta ty le y lb ac e h t e 2-m
n u ta is ob
Obr. 50 Střední imisní koncentrace vybraných VOC za období imisní kampaně
44
VOC
3
Imisní koncentrace [µg/m ]
5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 n le n ute -x y 1 -b m,p
3c pen e n+ pro en z b a s um
n tan n ze pe n yl be h t e
n n n xa n yl en n ta nt a pt a o-x lohe yl pe ylp e ylh e k h h h y t t t c e e e 2-m 2-m 3 -m
Obr. 51 Střední imisní koncentrace vybraných VOC za období imisní kampaně VOC
Imisní koncentrace [µg/m3 ]
1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 mez detekce
0,2 0,0 n ta n p ta hep l he th y e 3 -m
en an tan ten ta n te n ent non lbu -bu -bu pen 1 -p klo s2 thy is 2 y n e c c a l tr thy -dim me 2 ,3
n en en pre ent ent iso 2- p 2- p s s i n c tr a
kt a n- o
n
Obr. 52 Střední imisní koncentrace vybraných VOC za období imisní kampaně
Polychlorované dibenzodioxiny a difurany PCDD/F Znečištění ovzduší dioxiny v ČR je kontrolováno zejména přes emise vzhledem k těžké právní postižitelnosti subjektů při měření imisí a vzhledem k dálkovému transportu polutantů v atmosféře. Přesto existuje několik předpisů pro maximální přípustné koncentrace látek v ovzduší (pro imisní koncentrace). Ze starších jsou to hygienické limity AHEM [11]. Pro limitní koncentraci dioxinů je uváděna hodnota 20 fg TEQ/m3 . Ze zahraničních limitů lze zmínit zejména limitní hodnoty dle směrnice pro kvalitu ovzduší v Evropě WHO [12] a limitní koncentrace odvozené na základě výpočtu rizika (RBC) platné pro US EPA [13]. Hodnota pro 2,3,7,8-TCDD (nejtoxičtější z dioxinů) je 50 fg TEQ/m3 jako koncentrace, pro níž je individuální kancerogenní riziko (ICR) rovno 10-6 (1 nový případ rakoviny na 1 mil. obyvatel při celoživotní expozici).
45
PCDD
Suma PCDD a PCDF
PCDF
180
Imisní koncentrace [fg TEQ/m 3]
160 140 120 100 80 60 limitní hodnota PCDD dle AHEM
40 20 0 15.12.2011
16.12.2011
17.12.2011
18.12.2011
Obr. 53 Imisní koncentrace dioxinů a furanů za období imisní kampaně 2,3,7,8-TCDD
Imisní koncentrace [fg TEQ/m 3]
60
limitní hodnota TCDD dle WHO
50
40
30
20
10
0 15.12.2011
16.12.2011
17.12.2011
18.12.2011
Obr. 54 Imisní koncentrace dioxinu 2,3,7,8-TCDD za období imisní kampaně
46
7,050
3
Imisní koncentrace [fg TEQ/m ]
PCDD
9,125
10
2,005
1,580
1,525
1,672
1
0,309
0 DD 8T C 237
7 123
D CD 8Pe
478 123
DD HxC
678 123
DD HxC
7 89 1 23
DD HxC
467 123
DD pC 8H
DD OC
Obr. 55 Střední imisní koncentrace PCDD za období imisní kampaně PCDF 68,013
Imisní koncentrace [fg TEQ/m 3]
100 12,470
7,508
10
5,758
3,401
6,578 1,988
1,239
1 0,182 0
0,050
0
F F F F DF DF DF DF DF pC pC xCD xCD xCD xCD eC eC 8T C 89H 78H 89H 78 H 78H 78H 78P 78P 4 3 7 6 237 7 6 6 4 3 4 3 3 3 2 4 4 2 1 12 23 12 12 123 123
DF OC
Obr. 56 Střední imisní koncentrace PCDF za období imisní kampaně
Nejvyšší imise v místě měření byly zaznamenány ve čtvrtek 15.12., kdy se naměřená koncentrace pohybovala na 2 až 3násobku hodnot ostatních dní, přestože rozptylové podmínky nebyly tento den v rámci imisní kampaně nejhorší. Zdroji PCDD a PCDF jsou nejčastěji průmyslové technologie se spalovacími procesy (ocelárny, železárny, teplárny, atd.), spalování komunálního odpadu a v neposlední řadě spalovací motory vozidel. Jejich víkendovým útlumem lze uvedený trend částečně vysvětlit. Koncentrace dioxinů jsou dosti podobné s hodnotami naměřenými v Opočně a Hanušovicích. Pozoruhodné je, že v případě furanů toto tvrzení neplatí, jelikož v Petřvaldu dosahují násobně vyšších hodnot. Obecně je však kontaminace zdejšího prostředí nízká, čemuž odpovídá i nízké akutní nebezpečí z hlediska působení PCDD/F a tyto v posuzované lokalitě nepředstavují zdravotní riziko.
47
Tab. 39 Naměřené koncentrace PCDD/F v Petřvaldu (fg TEQ/m3) Datum
15.12.2011
16.12.2011
17.12.2011
18.12.2011
PCDD
32,7
14,9
24,9
20,6
PCDF
168,8
62,4
95,0
102,6
PCDD/F
380,5
77,3
119,9
123,2
OstravaPoruba
Ostravacentrum
OstravaBartovice
Hradec Králové
Pardubice
Brno
Košetice
Max fg TEQ/m
PrahaVinohrady
3
PrahaLibuš
Min fg TEQ/m3
Liberec
Město
Ústí nad Labem
Tab. 40 Srovnání PCDD/F s jinými městy (data z let 1990-2003)
42
10
16
29
19
109
139
22
28
20
2
204
109
171
91
83
546
877
67
81
66
156
Polychlorované bifenyly PCB Polychlorované bifenyly jsou skupinou chemických sloučenin, které řadíme mezi perzistentní organické látky, jež dlouhodobě setrvávají v prostředí – nerozkládají se a hromadí se v potravním řetězci. Neexistuje pro ně imisní limit, avšak sledují se podobně jako PAU v emisích. V současné době se PCB již nevyrábějí, emise pocházejí z používání výrobku a z odpadu s obsahem PCB. Malé množství PCB se také muže vyskytovat v celé řadě halogenovaných sloučenin. Velké množství PCB se nadále uvolňuje při přehřátí nebo explozi transformátoru a kondenzátoru. Zdrojem jsou také průmyslové procesy, např. elektrárny a zpracování železa a oceli. Nejvýznamnějším zdrojem je však redistribuce již dříve uvolněných PCB. Používání PCB podléhá regulaci a nové úniky do prostředí jsou ve srovnání s minulostí minimální. V atmosféře se PCB vyskytují hlavně v plynné formě (87 – 100 %), menší množství je navázáno na pevné částice. Expozice PCB ovlivňuje mozek, imunitní a reprodukční systém. Chronické inhalační expozice ovlivňují dýchací ústrojí, trávicí trakt, játra, kůži a oči. Expozice PCB muže způsobovat rakovinu jater. PCB 10,00
Imisní koncentrace [fg TEQ/m 3 ]
3,163 1,00 0,138
0,135 0,075
0,10
0,039
0,032
0,021
0,01
0,018
0,006
0,004
0,003 0,001 0,00
B8 PC
1
B7 PC
7
B1 PC
26
B1 PC
69
B1 PC
23
B1 PC
18
B1 PC
14
B1 PC
05
B1 PC
67
B1 PC
56
B1 PC
Obr. 57 Střední imisní koncentrace PCB za období imisní kampaně
48
57
B1 PC
89
Tab. 41 Naměřené koncentrace SUMA PCB v Petřvaldu Datum
3.12.2011
4.12.2011
5.12.2011
6.12.2011
1,3
1,8
2,0
1,9
2,2
4,3
3,6
3,0
3
PCB [fg TEQ/m ] 3
PCB [pg/m ]
260
725
495
726
1682
671
KarvináFryštát
190
KarvináMizerov
307
BrnoTuřany
77
Hradec Králové
645
OstravaPřívoz
OstravaPoruba
Léto [pg/m ]
PrahaVinohrady
3
Kolín
Zima [pg/m3]
Bílý Kříž
Město
Ústí nad Labem
Tab. 42 Srovnání SUMA PCB s jinými městy
628
252
205
24
13
18756 1855
495
58
89
Koncentrace PCB naměřené během imisní kampaně jsou velice nízké a odpovídají přirozenému pozadí. Neindikují žádný problém se zdrojem těchto emisí a pro obyvatele Petřvaldu představují přijatelné zdravotní riziko. Organický OC a elementární uhlík EC Uhlík je v aerosolech obsažen buď v elementární formě nebo jako organicky materiál, který tvoři cca 20-70 % celkové hmoty aerosolů. Vzhledem k tomu, že organicky podíl reprezentuje velmi různorodou skupinu látek, lze ji považovat za nejméně prozkoumány podíl mezi aerosoly. Komplikované složeni uhlíkových sloučenin v aerosolech je také důvodem, proč je jejich analýza zjednodušována pouze na skupiny látek. Rozlišujeme dvě formy uhlíkatých aerosolů, a to elementární uhlík (EC) a organický uhlík (OC). Jejich součet identifikujeme jako celkový uhlík (TC) naměřeny v dané aerosolové frakci. Nejvyšší hodnoty koncentrací jsou tradičně v zimních měsících, přičemž poměr mezi EC a TC je naopak nejnižší vlivem vytápění domácností. Tento parametr se pohybuje kolem hodnot 0,5 v případě výfukových plynů, zatímco pro spalování dřeva je 0,1 i nižší [14]. Maximum obvykle nastává v ranní dopravní špičce. Ve večerních hodinách s útlumem dopravy a intenzivnějším zatápěním naopak vzniká minimum. Podrobný vývoj EC/TC např. ve dvouhodinových intervalech však s ohledem na způsob odběru vzorků nebylo možno realizovat. Z celodenního vyhodnocení zachyceného aerosolu pak plyne, že vytápění je znatelně významnějším zdrojem emisí prachu než spalovací motory s patrným pátečním výkyvem vlivem dopravní špičky.
49
70 Celkový uhlík
Organický uhlík
Elementární uhlík
3
Imisní koncentrace [ g/m ]
60 50 40 30 20 10 13 %
26 %
13 %
15 %
0 Čt 15.12.
Pá 16.12.
So 17.12.
Ne 18.12.
Obr. 58 Imisní koncentrace uhlíku v PM2,5
Suspendované částice frakce PM10 a PM2,5 Vzhledem k poměrně dobrým rozptylovým podmínkám není překvapující, že žádný z odebraných vzorků ovzduší neprokázal překročení 24hodinového imisního limitu 50 µg/m3 pro PM10, a s výjimkou prvního dne měřicí kampaně (čtvrtek 15.12.2011) nebyla překročena ani hranice 25 µg/m3 definovaná jako roční limit PM2,5. V tento den byly kromě toho naměřeny i nejvyšší koncentrace pro PM10, přestože víkendová teplota vzduchu byla o 2 až 3 °C nižší při srovnatelné rychlosti proudění i trajektorii vzdušných mas. Z uvedených údajů však nelze vysledovat žádný trend pro víkendové a pracovní dny, což potvrzují jednak měření jiných znečišťujících látek v dané lokalitě, ale také výsledky z měření realizovaných v jiných obcích. Domněnka, že v dny pracovního klidu budou zjištěny prokazatelně vyšší koncentrace suspendovaných částic vlivem vytápění, se nepotvrdila. Poměr mezi PM2,5 a PM10 nebývá konstantní a vykazuje určitý sezónní chod. V roce 2007 se poměr frakcí pohyboval od 0,35 do 0,91 s nižšími hodnotami v letních měsících, což souvisí se sezónním charakterem některých zdrojů. Emise ze spalovacích procesů totiž vykazují vyšší zastoupení frakce PM2,5 než například emise ze zemědělské činnosti a reemise při suchém a větrném počasí. Vytápění v zimních měsících proto může být důvodem vyššího podílu frakce PM2,5 oproti PM10.
50
PM10
PM2,5
Teplota
Rychlost větru
8
35
7
30
6
25
5
20
4
15
3
10
2
5
1
0
Teplota {°C], rychlost větru [km/h]
Koncentrace [µg/m3]
40
0 15.12.
17.12.
16.12.
18.12.
Obr. 59 Imisní koncentrace suspendovaných částic PM10 a PM2,5 během imisní kampaně
Při spalování paliva z dopravy se emitované částice nalézají především ve frakci PM2,5 a očekávaný poměr by měl být tedy u dopravních lokalit vysoký. Poměr mezi frakcemi dosahuje 0,7 a je pro všechny dny kampaně konstantní, což nepoukazuje na žádnou změnu trendu ve skladbě zdrojů suspendovaných částic. Zkušenosti však ukazují, že v této problematice panuje určitá nejistota, jelikož významným zdrojem prašnosti jsou otěry pneumatik, brzdového obložení a silnic, které naopak způsobují emise větších částic. Uvedený poměr frakcí ještě poukazuje na jednu skutečnost, kterou je vzdálenost zdrojů znečištění. Malý podíl naznačuje, že suspendované částice byly emitovány v blízkosti odběrného místa a transport ze vzdálenějších oblastí je méně významný.
51
8.
PŮVOD ZNEČIŠTĚNÍ
8.1 Seznam hlavních zdrojů emisí způsobujících znečištění V Petřvaldu se nenachází žádný zdroj znečišťujících látek, který by svým výkonem spadal do kategorie velkých zdrojů evidovaných v databázi REZZO 1 (obr. 60). V těsné blízkosti města se však nachází provozovny, jejichž roční produkce TZL se pohybuje v řádu stovek tun (ArcelorMittal, Dalkia).
Obr. 60 Zdroje TZL v okolí Petřvaldu spadající do kategorie REZZO 1
Zdrojů znečištění s výkony mezi 0,2 až 5 MW (REZZO 2) není v Petřvaldu mnoho. V podstatě se jedná o 9 lokalit (obr. 61), do nichž je soustředěno 11 zdrojů (tab. 43). V roce 2004 emitované množství TZL z těchto zdrojů činilo v součtu 0,16 t, přičemž přibližně 75 % bylo vyprodukováno firmou ANKRA spol. s.r.o., která provozuje kotelnu na tuhá paliva (koks) s výkonem 1,82 MW. Ve srovnání se všemi ostatními zdroji REZZO se jedná o velice nepatrný podíl na celkové emisní bilanci města (z vytápění domácností pochází 35 až 40 tun ročně v závislosti na topné sezóně).
Obr. 61 Lokalizace zdrojů TZL v Petřvaldu spadající do kategorie REZZO 2
52
Tab. 43 Seznam zdrojů TZL spadající do kategorie REZZO 2
Zdroj emisí TZL
Ulice
ANKRA spol. s.r.o Město Petřvald – kotelna KD KARBON INVEST a.s. DIAMO s.p. Ústav sociální péče pro mládež - kotelna PARK LANE CONFECTIONERY Dalkia Česká republika, a.s. – kotelna Dalkia Česká republika, a.s. – kotelna ZŠ Dalkia Česká republika, a.s. – kotelna ZŠ Dalkia Česká republika, a.s. – kotelna Dům s pečovatelskou službou Dalkia Česká republika, a.s. - kotelna školy, KD
U Tesly Kulturní Závodní Závodní Modrá Rychvaldská Březinská Školní Závodní Ráčkova U kulturního domu
Podíl mobilních zdrojů na celkových emisích TZL se pohybuje v rozmezí 20 až 25 %, přičemž přibližně 1/3 jsou přímé emise ze spalovacích motorů. Zbývající 2/3 vznikají otěrem brzd, pneumatik a vozovky a v důsledku resuspenze (zvíření již sedlého prachu).
Obr. 62 Intenzita dopravy ve města Petřvald – zdroje REZZO 4 (2010)
53
8.2 Identifikace původců znečištění Vyhodnocení majoritních původců znečištění bylo provedeno jednak na základě dat pocházejících z imisní měřici kampaně uskutečněné v obci, a také z emisních podpisů zdrojů znečistění. Podpis zdroje představuje matici emisních koncentrací v jednotlivých skupinách znečišťujících látek, která je následně převedena do zdrojového profilu využitelného pro model Chemical Mass Balance (CMB). Emisní koncentrace jsou normalizovány, je k ním přiřazena nejistota a vytvoří se input data pro model. Databáze emisních podpisů je sestavena z veřejných podkladů Specitate 4.2 americké Agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) a dále z materiálů TESO Praha a.s. a VŠBTU Ostrava. Zahrnuje tyto zdroje znečištění:
velký odsiřený energetický zdroj spalující hnědé uhlí velký energetický zdroj spalující černé uhlí velký energetický zdroj spalující černé uhlí + vysokopecní plyn velký energetický zdroj spalující výluh z dřevní hmoty při výrobě celulózy velký energetický zdroj spalující těžké topné oleje velký energetický zdroj spalující pevná paliva (ČU+HU+biopaliva) spalovna nebezpečného odpadu slévárna koksovna aglomerace kamenolom - třídírna obalovna živičných směsí vápenka – pec spalující hnědouhelný dehet cementárna – rotační pec domácí topeniště spalující měkké dřevo (různé fáze hoření, různé typy kotlů) domácí topeniště spalující tvrdé dřevo (různé fáze hoření, různé typy kotlů) domácí topeniště spalující hnědé uhlí (různé fáze hoření, různé typy kotlů) městská doprava (vznětové a zážehové motory) tranzitní doprava
Přesto, že zdrojových profilů je relativně velké množství, nelze z různých důvodů všechny tyto zdroje použít. Jedním z nich je omezení samotné aplikace receptorového modelu CMB, kdy počet v jednom kroku modelovaných zdrojů musí být menší nebo roven počtu modelovaných znečišťujících látek. Toto omezení se týká zejména modelování skupiny PAU, kdy počet analyzovaných polycyklických aromatických uhlovodíků je 13, přičemž některé mohou být navíc pod mezí detekce a z aplikace v modelu musí být vyřazeny. Je tedy potřeba s využitím dalších nástrojů provést výběr takových zdrojů znečišťování, u nichž se předpokládá vznik znečišťujících látek, které vnesou do matematického modelu validní informaci. K tomu slouží zejména: shlukování metodou k-průměru charakteristické PAU indexy imisní prototypy korelační matice
54
Pro odhad zdroje emisí PAU se někdy používají tzv. charakteristické PAU indexy. Jedná se o poměry koncentrací některých polycyklických aromatických uhlovodíků. Tyto „markery“ mohou indikovat jaký typ emisních zdrojů je původcem imisního znečištění v dané lokalitě. Využitelné jsou zejména pro identifikaci zdrojů jako benzínové a naftové motory, domácí topeniště, spalování dřeva a některé další zdroje znečištění. Nejčastěji jsou pro tyto účely používány poměry IP/(IP+BghiP), Fen/(Fen+Ant), BaA/(BaA+Cry), Flu/(Flu+Pyr) a některé další. Flu Fen Ant Pyr BaA Cry IP BghiP
-
Fluoranthen Fenantren Antracen Pyren Benzo[a]Antracen Chrysen Indeno[1,2,3,c,d]Pyren Benzo[g,h,i]Perylen
Flu/(Flu + Pyr) 0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
Imisní data ‐ poměry
Spalování uhlí
Dieselové motory
Benzinové motory
Spalování zemního plynu
Spalování kapalných paliv
Spalování biopaliv
Spalování dřeva
Obr. 63 PAU index Flu/(Flu+Pyr)
55
IP/(IP+BghiP) 0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
Imisní data ‐ poměry
uhelný prach
dieselové motory
spalování dřeva
benzinové motory
Obr. 64 PAU index IP/(IP+BghiP)
Fen/(Fen+A) 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45
Imisní data ‐ poměry
Spalování uhlí
Dieselové motory
Spalování zemního plynu
Spalování kapalných paliv
Spalování dřeva
Benzinové motory
Obr. 65 PAU index Fen/(Fen+Ant)
Výše uvedená porovnání je třeba chápat pouze jako informativní. Podávají základní přibližnou informaci o charakteru imisních dat, které jsou dále využity v receptorovém modelování jako jeden z nástrojů pro výběr modelovaných zdrojových profilů.
56
Základním nedostatkem použití charakteristických PAU indexů je to, že polycyklické aromatické uhlovodíky po uvolnění do atmosféry podléhají řadě atmosférických procesů (degradace samovolná, fotochemická, mikrobiální), které mohou mít (a mají) významný vliv na změny hodnot poměrů jednotlivých PAU v čase na cestě od zdroje k receptoru. Přesto, pro indexy sestavené za pomocí „stabilnějších“ PAU případně pro sledování časových trendů jsou jako nástroj pro přípravu dat pro receptorové modelování užitečným pomocníkem. Maximální vypovídající schopnost pak mají tyto „markery“ při realizaci dvou imisních vzorkovacích kampaní v topné sezoně a mimo ni. Korelační matice K odhadu prvotní identifikace možných původců znečištění mohou do jisté míry sloužit i v následujícím textu uvedené korelační matice pro skupiny sledovaných znečišťujících látek PAU, TK, VOC a PCDD/F + PCB. Jedná se o korelační matice sestavené pro jednotlivé emisní charakteristiky sledovaných zdrojů (podpisy zdrojů) a imisní charakteristiky zájmových lokalit. Hladina korelačního koeficientu byla u látek PAU nastavena na 0,93. Jak je vidět z korelační matice prezentované v tab. 44 až tab. 46, v Petřvaldu není zcela patrná korelace imisních dat s městskou nebo tranzitní dopravou. Korelace mezi imisními daty a zdrojovým profilem pro lokální topeniště je evidentní napříč všemi sledovanými palivy s výjimkou černého uhlí. Rozdílná míra korelace s lokálními topeništi v pracovních dnech a ve dnech pracovního klidu se zde nepotvrzuje. Tab. 44 Korelační matice PAU DT-ČUPRO
DT-HUPRO
DT-KDTPRO
DT-ČUODH
DT-HUODH
DT-KDTODH
DT-ZP
Čt 15.12.
0,869
0,972
0,979
0,906
0,968
0,972
0,94
Pá 16.12.
0,883
0,979
0,986
0,888
0,936
0,984
0,958
So 17.12.
0,867
0,931
0,975
0,902
0,942
0,966
0,92
Ne 18.12.
0,888
0,95
0,984
0,916
0,949
0,978
0,938
ZDROJ
Tab. 45 Korelační matice PAU DT-ČUAUT
DT-HUAUT
DT-PELAUT
DT-KDMZPL
DT-KDTZPL
DT-HUZPL
Čt 15.12.
0,864
0,902
0,921
0,954
0,981
0,945
Pá 16.12.
0,903
0,951
0,965
0,938
0,982
0,982
So 17.12.
0,846
0,889
0,911
0,924
0,972
0,935
Ne 18.12.
0,869
0,915
0,934
0,933
0,981
0,953
ZDROJ
Tab. 46 Korelační matice PAU ZDROJ Čt 15.12.
VEZCU
SLEVAR
KAMLOM
VEZBIO
MD
TD
CEMRP
OBALOV
0,881
0,864
0,912
0,913
0,821
0,893
0,926
0,895
Pá 16.12.
0,933
0,966
0,956
0,965
0,936
0,965
0,953
0,967
So 17.12.
0,856
0,874
0,892
0,899
0,831
0,88
0,904
0,893
Ne 18.12.
0,881
0,901
0,915
0,921
0,861
0,907
0,924
0,919
Poznámka: DT-domácí topeniště, PRO-prohořívací kotel, ODH-odhořívací kotel, AUT-automatický kotel, ZPL-zplyňovací kotel, KDT–kusové dřevo tvrdé, KDM-kusové dřevo měkké, VEZCU-velký energetický zdroj na černé uhlí, SLEVAR-slévárna, KAMLOM-kamenolom, VEZBIO-velký energetický zdroj na biomasu, MD-městská doprava, TD-tranzitní doprava, CEMRP-cementárna, OBALOV-obalovna živičných břidlic
Do korelační matice pro těžké kovy jsou stejně jako v případě PAU zahrnuty emisní charakteristiky zdrojů znečišťování ovzduší a imisní charakteristiky popisující realizovanou imisní odběrovou kampaň. Hladina korelačního koeficientu byla nastavena na 0,8.
57
I ve skupině TK je patrný jasný trend korelace imisních dat s lokálními topeništi, a to téměř výhradně bez dalších korelací s velkými technologickými či energetickými zdroji. Rovněž lze pozorovat korelaci mezi imisními daty s tranzitní dopravou. Prezentovaná korelace mezi technologií výroba železa a oceli a cementářská pec je sice evidentní ve všech vzorkovacích dnech, bude se však patrně jednat o „falešnou“ korelaci způsobenou podobným charakterem zdrojového profilu těchto technologií s lokálními topeništi / dopravou. Tab. 47 Korelační matice těžké kovy a vybrané prvky ZDROJ
VEZHU
SLEVAR
KAMLOM
VEZBIO
MD
TD
CEMRP
OBALOV
DT-HU
DT-KDT
So 3.12.
0,483
0,948
0,689
0,770
0,806
0,900
0,944
0,154
0,910
0,989
Ne 4.12.
0,471
0,956
0,684
0,777
0,825
0,936
0,858
0,121
0,974
0,942
Po 5.12.
0,485
0,951
0,699
0,78
0,812
0,915
0,919
0,168
0,977
0,975
Út 6.12.
0,439
0,91
0,615
0,695
0,749
0,847
0,954
0,083
0,97
0,986
Pro skupinu PCDD/F + PCB byly k dispozici zdrojové profily pouze pro lokální topeniště (byť při uvažování různých druhů paliv). Korelační matice pro skupinu PCDD/F + PCB proto nemají požadovanou vypovídající schopnost. Podobná situace panuje i u VOC, kde hladina korelačního koeficientu musela být nastavena na 0,45, což indikuje, že zdroje, jejichž emisní charakteristiky byly k dispozici, nejsou majoritním původcem znečištění.
8.3 Modelování Model Chemical Mass Balance (dále jen CMB) je jedním z matematických modelů sloužících k receptorovému modelování. Účelem receptorového modelování je „přidělit“ imisní koncentrace PM2,5 a PM10 (případně jiné skupiny polutantů – PAH, VOC apod.) emisním zdrojům, tedy na základě imisního monitoringu identifikovat příspěvek emisního původce k danému znečištění. CMB model vyjadřuje všechny měřené koncentrace znečišťujících látek jako lineární součet produktů zdrojových profilů a příspěvků zdrojů a následně řeší sadu lineárních rovnic. Vstupní informace do modelu obsahují: zdrojové profily znečišťujících látek (source profile) obsahující normalizovaná množství znečišťujících látek koncentrace znečišťujících látek zjištěné v místě receptoru (příjemce) – tedy údaje o imisních koncentracích reálné nejistoty pro zdrojové a receptorové hodnoty pro každou znečišťující látku, každý den imisního monitoringu a každý emisní zdroj Výstupní informace z modelu obsahují: příspěvek každého zdrojového profilu k imisnímu zatížení Výsledky receptorového modelování mohou být porovnávány s výsledky disperzních modelů (rozptylové studie), které používají emisní parametry zdroje, meteorologická data a popis mechanismů chemické transformace k odhadu příspěvku každého emisního zdroje znečišťování ke koncentraci dané znečišťující látky v místě příjemce.
58
Ukazatelé kvality a spolehlivosti R2 je využito k posouzení odchylky v imisních koncentracích znečišťujících látek, která je vyjádřena jako vypočtené koncentrace znečišťujících látek prostřednictvím lineární regrese. Maximální hodnota je 1.0, lepší SCE vysvětlí změřené koncentrace. standard error je odchylka SCE chi square (2) je použito k posouzení nejistoty vypočtených koncentrací znečišťujících látek (vážená suma mocnin rozdílů mezi vypočtenou a změřenou koncentrací). Hodnoty menší než 1.0 indikují velmi dobrou shodu % mass je procentní podíl sumy modelem spočítaných SCE k celkové naměřené koncentraci, hodnota blízko 100 % může být matoucí, protože někdy i nekvalitní údaje mohou vést k velké percent mass t-statistic je poměr mezi SCE k její standardní odchylce. Standardní odchylka SCE je indikátorem precizního odhadu modelu. Hodnoty < 2.0 identifikují odhad modelu, který není významně rozdílný od 0 ratio of the mass je poměr mezi vypočtenou koncentrací (C) a změřenou koncentrací (M) a slouží k identifikaci znečišťujících látek pod či nad hodnotou vypočtenou modelem. Ratio > 1.0 znamená, že více hmoty pro danou znečišťující látku bylo spočteno modelem než bylo naměřeno v imisním monitoringu, požadovaný rozsah je 0,5 – 2. PAU Tab. 48 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování PAU
R2 1,00 0,98 0,98 0,99 0.8 - 1
2
% Mass 100,8 99,6 97,1 100,9 80 - 120
0,15 0,71 0,55 0,25 <4
Datum 12/15/11 12/16/11 12/17/11 12/18/11 Požadovaná hodnota
Je možné konstatovat, že všechny výsledné kvalitativní charakteristiky provedeného modelování se pohybují v oblasti požadovaných hodnot. Tab. 49 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – PAU
Zdroj SLEVAR MTHUF1 TDVD2 ZELEZ DAK_CU
SCE (ng/m3) 1,102 30,987 35,369 20,253 61,560
Tstat 0,077 1,702 2,753 2,695 3,579
Tab. 50 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – PAU
Zdroj SLEVAR TDVD2 ENEPP ZELEZ VIA_CU2
SCE (ng/m3) 15,513 8,633 -1,278 5,450 15,156
59
Tstat 2,904 2,582 -3,378 3,150 5,094
Tab. 51 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – PAU
SCE (ng/m3) 7,246 10,414 9,094 -9,682 42,647
Zdroj SLEVAR TDVD2 ZELEZ LING_HU2 DAK_CU
Tstat 0,916 2,823 2,557 -1,212 5,405
Tab. 52 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 18/12/11 – PAU
SCE (ng/m3) 14,184 -8,997 6,692 8,562 50,808
Zdroj SLEVAR MTHUF1 TDVD2 ZELEZ DAK_CU
Tstat 1,935 -1,448 1,995 2,521 5,854
Poznámka: MTHUF1-domácí topeniště spalující hnědé uhlí (rozhořívání), VIA_CU2-prohořívací kotel spalující černé uhlí (100% výkon), DAK_CU-odhořívací kotel spalující černé uhlí (100% výkon), LIN_HUautomat. kotel spalující hnědé uhlí (100% výkon), SLEVAR-výroba železa a oceli, TDVD-tranzitní doprava, ZELEZ-aglomerace, ENEPP-velký energetický zdroj na černé uhlí, SCE-příspěvek zdroje
Jak je vidět z prezentovaných výsledků, model odhaduje jako původce znečištění polycyklickými aromatickými uhlovodíky ve všech vzorkovacích dnech zejména spalování černého uhlí v lokálních topeništích, ke kterému se patrně v závislosti na aktuálních meteorologických podmínkách konkrétního vzorkovacího dne přidává: technologie výroby železa a oceli (16. a 18.12.) tranzitní doprava (zejména 15.12.) – pravděpodobně vliv silnice číslo 59 (Ostravská) významnější vliv lokálních topenišť při spalování hnědého uhlí je patrný pouze 15.12. 16% 9%
1%
ne 18.12.2011 so 17.12.2011 pá 16.12.2011 čt 15.12.2011
33%
40%
13%
21%
33% 10%
vysokopecní provoz domácnosti spalujícíc hnědé uhlí traniztní doprava (vznětové motory) velký energetický zdroj hutní aglomerace domácnosti spalující černé uhlí
55% 57%
11% 7%
24%
12%
14% 19%
3%
12%
10%
Obr. 66 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci PAU
60
Těžké kovy a vybrané prvky Tab. 53 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování TK 2
R 0,96 0,92 0,92 0,95 0.8 - 1
2
% Mass 103,0 84,4 102,5 86,0 80 - 120
2,09 3,02 3,45 2,25 <4
Datum 12/15/11 12/16/11 12/17/11 12/18/11 Požadovaná hodnota
Je možné konstatovat, že všechny výsledné kvalitativní charakteristiky provedeného modelování se pohybují v oblasti požadovaných hodnot. Tab. 54 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – TK
Zdroj VEZHUS SLEVAR VEZBIO VAPHU DTMDF3 DTTDF1 MTHUF3 MDVT2 TDVD2 CESCU
SCE (ng/m3) 4,01 109,41 -39,13 -30,84 161,87 30,98 3,80 16,55 -14,83 49,65
Tstat 1,26 3,25 -2,45 -2,05 4,25 2,94 0,71 4,01 -3,32 4,54
Tab. 55 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – TK
Zdroj VEZHUS SLEVAR VEZBIO DTMDF3 DTTDF3 VEZPP MDVT2 TDVT1 POLCU CESCU
SCE (ng/m3) -4,54 -33,51 2,14 212,45 19,10 -0,79 -4,11 20,14 7,37 -9,65
Tstat -2,91 -2,07 0,31 5,54 2,43 -0,58 -0,88 2,35 2,43 -1,57
Tab. 56 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – TK
Zdroj VEZHUS SLEVAR VEZBIO DTMDF3 DTTDF3 VEZPP MDVT2 TDVT1 POLCU
SCE (ng/m3) -5,07 -39,32 -10,42 308,58 48,92 -3,56 -4,28 26,56 17,80
61
Tstat -2,28 -1,66 -0,88 5,50 3,55 -1,59 -0,64 2,22 3,61
Tab. 57 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 18/12/11 – TK
SCE (ng/m3) 0,37 82,28 82,99 -12,71 -69,69 4,34 5,37 77,64 32,41 -2,80
Zdroj VEZHUS DTMDF2 DTTDF3 VEZPP MTHUF2 MDVT2 TDVT1 HURHU POLCU CESCU
Tstat 0,34 3,29 4,56 -2,95 -2,86 0,77 0,52 3,16 2,16 -0,39
Poznámka:VEZHU-velký energ. zdroj na hnědé uhlí,VAPHU-pec s otopem hnědouhelným dehtem, VEZTO-velký energ. zdroj na topný olej, VEZPP-velký energ. zdroj na pevná paliva, MDVD-městská doprava, TDVT-tranzitní doprava, DOBITD-kotel na biomasu, DOHUA-automat. kotel na hnědé uhlí, SPHU-špatně provozovaný kotel na hnědé uhlí, CESCU-zdroje spalující české černé uhlí, POLCU-zdroje spalující polské černé uhlí, MTHUF-malé topeniště spalujíc hnědé uhlí
Uvedené hodnoty dokládají, že model odhaduje jako původce znečištění vybranými prvky ve všech vzorkovacích dnech:
spalování dřeva v lokálních topeništích, patrný je i vliv spalování českého černého uhlí tranzitní dopravy a stejně jako v případě modelování skupiny polycyklické aromatické uhlovodíky v této lokalitě se ukazuje souvislost imisního znečištění s typovým zdrojem charakterizujícím výrobu železa a oceli vliv spalování hnědého uhlí je z výsledků modelování opět patrný pouze ve dvou vzorkovacích dnech. 0% 11% 4% 7%
3% 1% 8% 13%
7% 12% 4% 1% 8% 27%
29%
1%
ne 18.12.2011 so 17.12.2011 29% pá 16.12.2011 čt 15.12.2011 velký energ. zdroj na hnědé uhlí vysokopecní provoz domácnosti spalující měkké dřevo domácnosti spalující tvrdé dřevo domácnosti spalující hnědé uhlí městská doprava tranzitní doprava domácnosti spalující černé uhlí
44%
81%
77%
2% 2% 29%
Obr. 67 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci TK
62
VOC Protože významným producentem emisí v této skupině jsou spíše kategorie zdrojů, jejichž zdrojové profily nebyly pro řešení k dispozici, jako: používání barev – cca 20 % podíl kategorie na celkové emisi VOC ČR [3] odmašťování a suché čištění - cca 11 % podíl a některé další, pohybují se kvalitativní charakteristiky (zejména % Mass) ve většině případů pod hranicemi požadovaných hodnot. To indikuje, že model neměl k dispozici veškeré zdrojové profily všech významných zdrojů emisí VOC v zájmové lokalitě. Tab. 58 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování 2
R 0,89 0,89 0,92 0,92 0.8 - 1 Zdroj DTMDF2 VEZCU MTHUF1 MDVD1 TDVD2 Zdroj VEZCU MDVD2 TDVD1 Zdroj VEZCU MDVD1 TDVD2 Zdroj DTMDF2 VEZCU MDVD1 TDVD2
2
% Mass 83,3 97,4 80,7 87,3 80 - 120
3,72 3,65 3,67 2,84 <4
Datum 12/15/11 12/16/11 12/17/11 12/18/11 Požadovaná hodnota
Tab. 59 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – VOC SCE (g/m3)
0,996 12,688 2,811 27,370 9,674 Tab. 60 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – VOC SCE (g/m3)
25,497 20,496 8,676 Tab. 61 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – VOC SCE (g/m3)
4,474 8,135 5,978 Tab. 62 Odhad příspěvků zdrojů - Petřvald 18/12/11 – VOC SCE (g/m3)
1,632 2,821 1,775 9,139
Tstat 0,167 1,905 0,317 3,824 1,682 Tstat 3,989 2,729 1,366 Tstat 2,071 3,051 2,797 Tstat 2,289 1,635 0,880 4,296
Poznámka: VEZCU-velký energ. zdroj na černé uhlí, DTMDF2-domácí topeniště spalující měkké dřevo (standardní hoření), MDVD-městská doprava, TDVD-tranzitní doprava, MTHUF1-malé topeniště spalujíc hnědé uhlí (rozhořívání)
63
Podle očekávání se receptorovému modelu nepodařilo najít řešení, které by vedlo na kvalitativní charakteristiky v oblasti požadovaných hodnot. Hodnoty % Mass pod hodnotou 80 znamenají, že v zájmové lokalitě se vyskytují další významné zdroje těkavých organických látek, které model neměl ve formě zdrojového profilu k dispozici. Ze zdrojových profilů, které byly pro aplikaci v modelu CMB k dispozici se jako nejvýznamnější v hodnocené lokalitě jeví jednoznačně městská doprava. 7%
15% 12% 20% 33%
38%
16%
2%
9%
ne 18.12.2011 so 17.12.2011 pá 16.12.2011 čt 15.12.2011
21% 37%
domácnosti spalující dřevo velký energetický zdroj na černé uhlí domácnosti spalující hnědé uhlí městaská doprava tranzitní doprava neidentifikováno
13%
8% 5% 27%
47% 30% 20% 40%
Obr. 68 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci VOC
PCDD/F + PCB Jelikož pro dioxiny, furany a polychlorované bifenyly byly k dispozici pouze zdrojové profily pro lokální topeniště (byť pro různá paliva), nepodařilo se při receptorovém modelování najít řešení, které by vykazovalo všechny kvalitativní charakteristiky výsledků v oblasti požadovaných hodnot. To je patrně důkazem toho, že lokální topeniště nejsou jediným zdroje těchto látek v zájmových lokalitách, ale že na imisním zatížení dioxiny, furany a polychlorovanými bifenyly se podílejí i další typy zdrojů (městská a tranzitní doprava, ale např. i spalování odpadu v lokálních topeništích, případně některé další). Míru jejich vlivu na imisní zatížení nelze však při absenci jejich zdrojového profilu použitím modelu CMB kvantifikovat. Níže provedená aplikace je tedy spíše orientačním exkurzem do možného rozložení vlivu jednotlivých paliv v rámci separované skupiny lokálních topenišť, při kvalitativních charakteristikách modelu, kterých bylo při výpočtu dosaženo, lze však nejistotu stanovení vlivu jednotlivých paliv pouze dohadovat. Tab. 63 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování
R2 0,54 0,53 0,55 0,54 0.8 - 1
2
% Mass 34,7 35,9 23,2 35,2 80 - 120
9,54 9,60 9,64 9,31 <4
64
Datum 12/15/11 12/16/11 12/17/11 12/18/11 Požadovaná hodnota
Následující prezentované odhady vlivu složení palivové základny při spalování paliv v lokálních topeništích s dopadem na imisní situaci v hodnocené lokalitě jsou zatíženy blíže nespecifikovatelnou chybou / nejistotou, a nejsou proto již dále komentovány. Zdrojové profily s predikovaným největším příspěvkem k imisnímu zatížení jsou označeny tučně. Tab. 64 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – PCDD/F + PCB
SCE (pg/m3) 0,764 0,739 3,718
Zdroj ATMO_BUK2 DAK_CU2 LINH1002
Tstat 3,73 4,33 10,02
Tab. 65 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – PCDD/F + PCB
SCE (pg/m3) 0,382 0,122 2,524
Zdroj ATMO_BUK DAK_CU2 LINH1002
Tstat 2,93 1,65 9,62
Tab. 66 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – PCDD/F + PCB
SCE (pg/m3) 0,605 0,631 1,422
Zdroj ATMO_BUK DAK_CU2 LINH1002
Tstat 4,64 5,86 7,63
Tab. 67 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 18/12/11 – PCDD/F + PCB
SCE (pg/m3) 0,312 0,268 2,565
Zdroj ATMO_BUK DAK_CU2 LINH1002
Tstat 2,91 2,93 10,83
Poznámka: VIA_BUK-prohořívací kotel spalující bukové dřevo, DAK_CU2-odhořívací kotel spalující černé uhlí (100% výkon), LIN_HU60-automat. kotel spalující hnědé uhlí (60% výkon) 3%
3%
5% 5%
5% 1%
5% 5%
ne 18.12.2011 so 17.12.2011 pá 16.12.2011 čt 15.12.2011
12% 29% 30%
25% zplyňovací kotel spalující dřevo odhořívací kotel spalující černé uhlí automatický kotel spalující hnědé uhlí neidentifikováno
64%
65%
65%
78%
Obr. 69 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci PCDD/F+PCB
65
8.4 Informace o znečištění pocházejícím z jiných oblastí Přes řadu pozitivních změn v posledních letech, je znečištění ovzduší zejména prašným aerosolem stále závažný problém. Emise z místních zdrojů jsou relativně malé a podstatná část znečištění s velkou pravděpodobností pochází z velkých zdrojů v okolí. Největší producenti prachu, jejichž podíl na celkových emisích REZZO 1 v rámci kraje činí cca 50 %, jsou koncentrováni v oblasti Ostrava – Kunčice a Ostrava – Třebovice. Dalších 20 % je emitováno provozovnami hutní výroby v Třinci a 5 % připadá na uhelnou kondenzační elektrárnu v Dětmarovicích.
Obr. 70 Největší zdroje TZL v nejbližším okolí Petřvaldu
66
9.
NÁVRHOVÁ OPATŘENÍ PRO ZLEPŠENÍ KVALITY OVZDUŠÍ
Tato kapitola se věnuje možnostem zlepšení kvality ovzduší v Petřvaldu nejprve ve všeobecné rovině týkající se celého spektra znečišťujících látek ze všech druhů zdrojů. Detailněji pak ve vztahu k suspendovaným částicím frakce PM10 a PM2,5, jež jsou produkty spalovacího procesu vedeného v malých lokálních zdrojích pro vytápění domácností.
9.1 Obecná opatření Podmíněná (technická možnost a ekonomická přijatelnost) povinnost využívat u nových staveb nebo při změnách stávajících staveb centrální zdroje tepla, případně alternativní zdroje a ověřit možnost kombinované výroby tepla a energie Omezení možnosti spalování určitých druhů paliv v malých zdrojích Investice do energetické infrastruktury (plynofikace, CZT) Investice do úspor energie (zateplení budov v majetku města a podpora zateplování budov) Finanční podpora domácnostem motivující k výměně starých kotlů za moderní spalovací (zplyňovací) technologie Snížení sekundární emise (reemise) Omezení dopravy ve vybraných částech města Finanční podpora veřejné dopravy Rozvoj kvality veřejné dopravy Podpora zavádění a užívání vozidel s alternativním pohonem Podpora zvýšení účinnosti odstraňování prachových částic z povrchu komunikací Technicko-organizační opatření u malých zdrojů emitujících TZL Poskytování informací, environmentální výchova a osvěta (vliv kvality ovzduší na zdraví, návyky směřující k optimálnímu řízení spalovacího procesu, finanční gramotnost, apod.) Získávání a analýza informací o významných zdrojích znečištění
9.2 Podrobnosti o opatřeních ve vztahu k suspendovaným částicím Omezení spalování paliv s vysokým obsahem popela Zhruba 1250 petřvaldských domácností je vytápěno uhlím, přičemž podíl méně kvalitního hnědého uhlí, jenž je až ze čtvrtiny složeno z popeloviny, dosahuje přibližně 30 %. Náhrada uhlí za biomasu proto představuje jednu z možností snížení produkce TZL, nicméně odhadnout tuto míru je dosti problematické, jelikož závisí na zvoleném přístupu. Prostou záměnou paliva (dřevo za uhlí) lze dosáhnout především u starých prohřívacích kotlů i více než 50% snížení emisí TZL. Paradoxně se však může stát, že u novějších technologií (odhořívací systém), které jsou certifikované na konkrétní druh uhlí dojde při použití dřeva ke zvýšenému únosu prachových částic z ohniště, což je dáno odlišnými vlastnostmi částic, ale také jinými parametry spalované vrstvy paliva. V tomto směru je optimální řešení spočívající v pořízení speciálních zplyňovacích kotlů, které se vyznačují dvoufázovým spalováním a účinným záchytem TZL. Při nasazení tohoto typu kotlů všude tam, kde se v současnosti používají kotle na uhlí lze dosáhnout snížení emisí v obci o 84 %.
67
Snížení energetické náročnosti budov Zateplování objektů je z pohledu snižování potřeby tepla na vytápění a nákladů na energie velice účelné, avšak v souvislosti s omezováním emisí TZL nepředstavuje zcela efektivní řešení. Motivace pro zateplování je podmíněna návratností investice, jež bude nejvýhodnější u topných zařízení s vysokými provozními náklady jakými jsou elektrické topné systémy, kotle na zemní plyn, topný olej a propan-butan. Tato paliva se však současně vyznačují téměř nulovými lokálními emisemi TZL. Chceme-li dosáhnout určitého snížení emisí, pak je třeba se zaměřit na domácnosti vytápěné tuhými palivy. Takových domácností je v bytových domech cca 430 z 740, což představuje 58 %, přičemž podstatná část je v současnosti ještě nezateplena. Na těchto údajích je patrný poměrně zajímavý potenciál redukce emisí prachu. V případě rodinných domů je perspektiva o něco horší, jelikož 51 % objektů je vytápěno tuhými palivy a řada jich prošla komplexními izolačními úpravami v rámci dotačního titulu Zelená úsporám. Přesto pouhé zateplení objektů bez dalších úprav (přechod na ekologičtější druh paliva, modernější spalovací zařízení) nepřinese výrazné snížení emisí TZL. Reálné snížení tepelné ztráty ve srovnání s původním stavem objektu se v závislosti na rozsahu prací obvykle pohybuje mezi 20 až 50 %, čemuž odpovídá stejné snížení emisí TZL. Pokud by se podařilo u všech objektů vytápěných tuhými palivy (1330 domácností, 160 000 m2 vytápěné plochy) v důsledku zateplení zmenšit energetickou náročnost ze 160 na 110 kWh vztaženo na 1 m2 vytápěné plochy, pak by celkové emise TZL v obci klesly asi o 23 %. Centrální zásobování teplem Napojení domácností na systém CZT za účelem snížení emisí TZL má smysl jen v těch případech, kdy stávajícím zdrojem tepla je kotelna na tuhá paliva. Vzhledem k nákladnosti budování infrastruktury se o tomto opatření dá uvažovat prakticky jen v místech s vysokou hustotou odběratelů, tedy u bytových domů. Protože pouze necelých 7 % všech domácností je zásobováno dálkovým teplem, nejde v pravém smyslu slova o systém centrálního zásobovaní teplem, ale o domovní kotelny a blokové výtopny. Významná část domů je vytápěná plynem, avšak stále více než polovina využívá tuhá paliva. Jejich začleněním do případného CZT nebo plynofikací kotelen by se emise PM10 v obci snížily o 27 %. V případě CZT se jedná v podstatě o teoretickou hodnotu, jelikož ne všechny byty jsou v dosahu infrastruktury a její vybudování by bylo ekonomicky nevýhodné. Moderní spalovací zařízení Přes 1300 domácností (53 %) zajišťuje vytápění prostřednictvím tuhých paliv, přičemž se tak v drtivé většině děje formou ručního přikládání ve starších litinových (prohořívací systém spalování) nebo novějších ocelových kotlích (odhořívací systém spalování). Podíl automatických kotlů je velmi malý, dle objemu prodejů na trhu se pohybuje kolem 3 %. Větší zastoupení mají kotle zplyňovací, přibližně 12 %. Omezení možnosti zásahu obsluhy do provozu automatických kotlů má příznivý dopad na stabilitu spalovacího procesu, a tím i na velikost emisního faktoru. Zlepšení zejména ve srovnání se staršími prohořívacími typy je obrovské, jelikož emisní faktor je mnohonásobně menší. Například u automatického kotle Ling 25 při spalování hnědého uhlí je dosahováno emisního faktoru pro PM10 26 g/GJ, zatímco u prohořívacího kotle Viadrus U26 to je 339 g/GJ. Z uvedeného je zřejmé, že potenciál pro snižování emisí TZL je značný.
68
V případě výměny všech starých kotlů na tuhá paliva za moderní automatické, případně zplyňovací kotle, lze dosáhnout snížení produkce emisí PM10 z lokálních topenišť až o 84 %. Náhrada tuhých paliv za plynná Spalování zemního plynu představuje jednoznačně nejekologičtější variantu vytápění domácností, která zaručuje maximální snížení emisí prachu. Toto je však podmíněno kompletní plynofikací obce, která je mnohdy nerealizovatelná. Mimo to není zárukou předpokládaného zlepšení, jelikož zhoršení ekonomické situace sociálně slabších obyvatel vede k rychlému návratu spalování tradičních tuhých paliv a odpadů. V Petřvaldu je cca 830 domácností (35 % z vytápěné plochy) vytápěno zemním plynem, přičemž náhradou stávajících kotlů na uhlí za plynové by se zvýšilo pokrytí na 85 % vytápěné plochy, což by přineslo skoro 99% snížení emisí PM10.
9.3 Hodnocení dopadu opatření na kvalitu ovzduší V roce 2006 došlo jen vlivem vytápění domácností (dle modelu CALPUFF) k 2 překročením imisního limitu PM10, přičemž dosažené maximum činí 66,9 μg/m3. Hranice 35 možných 24hodinových překročení nebyla překonána, jelikož 36. nejvyšší hodnota se pohybovala na úrovni 17 μg/m3. Návrhová opatření pro snížení imisí suspendovaných částí frakce PM10 a PM2,5 jsou odvozena z hodnoty maxima PM10 a požadavku jeho snížení na polovinu denního imisního limitu, který je 50 μg/m3. Z tohoto požadavku vyplývá, že je nutné zajistit 25% snížení imisní koncentrace, což by bylo dosaženo odpovídajícím snížením emisí TZL z lokálních topenišť. To představuje cca 9 500 kg PM10 ročně, které jsou v současnosti produkovány zejména ve starých kotlích spalujících hnědé uhlí. Přibližně 98 % emisí prachu z lokálních topenišť vzniká v důsledku spalování fosilních paliv, přičemž zhruba 2/3 pochází z hnědého uhlí. Pro názornost jsou uvedeny následující varianty opatření, které vypovídají o teoreticky možných změnách emisní bilance obce: Tab. 68 Teoretické úspory emisí PM [kg/rok]
Varianta
Popis
PM10
PM2,5
Biomasa
Záměna fosilního paliva za biomasu
32 100
30 900
Zemní plyn
Náhrada stávajících uhelných kotlů za plynové
37 800
36 300
Centrální zásobování teplem
Napojení bytových domů vytápěných tuhými palivy na systém CZT
10 600
10 200
Zateplení objektů
Snížení energetické náročnosti vytápění starších objektů na současné standardy (cca 160 kWh/m2)
12 700
11 400
Varianta biomasa – vychází ze skutečnosti, že obsah popelovin v biomase je ve srovnání s černým a především hnědým uhlím mnohonásobně nižší. V kotlích na tuhá paliva, která umožňují dlouhodobě spalovat dřevo by došlo pouze k záměně paliva. V ostatních případech by musely být kotle vyměněny za vhodnější, přičemž je uvažováno se skladbou technologií odpovídající podílu na trhu. Tato změna by se týkala cca 1250 bytů, což tvoří polovinu všech petřvaldských domácností.
69
Varianta zemní plyn – jednoznačně nejekologičtější způsob zlepšení emisní bilance, která je však podmíněna kompletní plynofikací obce. V potaz jsou brány jen domácnosti v současnosti vytápěné fosilními palivy. Jelikož tyto jsou dominantními producenty prachu vlivem vytápění a s ohledem na prakticky nulové emisní faktory zemního plynu, zaručuje tato varianta dramatické snížení emisí TZL. Rozsahem (počet domácností) se shoduje s předchozí variantou. Varianta CZT – zahrnuje domácnosti v bytových domech, které dosud nejsou napojeny na systém dálkového vytápění (případně kotelny na ZP), ale jsou vytápěny blokovými zdroji na uhlí. Potenciál je v tomto ohledu značně omezený. Zhruba 1/3 těchto domácností je vytápěna fosilními palivy, což představuje cca 400 bytů o vytápěné ploše 23 000 m2. Varianta zateplení – účelem je prostřednictvím tepelné izolace obvodových stěn, střechy a výměny oken zajistit snížení spotřeby paliv na vytápění. Obvykle se k takovému opatření přistupuje primárně za účelem snížení provozních nákladů, kdy největšího efektu paradoxně dosáhneme u ekologických paliv. Z pohledu emisní bilance má proto zateplování význam jen u domácností spalujících tuhá paliva. To se týká cca 480 bytů, přičemž dosažitelné celoplošné snížení tepelné ztráty se pohybuje kolem hranice 30 %. Úměrně tomu se sníží spotřeba paliva na vytápění a následně i emise TZL. 99
100
Snížení emisí PM 10 [%]
84 80
60
40
30
27 20
0 Biomasa
Zemní plyn
Centrální zásobování teplem
Zateplení objektů
Varianta
Obr. 71 Teoretická změna emisní bilance PM10 v závislosti na opatření
Aby bylo možné provést konkrétní hodnocení opatření na redukci emisí, je třeba znát strukturu zastoupení konstrukcí malých spalovacích zařízení používaných pro vytápění domácností v obci. Takové údaje je možné získat jen na základě podrobného místního šetření na vzorku obyvatelstva čítající několik stovek domácností. Sběr takových dat je pochopitelně pracný, časově náročný a mnohdy je komplikován nejen neznalostí majitelů spalovacích technologií, ale také neochotou dotazovaných sdělovat požadované informace. Alespoň přibližné určení skladby spalovacích zařízení v obci bylo provedeno na základě odhadu (tab. 69), který vychází z těchto údajů: v ČR je 722 tisíc domácností spalujících tuhá paliva za posledních 10 let bylo prodáno 623 tisíc spalovacích zařízení na tuhá paliva s výkonem do 50 kW (z toho cca 450 tisíc kotlů) výsledný počet kotlů je dorovnán do počtu domácností podle úvahy, že rozdíl mezi počtem domácností a počtem prodaných kotlů představují stará dosud provozovaná zařízení (prohořívací a odhořívací kotle)
70
krbová kamna nejsou používána jako hlavní zdroj tepla (průměrná roční produkce je cca 5 GJ na zařízení) Tab. 69 Odhad podílu spalovacích zařízení na tuhá paliva v domácnostech
Konstrukce zařízení prohořívací odhořívací automatický zplyňovací krbová kamna
Fosilní paliva [% dle TJ] 55,1 39,5 5,4 x x
Dřevo [% dle TJ] 46,4 33,3 1,1 16,8 2,3
Jelikož podíl biomasy na emisích PM10 se pohybuje pod hranicí 2 % (obr. 72), jakákoliv zlepšení spalovací technologie v případě tohoto paliva se na celkové bilanci projeví téměř neznatelně. Rozdíly mezi různými druhy kotlů na dřevo jsou sice výrazné a nejstarší typy jsou mezi obyvatelstvem stále rozšířené (podíl prohřívacích konstrukcí tvoří 46 %), přesto náhradou všech těchto kotlů za nové, např. zplyňovací, by přispělo pouze k redukci PM10 ve výši 330 kg, což představuje 0,9 % z celkových emisí. Tyto údaje poukazují na skutečnost, že radikální omezení emisí TZL je dosažitelné výhradně omezením spotřeby fosilních paliv za současného zvýšení kvality spalovacího procesu např. díky automatickému dávkování paliva místo ručního přikládání. HUOD 6,2%
HUPR 56,8%
HUAU 0,4%
HU - hnědé uhlí ČU - černé uhlí BI - biomasa AUT - automatický kotel PR - prohořívací kotel OD - odhořívací kotel ZP - zplyňovací kotel KA - kamna
BIPR 1,0% BIOD 0,3% BIAU 0,0% BIZP 0,0%
BIKA 0,0%
ČUAU 0,3%
ČUPR 30,2%
ČUOD 4,7%
Obr. 72 Podíl emisí PM10 v závislosti na typu kotle a druhu paliva
K efektivnímu snížení emisí je proto nutné zaměřit se především na domácnosti spalující uhlí, a to v konstrukčně ne zcela optimálních prohořívacích kotlích, které se vyznačují vysokým úletem tuhých znečišťujících látek. V Petřvaldu je zhruba 1330 domácností vybavených kotli na tuhá paliva, přičemž prohořívací typ vlastní cca 730 majitelů. Tyto zdroje jsou zodpovědné za 85 % emisí PM10 a jejich výměnou za nejpokročilejší spalovací technologie (automatické kotle) by se podařilo zlepšit emisní bilanci obce až o 31 400 kg, tj. na 20 % současného stavu.
71
Pro dosažení požadované 25% redukce emisí ve výši cca 9 500 kg/rok je možné zvolit opatření, jejichž dopady jsou uvedeny v tab. 70. Tab. 70 Rozsah opatření pro snížení emisí PM
Opatření
Počet dotčených domácností [-]
Podíl z domácností spalující tuhá paliva [%]
Podíl ze všech domácností v obci [%]
Velikost vytápěné plochy [m2]
Úspora energie [GJ/rok]
ZPL
200
14,8
7,9
15 600
2 830
BIO
240
18,1
9,7
19 200
1 080
AUT
210
15,8
8,4
16 750
3 030
ODH
230
17,4
9,2
18 400
2 320
ZPL – varianta obnášející výměnu 28,5 % všech starých prohořívacích kotlů na uhlí za zplyňovací kotle na dřevo. BIO – varianta počítající se záměnou fosilního paliva (uhlí) v 35 % stávajících kotlů prohořívací konstrukce za dřevo. AUT – varianta, kdy by 30,5 % starých prohořívacích kotlů bylo vyměněno za modernější kotle s automatickým přísunem paliva do spalovacího prostoru. ODH – varianta představující výměnu současných 33,5 % prohořívacích kotlů za kotel s odhořívacím systémem spalování (emisní faktory horší než u automatických kotlů, avšak cenově dostupnější).
72
10. PŘÍSLUŠNÉ ORGÁNY 10.1 Krajský úřad Orgán kraje v přenesené působnosti provádí dozor na úseku ochrany ovzduší ve své územní působnosti, dále pak rozhoduje o vyměření poplatku, odkladu nebo prominutí části poplatku za znečišťování ovzduší zvláště velkých a velkých stacionárních zdrojů, kontroluje a hodnotí dodržování imisních limitů a emisních stropů na základě údajů z informačního systému kvality ovzduší, ukládá plnění plánu snížení emisí nebo zásad správné zemědělské praxe u stacionárního zdroje, schvaluje návrhy opatření pro případy havárií u zvláště velkých a velkých stacionárních zdrojů a návrhy na jejich změny, schvaluje plány snížení emisí u stacionárního zdroje, stanovuje pro zvláště velké, velké a střední stacionární zdroje znečišťující látky nebo jejich stanovené skupiny, pro které budou uplatněny obecné emisní limity, vede evidenci oznámení pro zvláště velké a velké stacionární zdroje. Krajský úřad vydává povolení dle § 17 zákona o ochraně ovzduší (umístění stavby stacionárního zdroje, stavba stacionárního zdroje, zkušební a trvalý provoz stacionárního zdroje, provozní řády atd.). Tab. 71 Kontaktní údaje - kraj
Krajský úřad – Moravskoslezský kraj Ředitel PaedDr. Jaroslav Soural, CSc. Adresa 28. října 117, 702 18 Ostrava Telefon 595 622 222 Fax 595 622 126 E-mail
[email protected] Web www.kr-moravskoslezsky.cz Odbor životního prostředí Vedoucí odboru Ing. Tomáš Kotyza Telefon 595 622 387 E-mail
[email protected] Oddělení ochrany ovzduší a integrované prevence Vedoucí oddělení Ing. Marek Kruštík Telefon 595 622 479 E-mail
[email protected]
10.2 Obecní úřad Obecní úřad je dotčeným správním orgánem v územním, stavebním a kolaudačním řízení a z hlediska ochrany ovzduší: zpřístupňuje informace podle zákona o ochraně ovzduší a zvláštních právních předpisů, rozhoduje o vyměření poplatků za znečišťování ovzduší u malých stacionárních zdrojů, nařizuje odstranění závad u malých spalovacích zdrojů, ukládá opatření k nápravě těchto závad a ukládá pokuty za nesplnění této uložené povinnosti, vypracovává programy zlepšování kvality ovzduší v oblastech se zhoršenou kvalitou ovzduší, které se nacházejí v jeho územní působnosti, může vypracovat místní program snižování emisí znečišťujících látek,
73
vydává obecně závaznou vyhlášku obce, kterou může na svém území zakázat některé druhy paliv pro malé spalovací zdroje znečišťováním, tato paliva jsou hnědé energetické uhlí, lignit, proplástek a uhelné kaly vydává obecně závaznou vyhlášku obce, jímž může na svém území stanovit podmínky spalování suchých rostlinných materiálů nebo toto spalování zakázat; při stanovení těchto podmínek přihlíží zejména ke klimatickým podmínkám, stavu ovzduší ve svém územním obvodu, vegetačnímu období a hustotě obytné zástavby, vyhlašuje signál upozornění, signál regulace k omezení emisí ze stacionárních zdrojů, které nepodléhají regulaci a k omezení provozu mobilních zdrojů znečišťování; pokud jde o zvláště velké, velké a střední stacionární zdroje, informuje o porušení povinností inspekci, vede evidenci malých stacionárních zdrojů, u nichž tento zákon stanoví ohlašovací povinnost, a poskytuje údaje z této evidence ministerstvu, vydává povolení pro činnosti, kde to stanoví zvláštní právní předpis, při kterých vznikají emise těkavých organických látek a které odpovídají kategorii malých ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší. Pro tyto látky může stanovit fugitivní emisní limit v závislosti na kvalitě ovzduší v daném místě. Obecní úřad dále kontroluje: dodržování povinností provozovateli malých stacionárních zdrojů podle § 12 zákona o ochraně ovzduší, za nedodržení povinností jim ukládá pokuty a nápravná opatření a rozhoduje o zastavení nebo omezení provozu těchto zdrojů, dodržování přípustné tmavosti kouře, pachového čísla a přípustné míry obtěžování zápachem u provozovatelů malých stacionárních zdrojů a za nedodržení povinností ukládá pokuty, účinnost spalování, měření množství a rozsahu vypouštěných látek u malých spalovacích zdrojů; touto činností může pověřit odborně způsobilé právnické nebo fyzické osoby podle zvláštního právního předpisu, dodržování povinností podle § 3 odst. 5 zákona o ochraně ovzduší a za jejich porušení ukládá pokuty. Tab. 72 Kontaktní údaje - obec
Městský úřad Petřvald Starosta Jarmila Skálová Adresa Gen. Svobody 511, 735 41 Petřvald Telefon 596 542 900 Fax 596 541 795 Web www.petrvald.info Odbor výstavby a životního prostředí Vedoucí odboru Eva Kubisová Telefon 596 542 908 E-mail
[email protected]
10.3 Česká inspekce životního prostředí ČIŽP je orgánem státní správy, který prosazuje a dohlíží na dodržování právních předpisů a rozhodnutí správních orgánů ve věcech životního prostředí. Náplň práce inspekce v oblasti ochrany ovzduší je možno charakterizovat následujícími činnostmi:
74
dozírá v rozsahu své působnosti na dodržování obecně závazných právních předpisů a rozhodnutí správních orgánů; zjišťuje nedostatky, popřípadě škody vzniklé na životním prostředí, jejich příčiny a původce; ukládá opatření k odstranění a nápravě zjištěných nedostatků; provádí kontrolu uložených opatření; omezuje nebo zastavuje škodlivou činnost právnických nebo fyzických osob; ukládá právnickým a fyzickým osobám pokuty za prokázané porušení stanovených povinností v oblasti životního prostředí; ukládá některé další povinnosti znečišťovatelům ovzduší (emisní limity apod.); vyjadřuje se k novým stavbám zdrojů znečištění a jejich umístění, novým technologiím, výrobkům a zařízení v ochraně ovzduší, má opravnění k autorizovanému měření emisí a imisí; řeší stížnosti, podání, oznámení a podněty občanů, právnických osob i jiných orgánů státní správy. Tab. 73 Kontaktní údaje - ZÚ
Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP) – oblastní inspektorát Ostrava Hlavní inspektor Ing. Karel Kozubek Adresa Valchařská 15, 702 00 Ostrava Telefon 595 134 100 E-mail
[email protected] Web www.cizp.cz Oddělení ochrany ovzduší Vedoucí oddělení Ing. Radomír Štěrba Telefon 595 134 140 E-mail
[email protected]
10.4 Ostatní orgány Oddělení ochrany životního prostředí Českého hydrometeorologického ústavu zajišťuje v oblasti působnosti pobočky plnění úkolů ČHMÚ vyplývajících z jeho funkce ústředního státního ústavu České republiky pro obor čistota ovzduší, jako objektivní odborné služby poskytované přednostně pro státní správu. Jedná se především o tyto činnosti: zřizování a provozování měřících sítí stanic (státní pozorovací sítě pro sledování kvantitativního a kvalitativního stavu atmosféry a příčin vedoucích k jejímu znečišťování nebo poškozování); odborné zpracovávání výsledků pozorování, měření a monitorování; vytváření a spravování databáze; poskytování informací o podmínkách, charakteristikách a režimech; poskytování operativních informací o znečištění ovzduší; provádění a koordinování vědecké a výzkumné činnosti.
75
Tab. 74 Kontaktní údaje - ČHMÚ Český hydrometeorologický ústav pobočka Ostrava
Ředitel Adresa Telefon E-mail Web
Ing. Dušan Židek K myslivně 3/2182 708 00 Ostrava-Poruba 596 900 205
[email protected] old.chmi.cz/OS/index.php
Pracoviště Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě je regionálním řešitelem úkolů Systému monitorování zdravotního stavu obyvatelstva ve vztahu k životnímu prostředí (celostátní monitoring). Tab. 75 Kontaktní údaje - ZÚ Zdravotní ústav Ostrava
Ředitel Adresa Telefon E-mail Web
RNDr. Petr Hapala Partyzánské nám. 7, 702 00 Ostrava 596 200 420
[email protected] www.zuova.cz
76
11. ZÁVĚR Studie byla zpracována pro město Petřvald v rámci projektu Zlepšení kvality ovzduší v příhraniční oblasti Česka a Polska, který je součástí Operačního programu přeshraniční spolupráce Česká republika - Polská republika realizovaný v letech 2007 až 2013 za finanční podpory Evropského fondu pro regionální rozvoj a fondu EU z projektu OP VaVpI názvu Inovace pro efektivitu a životní prostředí. Petřvald byl vybrán na základě výsledků emisní bilance prachových částic emitovaných do ovzduší lokálními zdroji tepla pro vytápění domácností. Jako analyzované období byly zvoleny roky 2006 (velice chladná zima) a 2007 (mírná zima). Mezi 299 obcemi Moravskoslezského kraje je Petřvald 5. největším plošným producentem PM10, přičemž v kategorii měst (39 v kraji) se vyznačuje nejvyššími měrnými ukazateli (na obyvatele, na vytápěnou plochu i na zastavěnou plochu), které se pohybují na čtyřnásobku krajského průměru, přičemž vyšší poměr dosahují jen nejmenší obce bez systému CZT a plynofikace. Hlavním zdrojem znečištění ovzduší prachovými částicemi vznikajícími při spalování paliv v malých topeništích jsou tuhá fosilní paliva, kterými je vytápěna polovina všech místních domácností. Přibližně 2/3 pocházejí ze spalování hnědého uhlí, 1/3 z uhlí černého. Emise ze spalování biomasy představují 1 % z celkové bilance. Emise prachu ze zemního plynu, lehkého topného oleje a propan-butanu jsou zanedbatelné. Data z emisní bilance byla následně zpracována v modelovém systému CALPUFF pro simulaci rozptylových podmínek v atmosféře. Výsledky poukazují na skutečnost, že v roce 2006 byl jen vlivem vytápění domácností překročen imisní limit pro suspendované částice frakce PM10 ve 2 dnech při maximální lokální koncentraci 66,9 μg/m3. Průměr v obci za topné období odpovídá hodnotě 6,7 μg/m3. Za celý rok pak budou hodnoty ještě nižší a výrazně pod ročním imisním limitem, který činí 40 μg/m3. Zde je však třeba zdůraznit, že modelové koncentrace se týkají výhradně spalovacích procesů v kamnech a kotlích do 50 kW, a tudíž nezahrnují vliv provozu na pozemních komunikacích ani emise z průmyslové, stavební a zemědělské činnosti. Vliv dopravy a jiných zdrojů může být značný, což ilustrují koncentrace PM10 naměřené v nejbližších stanicích, kde se nachází podobná skladba malých zdrojů, ale zjištěné koncentrace jsou podstatně vyšší. To platí nejen pro suspendované částice, ale také pro látky PAU, v jejichž případě je modelem CMB přisuzován původ v dopravě v rozsahu 7 až 24 %. Ještě výraznější je vliv dopravy u látek VOC, které jsou do ovzduší vnášeny provozem vozidel až z 47 %. Vzhledem k tomu, že Petřvald se nachází v blízkosti hutní výroby soustředěné v ostravských obvodech, patří i tyto provozy k přispěvatelům výsledné koncentrace znečišťujících látek v ovzduší. To platí zejména pro emise PAU, těžkých kovů a suspendovaných částic. Obecná opatření pro zlepšení kvality ovzduší v Petřvaldu jsou popsána v samostatné kapitole a týkají se všech polutantů. Podrobnější návrhy jsou zpracovány jen ve vztahu k suspendovaným částicím, a to prostřednictvím úspory paliva díky zateplení objektu, nebo lepším vedením spalovacího procesu v moderních spalovacích zařízeních. Hodnocena je i alternativa prosté záměny paliv u technologií, které to umožňují. Počet povolených překročení 24hodinového imisního limitu v kalendářním roce je 35, proto je vhodné při návrhu opatření vycházet z hodnoty 36. nejvyšší zaznamenané koncentrace. Tato byla v Petřvaldu pro rok 2006 modelováním identifikována ve výši 17 μg/m3, přičemž zahrnuje pouze vliv lokálních topenišť. Nejbližší stanice v Orlové, která monitoruje skutečnou imisní koncentraci, vyhodnotila jako 36. nejvyšší hodnotu 107 μg/m3.
77
Tato data dávají tušit, že pravděpodobně i v nedalekém Petřvaldu by naměřená koncentrace byla nad imisním limitem (50 μg/m3), proto návrhová opatření uvažují s redukcí emisí tuhých znečišťujících látek z lokálních topenišť v takové míře, aby 36. nejvyšší modelovaná koncentrace byla na polovině imisního limitu, a tím byla vytvořena dostatečná rezerva pro ostatní emisní zdroje. Problémem však zůstává poměrně velký příspěvek zdrojů mimo obec, jejichž působením bude, i přes realizovaná opatření u domácích topenišť, koncentrace PM10 setrvávat podstatnou část topné sezóny nad hranicí 50 μg/m3. Z uvedeného záměru vyplývá, že množství domácnostmi vyprodukovaného prachu musí být o 25 % nižší, což v absolutním měřítku představuje přibližně 9,5 tun PM10. V naprosté většině jsou původci těchto emisí tuhá fosilní paliva, zejména hnědé uhlí spalované ve starých litinových kotlích s prohořívacím systémem. Dopadu modernizace, případně změny paliva v těchto zařízeních je pak věnována zvýšená pozornost. Jedná se totiž o nejsnáze realizovatelné úpravy s relativně nízkými investičními a provozními náklady a velmi znatelnou změnou emisní bilance obce. Například náhradou uhlí ve všech stávajících kamnech a kotlích za biomasu by se dosáhlo snížení bilance PM10 o 32,1 tun a PM2,5 o 30,9 tun ročně (vztaženo k nejhorším klimatickým podmínkám, tj. rok 2006), což je více než trojnásobek potřebných úspor. Ideálním opatřením pro redukci emisí je volba zemního plynu pro vytápění, přičemž kompletní plynofikace by emise prachu prakticky eliminovala (1 % současného stavu). Zde však narážíme na nemožnost výstavby na poddolovaném území a také na slabší motivaci obyvatelstva k využívání tohoto paliva vzhledem k vysokým provozním nákladům. Navzdory prokazatelně vyššímu komfortu vytápění si majitelé rodinných domů ponechávají původní kotle na tuhá paliva a investice do infrastruktury distribuce zemního plynu pak nepřinášejí požadovaný efekt. Z tohoto pohledu se jako optimální jeví varianta pořízení zplyňovacích kotlů na dřevo, které se díky způsobu vedení spalovacího procesu vyznačují nízkými emisními faktory blížícími se automatickým kotlům, a to za poloviční pořizovací cenu. Tato investice by musela být provedena u cca 200 domácností, které k vytápění používají uhlí spalované v prohořívacích kotlích, aby bylo dosaženo uvažovaného snížení imisní zátěže suspendovanými částicemi frakce PM10 a PM2,5. Kromě toho by zlepšení účinnosti spalování přispělo k úspoře 2800 GJ tepla, což by se promítlo i do snížení spotřeby palivového dříví o cca 187 tun. Významné snížení spotřeby paliva pro vytápění objektů nabízí i možnost jejich zateplování. Ve vztahu k emisím prachu už o tak zajímavou investici nejde, jelikož finanční návratnost v případě spalování levných paliv je nízká. Vyplatí se naopak u zemního plynu nebo elektřiny, které však emisní bilanci obce prakticky neovlivňují. Snížení emisí díky zateplení všech objektů s roční měrnou potřebou tepla pro vytápění vyšší než 160 kWh/m2 se pohybuje kolem 12,7 tun PM10 a 11,4 tun PM2,5. Mimo samotných suspendovaných částic se do ovzduší dostávají i na ně navázané chemické prvky, mezi nimiž těžké kovy (kadmium, olovo, rtuť, chrom, arsen) patří k nejzávažnějším. Legislativa pro ně definuje roční imisní limity, které jsou vysoko nad obvyklými koncentracemi v ovzduší. Vyšší hodnoty jsou měřitelné pouze v oblastech s rozvinutým metalurgickým průmyslem, intenzivní silniční dopravou a skládkami odpadů a čistírenských kalů. Petřvald se k těmto místům samozřejmě řadí, nicméně měřené koncentrace se pohybují výrazně pod imisními limity, které by již znamenaly zvýšené riziko pro zdraví obyvatel. Znečištění životního prostředí těžkými kovy se obecně ve větší míře týká vod než ovzduší, což dokumentuje i skutečnost, že s výjimkou arsenu nebyly na území ČR od roku 2006 limity těžkých kovů překročeny.
78
Výsledky z měřicí kampaně uskutečněné na okraji rezidenční oblasti v severovýchodní části obce v prosinci 2011 ukazují, že koncentrace 39 sledovaných elementárních prvků včetně těžkých kovů jsou vyšší než v jiných obcích nezasažených vlivy těžkého průmyslu. Velký rozdíl je pozorovatelný zejména u takových polutantů jako jsou železo, zinek, olovo, mangan, měď a vanad, přičemž koncentrace těchto prvků jsou srovnatelné pouze s důlním městem Rydultowy v polské části Slezska. V porovnání s dalšími 5 obcemi zapojenými do měřicí kampaně zde byla zaznamenána nejvyšší koncentrace u 10 z celkového počtu 115 měřených látek, přičemž se jedná zejména o výše vyjmenované kovy. Měřené koncentrace jsou pochopitelně ovlivněny nejen skladbou lokálních topenišť, intenzitou dopravy nebo třeba průmyslem, ale výrazně také klimatickými podmínkami. Lepší rozptylové podmínky se proto odrážejí v poměrně nízkých hodnotách koncentrací látek PAU, které byly zjištěny na podobné úrovni jako u měst Opočno a Hanušovice, jež se vyznačují vyšším zastoupením plynových kotlů v domácnostech. Ve srovnání se zmíněnými Rydultowy (stejné klimatické podmínky, podobné zdroje ve městě i blízkém okolí) jsou naměřené koncentrace navíc ještě cca 10x nižší. Koncentrace látek VOC, PCB, PCDD a PCDF jsou však oproti menším městům (Hanušovice, Opočno) vyšší i navzdory příznivější meteorologické situaci. Na základě těchto změřených dat bylo provedeno modelování CMB, které určilo příspěvek domácích topenišť k celkové koncentraci těžkých kovů v ovzduší ve výši 70 %. U polyaromatických uhlovodíků se podíl pohybuje kolem 55 %. V případě těkavých organických látek je naopak dominantním zdrojem sektor dopravy (45 %), přičemž dalších 22 % je do ovzduší vnášeno původci, které spadají mezi velké energetické zdroje. Zhruba 25 % se nepodařilo identifikovat (pravděpodobně manipulace s barvami, laky, ředidly apod.) Vliv lokálních topenišť lze pak hodnotit nanejvýš 10% příspěvkem. Přestože je vliv dopravy na znečištění v obci patrný, eliminace následků silničního provozu je značně problematická, jelikož nelze spolehlivě regulovat obrovské množství individuálních mobilních zdrojů. Jistou podobnost lze vysledovat i u lokálních topenišť pro vytápění domácností, protože nelze ovlivnit to, co lidé ve svých kotlech spalují a jakým způsobem. Přitom stále platí, že nejjednodušším způsobem zlepšení kvality ovzduší v obci je osvěta a změna špatných návyků, které hrají jednu z klíčových rolí při provozu kotlů s ručním přikládáním, jež stále tvoří majoritní skupinu spalovacích zařízení do 50 kW. Ne vždy je totiž třeba příčinu hledat v palivu, protože i dobře spálené uhlí vyprodukuje menší množství emisí než špatně spálené dřevo. Otázkou však nadále zůstává, zda-li je reálné dosáhnutí prokazatelného zlepšení kvality ovzduší v Petřvaldu výhradně redukcí emisí z lokálních topenišť v situaci, kdy tyto zdroje nejsou majoritními znečišťovateli, ale spíše zesilovači stavu vyvozeného mobilními a velkými stacionárními zdroji situovanými mimo obec.
79
12. SEZNAM REFERENCÍ [1]
Nařízení vlády č. 597/2006 Sb. ze dne 12. prosince 2006 o sledování a vyhodnocování kvality ovzduší
[2]
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50/ES ze dne 21. května 2008 o kvalitě vnějšího ovzduší a čistším ovzduší pro Evropu
[3]
Věstník Ministerstva životního prostředí č.2005/11
[4]
Znečištění ovzduší na území České republiky v roce 2010. Ročenka ČHMÚ, 2011.
[5]
Národní program snižování emisí České republiky. Ministerstvo životního prostředí, 2007
[6]
Statistická ročenka životního prostředí České republiky 2010, Česká informační agentura životního prostředí, 2010.
[7]
Situační zpráva k Programu snižování emisí a imisí znečišťujících látek do ovzduší Moravskoslezského kraje 2010.
[8]
Quitt, E. Klimatické oblasti Československa. Academia, Studia Geographica 16, GÚ ČSAV v Brně, 73 s.
[9]
TP 189 Stanovení intenzit dopravy na pozemních komunikacích, EDIP s.r.o, 2007.
[10] Studie o vývoji dopravy z hlediska životní prostředí v České republice za rok 2009, Centrum dopravního výzkumu, 2010. [11] Přehled hodnot přípustných koncentrací ve volném ovzduší. Příloha č. 6/1986 k AHEM, IHE Praha, 1986. [12] Air quality guidelines for Europe. Sond edition. WHO Reginal Publications. No. 91, 2000. [13] Exposure and health assessment for 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-pdioxin (TCDD) and related compounds. Washington DC, USA: NCEA Office of Research and Development, EPA, 2000. [14] Vodička, P., Schwarz, J. Roční monitoring elementárního a organického uhlíku v aerosolech na měřicí stanici Praha-Suchdol. Ovzduší 2011, Brno. [15] Maznová, J., Hůnová, I. , Vlček, O., Hnilicová, H. Zlepšení metod hodnocení znečištění ovzduší částicemi PM10 na území České republiky. Ochrana ovzduší 2/2009. 2009.
80
Seznam obrázků Obr. 1 Podíl kategorií REZZO na emisích TZL v ČR a vybraných krajích (2006)................... 7 Obr. 2 Poloha regionu v rámci ČR............................................................................................. 8 Obr. 3 Trendy imisních charakteristik PM10 (index, rok 2000=100) a PM2,5 (index, rok 2004=100) .................................................................................................................................. 9 Obr. 4 Průměrné měsíční poměry PM2,5/PM10 v roce 2007..................................................... 10 Obr. 5 Mapa oblastí s překročenými imisními limity pro ochranu zdraví (2010) ................... 10 Obr. 6 Pole roční průměrné koncentrace PM10 v roce 2006 a 2007......................................... 11 Obr. 7 Pole roční průměrné koncentrace PM10 v roce 2008 a 2009......................................... 11 Obr. 8 Pole roční průměrné koncentrace PM10 v roce 2010 .................................................... 11 Obr. 9 24hodinová koncentrace PM10 ze dne 24.1.2010.......................................................... 12 Obr. 10 Poloha města v rámci okresu Karviná......................................................................... 13 Obr. 11 Letecký snímek Petřvaldu s vyznačením obytných lokalit ......................................... 14 Obr. 12 Klimatické oblasti ČR................................................................................................. 15 Obr. 13 Dlouhodobé průměry teploty vzduchu v ČR .............................................................. 15 Obr. 14 Větrná růžice pro město Petřvald................................................................................ 16 Obr. 15 Síť měřicích stanic monitoringu kvality ovzduší v MSK ........................................... 16 Obr. 16 Poměr počtu bytů (vlevo) a velikosti vytápěné plochy (vpravo) dle typu objektu ..... 17 Obr. 17 Potřeba tepla na vytápění dle typu objektu ................................................................. 18 Obr. 18 Průměrné měsíční teploty v Petřvaldu v analyzovaném období ................................. 18 Obr. 19 Poměr počtu bytů dle způsobu vytápění (RD vlevo, BD vpravo) .............................. 19 Obr. 20 Poměr počtu bytů dle způsobu vytápění (souhrnně Petřvald, souhrnně MSK) .......... 19 Obr. 21 Podíl vytápěné plochy dle způsobu vytápění.............................................................. 20 Obr. 22 Účinnost transformace energie v palivu na teplo ve spalovacích zařízeních [%]....... 21 Obr. 23 Výhřevnost paliv v MJ/kg........................................................................................... 21 Obr. 24 Podíl paliv na množství emisí z vytápění domácností ................................................ 22 Obr. 25 Vymezení obytných lokalit v rámci města Petřvald ................................................... 23 Obr. 26 Množství prachu PM10 na obyvatele v roce 2007 v okrese Karviná........................... 26 Obr. 27 Množství prachu PM2,5 na obyvatele v roce 2007 v okrese Karviná .......................... 26 Obr. 28 Množství prachu PM10 na m2 zástavby v roce 2007 v okrese Karviná....................... 28 Obr. 29 Množství prachu PM2,5 na m2 zástavby v roce 2007 v okrese Karviná ...................... 28 Obr. 30 Suma faktorů PM10 roce 2007 v okrese Karviná ........................................................ 29 Obr. 31 Množství prachu PM10 na obyvatele v roce 2007 v MSK .......................................... 30 Obr. 32 Množství prachu PM2,5 na obyvatele v roce 2007 v MSK.......................................... 30 Obr. 33 Množství prachu PM10 na m2 zástavby v roce 2007 v MSK ...................................... 31 Obr. 34 Množství prachu PM2,5 v kg na m2 zástavby v roce 2007 v MSK.............................. 31 Obr. 35 Suma faktorů PM10 roce 2007 v MSK ........................................................................ 32 Obr. 36 Přehled obcí s nejvyšší sumou faktorů PM10 .............................................................. 32 Obr. 37 Emise prachu frakce PM10 v závislosti na podílu tuhých paliv na vytápění............... 33 Obr. 38 Vývoj imisní koncentrace PM10 v obci v topném období........................................... 34 Obr. 39 Srovnání imisí dle frakce PM v obci v topném období 2006..................................... 34 Obr. 40 Imisní koncentrace PM10 ve vybraných částech obce v topném období 2006............ 35 Obr. 41 Koncentrace PM10 v obci Petřvald dne 9.1.2006 ........................................................ 36 Obr. 42 Koncentrace PM10 v obci dne 23.1.2006 .................................................................... 36 Obr. 43 Pozice odběrové místa v Petřvaldu ............................................................................. 38 Obr. 44 Trajektorie proudění větru v období měřicí kampaně................................................. 40 Obr. 45 Střední imisní koncentrace PAU za období imisní kampaně...................................... 41 Obr. 46 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Na-Zn)................................. 42
81
Obr. 47 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Cr-Bi).................................. 42 Obr. 48 Střední imisní koncentrace za období imisní kampaně (Li-Nd) ................................. 43 Obr. 49 Imisní koncentrace benzenu za období imisní kampaně............................................. 44 Obr. 50 Střední imisní koncentrace vybraných VOC za období imisní kampaně ................... 44 Obr. 51 Střední imisní koncentrace vybraných VOC za období imisní kampaně ................... 45 Obr. 52 Střední imisní koncentrace vybraných VOC za období imisní kampaně ................... 45 Obr. 53 Imisní koncentrace dioxinů a furanů za období imisní kampaně............................... 46 Obr. 54 Imisní koncentrace dioxinu 2,3,7,8-TCDD za období imisní kampaně..................... 46 Obr. 55 Střední imisní koncentrace PCDD za období imisní kampaně ................................... 47 Obr. 56 Střední imisní koncentrace PCDF za období imisní kampaně.................................... 47 Obr. 57 Střední imisní koncentrace PCB za období imisní kampaně ...................................... 48 Obr. 58 Imisní koncentrace uhlíku v PM2,5 .............................................................................. 50 Obr. 59 Imisní koncentrace suspendovaných částic PM10 a PM2,5 během imisní kampaně .... 51 Obr. 60 Zdroje TZL v okolí Petřvaldu spadající do kategorie REZZO 1 ................................ 52 Obr. 61 Lokalizace zdrojů TZL v Petřvaldu spadající do kategorie REZZO 2 ....................... 52 Obr. 62 Intenzita dopravy ve města Petřvald – zdroje REZZO 4 (2010)................................. 53 Obr. 63 PAU index Flu/(Flu+Pyr) ........................................................................................... 55 Obr. 64 PAU index IP/(IP+BghiP)........................................................................................... 56 Obr. 65 PAU index Fen/(Fen+Ant).......................................................................................... 56 Obr. 66 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci PAU ............................................................... 60 Obr. 67 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci TK.................................................................. 62 Obr. 68 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci VOC............................................................... 64 Obr. 69 Příspěvek zdrojů k imisní koncentraci PCDD/F+PCB ............................................... 65 Obr. 70 Největší zdroje TZL v nejbližším okolí Petřvaldu...................................................... 66 Obr. 71 Teoretická změna emisní bilance PM10 v závislosti na opatření ................................ 70 Obr. 72 Podíl emisí PM10 v závislosti na typu kotle a druhu paliva ........................................ 71
Seznam tabulek Tab. 1 Imisní limity pro suspendované částice prachu [1] a [2] ............................................ 6 Tab. 2 Členění databáze REZZO na kategorie....................................................................... 6 Tab. 3 Přehled stanic s nejvyššími ročními průměrnými koncentracemi PM10 v roce 2007 . 8 Tab. 4 Přehled stanic s nejvyššími ročními průměrnými koncentracemi PM2,5 v roce 2007. 9 Tab. 5 Podíl rozlohy MSK s překročením imisních limitů pro PM10 .................................. 12 Tab. 6 Emisní bilance okresů v MSK kraji za rok 2009 v tunách [6].................................. 13 Tab. 7 Třídy lokalit pro výměnu informací.......................................................................... 14 Tab. 8 Dlouhodobý teplotní normál a úhrn srážek v Petřvaldu ........................................... 14 Tab. 9 Typické klimatické podmínky v oblasti MT10......................................................... 15 Tab. 10 Vybrané extrémy..................................................................................................... 16 Tab. 11 Skladba bytů v Petřvaldu ........................................................................................ 17 Tab. 12 Měrná potřeba tepla na vytápění dle typu objektu.................................................. 17 Tab. 13 Charakteristika topné sezóny v Petřvaldu............................................................... 18 Tab. 14 Počet bytů dle způsobu vytápění v Petřvaldu ......................................................... 19 Tab. 15 Podíl bytů v Petřvaldu v závislosti na tepelné ztrátě .............................................. 19 Tab. 16 Množství tepla pro vytápění domácností v závislosti na tepelné ztrátě objektu..... 20 Tab. 17 Množství tepla pro vytápění domácností v závislosti na palivu ............................. 20 Tab. 18 Spotřebované teplo na vytápění domácností v závislosti na použitém palivu........ 21 Tab. 19 Emisní faktory pro typické spalovací technologie.................................................. 22
82
Tab. 20 Emise prachu v závislosti na spalovací technologii [kg/rok].................................. 22 Tab. 21 Emise prachu v Petřvaldu dle lokality [kg/rok] ...................................................... 22 Tab. 22 Měrné emise prachu v Petřvaldu............................................................................. 23 Tab. 23 Měrné emise prachu v MSK (vážený průměr)........................................................ 23 Tab. 24 Poměrové vyjádření měrných emisí v Petřvaldu k MSK........................................ 23 Tab. 25 Měrné emise prachu v MSK (prostý aritm. průměr obcí)....................................... 24 Tab. 26 Poměrové vyjádření měrných emisí v Petřvaldu k průměru všech obcí v MSK .... 24 Tab. 27 Obce s nejvyššími emisemi prachu z lokálních zdrojů tepla pro vytápění domácností [kg] ....................................................................................................................................... 24 Tab. 28 Emise prachu na obyvatele v obcích nad 1000 obyvatel [kg/ob.a]......................... 25 Tab. 29 Emise prachu na obyvatele ve srovnatelně velkých obcích MSK [kg/ob.a]........... 25 Tab. 30 Emise prachu na m2 zástavby v obcích nad 1000 obyvatel [kg/m2a] ..................... 27 Tab. 31 Emise prachu na m2 zástavby ve srovnatelně velkých obcích MSK [kg/m2a] ....... 27 Tab. 32 Průměrné 24hodinové koncentrace PM v obci ze dne 9.1.2006............................. 35 Tab. 33 Průměrné 24hodinové koncentrace PM10 [μg/m3] v okolí Petřvaldu (2006).......... 37 Tab. 34 Koncentrace PM v ovzduší vlivem vytápění domácností v obci ............................ 37 Tab. 35 Klimatické podmínky v období měřicí kampaně .................................................... 39 Tab. 36 Naměřené koncentrace PAU v období měřicí kampaně (ng/m3) ............................ 40 Tab. 37 Srovnání SUMA PAU s jinými městy .................................................................... 41 Tab. 38 Srovnání benzo(a)pyrenu s jinými městy................................................................ 41 Tab. 39 Naměřené koncentrace PCDD/F v Petřvaldu (fg TEQ/m3) .................................... 48 Tab. 40 Srovnání PCDD/F s jinými městy (data z let 1990-2003) ...................................... 48 Tab. 41 Naměřené koncentrace SUMA PCB v Petřvaldu ................................................... 49 Tab. 42 Srovnání SUMA PCB s jinými městy..................................................................... 49 Tab. 43 Seznam zdrojů TZL spadající do kategorie REZZO 2 ........................................... 53 Tab. 44 Korelační matice PAU ............................................................................................ 57 Tab. 45 Korelační matice PAU ............................................................................................ 57 Tab. 46 Korelační matice PAU ............................................................................................ 57 Tab. 47 Korelační matice těžké kovy a vybrané prvky........................................................ 58 Tab. 48 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování PAU................. 59 Tab. 49 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – PAU ............................................. 59 Tab. 50 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – PAU ............................................. 59 Tab. 51 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – PAU ............................................. 60 Tab. 52 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 18/12/11 – PAU ............................................. 60 Tab. 53 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování TK ................... 61 Tab. 54 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – TK ................................................ 61 Tab. 55 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – TK ................................................ 61 Tab. 56 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – TK ................................................ 61 Tab. 57 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 18/12/11 – TK ................................................ 62 Tab. 58 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování.......................... 63 Tab. 59 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – VOC ............................................. 63 Tab. 60 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – VOC ............................................. 63 Tab. 61 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – VOC ............................................. 63 Tab. 62 Odhad příspěvků zdrojů - Petřvald 18/12/11 – VOC.............................................. 63 Tab. 63 Kvalitativní charakteristiky výsledků receptorového modelování.......................... 64 Tab. 64 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 15/12/11 – PCDD/F + PCB............................ 65 Tab. 65 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 16/12/11 – PCDD/F + PCB............................ 65 Tab. 66 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 17/12/11 – PCDD/F + PCB............................ 65 Tab. 67 Odhad příspěvků zdrojů – Petřvald 18/12/11 – PCDD/F + PCB............................ 65 Tab. 68 Teoretické úspory emisí PM [kg/rok] ..................................................................... 69
83
Tab. 69 Odhad podílu spalovacích zařízení na tuhá paliva v domácnostech....................... 71 Tab. 70 Rozsah opatření pro snížení emisí PM.................................................................... 72 Tab. 71 Kontaktní údaje - kraj ............................................................................................. 73 Tab. 72 Kontaktní údaje - obec ............................................................................................ 74 Tab. 73 Kontaktní údaje - ZÚ .............................................................................................. 75 Tab. 74 Kontaktní údaje - ČHMÚ........................................................................................ 76 Tab. 75 Kontaktní údaje - ZÚ .............................................................................................. 76
84
Autor:
Ing. Jan Koloničný, Ph.D. Ing. David Kupka Ing. Rafał Chłond
Pracoviště:
Výzkumné energetické centrum Inovace pro efektivitu a životní prostředí
Název:
Kvalita ovzduší v Petřvaldu a možnosti zlepšení
Místo, rok vydání:
Ostrava, 2012, 1. vydání
Počet stran:
84
Vydal:
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
Tisk:
STUDIO G - Mgr. Vladimír Šumpich
Náklad:
200 ks
Neprodejné
Za obsah publikace jsou odpovědní autoři. Informace zde uvedené nejsou oficiálním stanoviskem orgánů Evropské unie.
ISBN 978-80-248-2787-2
