Autor Organizace Název textu Blok Datum Poznámka
Mgr. Jan Macoun, PhD Ing. Michal Diviš Český hydrometeorologický ústav DHV CR, spol. s r. o. Kvalita ovzduší v Praze a ostatních metropolích Evropy/světa BK11 - Návaznost na EU Červenec 2001 Text neprošel redakční ani jazykovou úpravou
K PRRAAZZEE AA O OV VZZD DU UŠ ŠÍÍ V VP OS STTA ATTN NÍÍC CH HM ME ETTR RO OP PO OLLÍÍC CH H KVVAALLIITTAA O E OP PY Y // S SV VĚ ĚTTA A EVVRRO
2
1. ÚVOD DO PROBLEMATIKY ZNEČIŠTĚNÍ VE MĚSTECH Problematika znečištění ovzduší v městských aglomeracích představuje, s ohledem na specifické podmínky měst, velký problém. V těchto lokalitách dochází k velké koncentraci různých typů zdrojů (městská doprava, vytápění, průmyslové zdroje…), jejímž důsledkem je hromadění emitovaných látek v ovzduší. Nepříznivě přispívá i často špatná ventilovatelnost městských celků (problematika uličních kaňonů, lokalizace měst v blízkosti řek – tj. v údolích, častý výskyt inverzí. apod.). Za nepříznivých meteorologických podmínek (při nízkých rychlostech proudění, teplotních inverzích apod.) pak dochází k významnému nárůstu koncentrací, které nepříznivě ovlivňují životní podmínky. V minulém století představovaly nejvážnější problém průmyslové exhalace a lokální výtápění, které zapříčiňovaly vysoké koncentrace prachu a oxidu siřičitého v ovzduší (známé případy londýnských smogových situací). S rozvojem technologií se tyto problémy podařilo v rozvinutých zemích z velké míry odstranit. Protože zavádění úprav na zdrojích je finančně náročné, zůstávají tyto polutanty stále problematické v rozvojových zemích. V souvislosti s narůstající dopravou se dostává do popředí vliv mobilních zdrojů na kvalitu ovzduší a v současnosti patří emise ze spalovacích motorů k nejzávažnějším problémům v rozvinutých oblastech. K tomu přistupují i následné chemické reakce, ke kterým v ovzduší dochází (např. tvorba přízemního ozonu).
2. HODNOCENÍ MĚST Provedení obecného porovnání imisní zátěže ve světových městech je problematickou úlohou, z důvodu špatné výměny měřených dat a především v důsledku rozdílnosti použitých metodik měření, počtu a umístění měřicích stanic atd. Velmi těžko lze kupříkladu porovnávat údaje získané v jednom městě na jedné, dvou stanicích s údaji, které jsou k dispozici ve městech s hustou měřicí sítí. Stejně tak i různé přístrojové vybavení toto hodnocení komplikuje. V literatuře je možno vysledovat většinou jen dílčí pokusy o porovnávání imisní zátěže, které není možno bez výhrad přijímat.
2.1. 2.1.1.
IMISNÍ ZATÍŽENÍ Světová města
Ve většině měst nepřesahují průměrné roční koncentrace oxidu siřičitého 50 µg.m-3. Výjimkou jsou některé čínská města, kde tyto hodnoty dosahují i stovek mikrogramů na metr krychlový v ročním průměru. Obdobné hodnoty je možno zaznamenat i v dalších městech převážně v rozvojových zemích s chladnými zimami. Celkově mají koncentrace SO2, zvláště v transformujících se zemích (střední a východní Evropa, Mexiko…), výrazně klesající tendenci. Ve městech v rozvinutých zemích dosahují koncentrace hodnot mezi 10-40 µg.m-3 (např. v roce 1992 12 µg.m-3 v Amsterdamu, 45 µg.m-3 v Barceloně, 43 µg.m-3 v Athénách).
3
Prašný aerosol představuje významnou položku v městském znečištění. V řadě světových měst dosahují průměrné roční koncentrace PM10 hodnot mezi 50 a 100 µg.m-3 (1995-6), v rozvojových zemích jsou tato čísla několikanásobně vyšší. Koncentrace oxidů dusíku nevykazují příliš významný trend. Jejich skutečná výše je závislá především na hustotě dopravy v daném městě. Ozonové epizody jsou pravidelně zaznamenávány každý rok ve většině evropských měst. V průběhu těchto epizod, které nezřídka trvají i několik dní, narostou koncentrace několikanásobně. V posledních letech je podle některých autorů patrný nárůst koncentrací ozonu o 1% za rok. V roce 1995 byla hodnota WHO-AQG (WHO=Světová zdravotnická organizace, AQG=Air Quality Guidelines) 150 µg.m-3 překročena v 27 sledovaných evropských městech. Mezi nejzatíženější města patřila v roce 1995 Athémy, Barcelona, Franfurkt, Krakow, Miláno, Praha a Stuttgart.
2.1.2.
Praha
Struktura znečištění v Praze se v posledních letech radikálně změnila. Zatímco v 80tých letech a na začátku 90-tých let dominovaly vysoké koncentrace oxidu siřičitého a polétavého prachu, v současné době jsou nejzávažnější koncentrace oxidů dusíku a v letních měsících i přízemního ozonu. Vývoj trendů oxidu siřičitého, oxidů dusíku a prašného aerosolu je zobrazen na obrázku 1. Koncentrace přízemního ozonu jsou silně závislé na meteorologických podmínkách v průběhu letní sezóny, neboť k jeho tvorbě je nezbytná přítomnost slunečního záření. V průběhu léta roku 1999 dosahovaly v maximu na pražských stanicích hodnot okolo 160 µg.m-3. Obdobné hodnoty byly zaznamenány i v předchozích letech.
4
3. INDEXOVÉ ZHODNOCENÍ Obrázek 1 Celoroční imisní charakteristiky, období 1982 -1999
5
3.1.
EMISNÍ ZATÍŽENÍ
Toto hodnocení bylo provedeno na základě podrobné rešerše stude vypracované pro Světové ekonomické fórum (World Economic Forum), Yaleským centrem pro Environmentální právo a politiku a CIESIN (Yale Center for Environmental Law and Policy, and CIESIN) v roce 2001 pod názvem Environmental Sustainability Index. Studie byla zveřejněna na webovské stránce http://www.ciesin.columbia.edu/indicators/ESI v lednu 2001. Cílem studie bylo určení tzv. ESI – Environmental Sustainability Index (environmentální index trvale udržitelného rozvoje), pro jehož získání bylo stanoveno 22 parametrů. z nichž některé se týkaly mimo jiné i kvality vnějšího ovzduší. Studie se zaměřila především na hodnocení stavu ovzduší ve velkých městech (byla použita populační data z roku 2005). Veškerá data byla statisticky upravena, chybějící údaje byly doplněny statistickým výpočtem dle vývoje korelačně nejbližšího parametru (HNP, HDI – human Development Index – index stanovený OSN v roce 1997, Graft). V rámci projetu byly stanoveny emise TSP (Total Suspended Particles) – rozptýleného prachu, SO2 (oxidu siřičitého) a NO2 (oxidu dusičitého). Shromážděná data byla zpravidla vztažena k rozloze území se zalidněním nad 5 obyvatel na km2. Na základě uplatnění specifických faktorů byl ze vstupních údajů sestaven tzv. indikátor, tj. údaj popisující oblast zahrnutou do cílového vyhodnocení v ESI (indikátor pro stav kvality vnějšího ovzduší je uveden v tabulce 4).
3.1.1.
Prach ve městech České republiky a Evropy / světa
Pro porovnání dat vtažených k emisím prachu v jednotlivých městech Evropy / světa byly sbírány dostupné údaje z velkých měst států. Neboť počet měst je vzájemně neporovnatelný statistický údaj, byla dosažená hodnota k emisím prachu normalizována a relativizována. Výsledné údaje za Českou republiku jsou uvedeny v tabulce 1.
6
Tabulka č.. 1 Relativní objem emisí prachu Relativní objem emisí prachu Minimum
Maximum
Medián
Státy EU
9,00
178,00
50,40
Evropa
9,00
199,25
62,37
Svět
9,00
320,00
72,68
Česká republika
58,39
Z uvedených dat je zřejmé, že Česká republika (lze vztáhnout i na Prahu) ve srovnání s ostatními městy dosahuje mírně nadprůměrné hodnoty relativního množství emitovaného prachu. Nelepších relativních hodnot dosahují zejména severské státy v čele se Švédskem a Norskem. Nejhorší hodnoty z evropských měst dosahují sídla v Bulharsku, Řecku a Lotyšsku. Světově nejhorší pozici mají Čína a Honduras s relativním množstvím přesahujícím 300 tisíc tun. Přesto i na základě vyhodnocení těchto údajů, z nichž je zřejmé, že umístění České republiky (Prahy) je přibližně uprostřed hodnoceného pole států, v porovnání s průměrem členských států EU (ve studii nebyly k dispozici údaje za všechny členské státy) je pozice ČR mírně podprůměrná a prach je a nadále bude v Praze, stejně jako ve většině velkých měst v Evropě poměrně významným problémem.
3.1.2.
Oxidy dusíku (NOx) ve městech České republiky a Evropy / světa
Použité údaje byly v mnoha případech sestavené tak, že byly sečteny hodnoty vztažené na měrnou síť 100 x 100 km (přirozeně upravenou se stoupající vzdáleností od rovníku) byly vyděleny velikostí plochy území státu, na němž je hustota populace větší než 5 obyvatel na km2 (v České republice se jedná o 100% území). Tento postup byl zvolen na základě úvahy, že znečištění je výraznější v hustěji zalidněných oblastech. Pro stanovení rozlohy plochy státu s hustotou přesahující 5 obyvatel na km2 byla využita databáze CIESIN. Pro stanovení konečného ESI byly hodnoty logaritmovány 10. Postavení České republiky (potažmo Prahy) ve světě a v Evropě je uvedeno v následující tabulce 2.
7
Tabulka č. 2 Emise NOx na km2 plochy území nad 5 obyvatel/km2 Emise NOx na km2 plochy území nad 5 obyvatel/km2 Minimum
Maximum
Medián
Státy EU
0,63
12,06
1,78
Evropa
0,44
12,06
1,27
Svět
0,03
12,06
0,51
Česká republika
2,50
Z uvedené tabulky lze zjistit, že emise NOx na km2 území s počtem obyvatel přesahujícím 5 osob na km2 jsou větší v rozvinutých státech Evropy, než v méně rozvinutých částech světa. Hlavním zdrojem výskytu oxidů dusíku ve vnější atmosféře je doprava. Dosažené údaje přibližně korelují s daty vztaženými na počet automobilů provozovaných na km2 plochy státu splňující výše zmíněné kritérium. Mezi automobilismem nejvíce zatížené státy patří v Evropě Nizozemí, Belgie, Itálie a Velká Británie. Ve světě je dopravou nejzatíženějším městem Singapur s více než 1000 automobily na specifický km2. V objemu emitovaných NOx Česká republika (tzn. i Praha) převyšuje ve průměr ve světě (dle statistické ročenky Prahy: „PRAHA, Životní prostředí 2000“ a na základě úvahy, že převážná většina emitovaných NOx pochází z dopravy jme usoudili že se množství emisí NOx na km2 pohybuje ještě nad úrovní uvedenou v rešeršované studii), ale i v Evropě nebo mezi státy EU (pro hodnocení tohoto parametru byla k dispozici data pro všechny členy EU). Z dat uvedených v tabulce vyplývá, že je zřejmé, že hlavní město Praha přesahuje světový i evropský standard znečištění ovzduší ve městech a emise NOx budou i do budoucna významným problémem.
3.1.3.
Oxid siřičitý (SO2) ve městech České republiky a Evropy / světa
I v tomto případě byly některé údaje získané z dat vztažených na jednotku plochy (100 x 100 km (odpovídajícím způsobem upravené pro oblasti dále od rovníku). Sumarizovaná emisní data byla vydělena rozlohou oblastí s hustotou zalidnění přesahující 5 obyvatel na km2. Populační geografické údaje pocházejí z databáze CIESIN. Umístění České republiky, tedy i Prahy, je uvedeno v tabulce 3.
8
Tabulka č.: 3 Emise SO2 na km2 plochy území nad 5 obyvatel/km2 Emise SO2 na km2 plochy území nad 5 obyvatel/km2 Minimum
Maximum
Medián
Státy EU
1,3
59,12
5
Evropa
1,19
59,12
5
Svět
0,02
59,12
1,17
Česká republika
39,12
Nejvyšší hodnoty emisí SO2 na km2 plochy s hustotou obyvatel nad 5 na km2 má Holandsko, naopak v Evropě nejnižší úrovně znečištění dosahuje Švédsko. Česká Republika se pohybuje na konci přehledu států střední a východní Evropy, které nejsou členy Evropské unie. Charakter problému je však v ČR v zásadě odlišný. Příčinou vysokého podílu emisí SO2 je především značný podíl domácí energetiky pokrytý spalováním uhlí. Palivo těžené a spalované u nás má poměrně vysoký podíl síry (až kolem 2 % hmotnostních), přesto tento problém byl z velkých center, zvláště Prahy vytlačen do specifických oblastí (Severní Čechy). Spotřeba tuhých paliv v Praze v roce 1999 z celkového počtu spotřebovaných paliv představuje pouze 20,75 % (vyjádřeno v TJ 7.838 TJ v roce 1999). Emise ze stacionárních zdrojů v roce 1999 činily pouze 3.591 tun. Ze statistického přehledu bylo zjištěno že roční množství emitovaného SO2 na km2 je nižší než 10 tun. Podle tohoto vyjádření lze předpokládat, že emise oxidu siřičitého nejsou pro Prahu netíživějším problémem, přesto by bylo vhodné s tímto polutantem počítat při koncipování managementu ochrany vnějšího ovzduší.
9
3.1.4.
Celkové hodnocení postavení České republiky (potažmo Prahy) ve srovnání s ostatními státy Evropy / světa
Na základě dostupných dat o kvalitě vnějšího ovzduší ve vybraných státech světa byl sestaven v rámci výše zmíněné studie tzv. indikátor kvality ovzduší (Indicator: Air Quality), který je reprezentován desetinným číslem, které vyjadřuje trvalou udržitelnost stavu. Čím vyšší je kladná hodnota čísla, tím udržitelnější stav prostředí se na území státu vyskytuje, nulová hodnoty je průměr a záporná hodnoty reprezentuje dlouhodobou neudržitelnost stavu. Postavení Česká republiky je uvedeno v následující tabulce 4. Tabulka č.: 4 Emise SO2 na km2 plochy území nad 5 obyvatel/km2 Indikátor trvalé udržitelnosti stavu ovzduší v ČR a ve světě Minimum
Maximum
Medián
Státy EU
-0,74
1,45
0,695
Evropa
-1,87
1,45
0,55
Svět
-2,58
1,62
-0,03
Česká republika
0,88
Z uvedeného je patrné, že postavení České republiky a tedy i Prahy je ve světě nadprůměrné a je řazena do skupiny oblastí / měst s relativně dobrým stavem ovzduší. Tradičně nejlepší hodnoty dosáhlo v Evropě Švédsko s 1,45 body. Nejhorší postavení v na území Evropy má Bulharsko s –1,87 body. Vybraná data, včetně údajů o České republice byla zveřejněna ve francouzském týdenníku L’Express, kde bylo uvedeno ovzduší v ČR jako dobré.
10
4. ZÁVĚR Přes veškeré metodologické problémy spojené s porovnáváním znečištění v různých městech je možno konstatovat, že Praha patří se svým znečištění k typickým evropským městům, kde již byly do značné míry odstraněny problémy s průmyslovými zdroji a lokálním topením, ale kde hraje velmi významnou roli doprava. Místní situace je komplikována i neexistencí městského okruhu, který by alespoň tranzitní dopravu svedl mimo centrum. Nezanedbatelnou roli při hodnocení Prahy hraje i její poloha. Údolí Vltavy je ideální pro kumulaci znečištění zvláště pak za inverzních situací. V posledních několika letech jsou více méně ojedinělé situace se zimní smogovou situací (dříve typické pro Prahu a SZ Čechy), ale stále více problémů přinášejí zvýšené koncentrace ozonu. Porovnáním měrných emisí dojdeme k závěru, že situace v České republice je přibližně na úrovni evropského průměru a ve spodní polovině států Evropské unie. Pro další vývoj situace ve znečištění vnějšího ovzduší a formulování vhodných opatření na snížení stavů zhoršené kvality ovzduší, zejména v Praze, bude velmi důležité vhodným a dostatečně přesným způsobem předpovědět budoucí vývoj na úrovni emisních zdrojů. Významná část výskytu polutantů (NOx, O3 ) je úzce spjata s rozvojem infrastruktury a zejména s aplikovanou dopravní politikou měst. Podle uvedených závěrů k jednotlivým podkapitolám je zřejmé, že hlavními identifikovanými problémovými polutanty na území Prahy jsou prach a jeho frakce (TSP, PM10, PM2,5), oxidy dusíku (NOx) a ozón (O3). Situace hl.m. Prahy je v mnoha oblastech podobná stavu většiny metropolí západní Evropy, včetně stavu, ve kterém se nachází při řešení problémů s kvalitou vnějšího ovzduší. Obecně lze říci, že většina států a měst je na počátku hledání správných řešení, která by měla vést ke splnění budoucích emisních limitů předepsaných jak národní, tak společnou, evropskou, legislativou.
11
5. LITERATURA [1]
Moussiopoulos N. a kol., Air Pollution III: Urban Pollution, Computational Mechanics Publications, Southampton, 1990
[2]
Power H. a kol., Urban Air Pollution Volume 1, Computational Mechanics Publications, Southampton, 1994
[3]
Power H. a kol., Urban Air Pollution Volume 2, Computational Mechanics Publications, Southampton, 1996
[4]
Sokhi R. S., Urban Air Quality – Monitoring and Modelling, Proceedings of the First International Conference on Urban Air Quality, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1998
[5]
Fenger J. a kol.: Urban Air Pollution – European Aspects, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1998
[6]
Praha životní prostředí 2000, Magistrát hlavního města Prahy, 2000 a předchozí
[7]
C.Esty D. a kol.: 2001 Environmental Sustainability Index, An Initiative of the Global of Tomorrow Environment Task Force, World Economic Forum, Davos, 2001
12
