ROZPTYLOVÁ STUDIE II PRO M STO OPAVA Dlouhodobá stabilitní r žice

LaboratoĜ GIS Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Vysoká škola báĖská – Technická univerzita Ostrava tel.: 597324346, 603 511547; e-mail: [email protected]

ROZPTYLOVÁ STUDIE II PRO MċSTO OPAVA Dlouhodobá stabilitní rĤžice

Ostrava, únor 2007

V070207I

Objednatel:

Statutární mČsto Opava Horní námČstí 69 746 26 Opava

Zhotovitel:

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Vysoká škola báĖská – Technická univerzita Ostrava 17. listopadu 15 708 33 Ostrava – Poruba

OdpovČdný Ĝešitel:

Doc. Ing. Petr Janþík, Ph.D., vedoucí katedry Autorizovaná osoba dle § 15 odst. 1 písm. d) podle zákona þ. 86/2002 Sb., ý.j.: 2159/740/02,

Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství Vysoká škola báĖská – Technická univerzita Ostrava

ěešitelský tým:

RNDr. Jan Bitta Ing. Irena Pavlíková

1

Obsah 1

ÚVOD........................................................................................................................................... 3

2

VSTUPNÍ ÚDAJE ....................................................................................................................... 5 2.1

OBECNÁ CHARAKTERISTIKA ÚZEMÍ .......................................................................................... 5 2.1.1

Údaje o obyvatelstvu...................................................................................................... 7

2.1.2

Stav životního prostĜedí ................................................................................................. 8

2.2

TERÉN ..................................................................................................................................... 11

2.3

KLIMATICKÁ A METEOROLOGICKÁ CHARAKTERISTIKA ÚZEMÍ ................................................ 13

2.4

VSTUPNÍ METEOROLOGICKÁ DATA ......................................................................................... 13

2.5

ÚROVEĕ ZNEýIŠTċNÍ OVZDUŠÍ, IMISNÍ LIMITY A MEZE TOLERANCE ........................................ 14

2.6

IMISNÍ POZADÍ LOKALITY ........................................................................................................ 15

2.7

ZDROJE ZNEýIŠġOVÁNÍ OVZDUŠÍ ............................................................................................ 18

3

METODIKA VÝPOýTU.......................................................................................................... 21 3.1

SUTTONOVA STATISTICKÁ TEORIE TURBULENTNÍ DIFÚZE ....................................................... 21

3.2

SYMOS´97 ............................................................................................................................ 23

3.3

ANALYTICKÝ DISPERZNÍ MODELOVACÍ SUPERPOýÍTAýOVÝ SYSTÉM (ADMOSS)................... 24

3.4

4

3.3.1

Použité technické vybavení .......................................................................................... 25

3.3.2

Použité programové vybavení...................................................................................... 25

3.3.3

RozdČlení zdrojĤ a sítČ receptorĤ ................................................................................ 25

3.3.4

Management výpoþtĤ ................................................................................................... 28

KOREKCE VÝSLEDKģ MODELOVÁNÍ ........................................................................................ 28 3.4.1

Stanovení pozaćových koncentrací.............................................................................. 28

3.4.2

Stanovení korekþních konstant..................................................................................... 29

3.4.3

Korekce výsledkĤ modelování...................................................................................... 29

VÝSTUPNÍ ÚDAJE .................................................................................................................. 30 4.1

VYPOýTENÉ CHARAKTERISTIKY ............................................................................................. 30

4.2

KARTOGRAFICKÁ INTERPRETACE VÝSLEDKģ.......................................................................... 31

4.3

DISKUZE VÝSLEDKģ ............................................................................................................... 63 4.3.1

Suspendované þástice PM10 ......................................................................................... 64

4.3.2

Oxid dusiþitý NO2 ........................................................................................................ 65

4.3.3

Benzo(a)pyren.............................................................................................................. 66

5

ZÁVċR....................................................................................................................................... 68

6

SEZNAM POUŽITÝCH DOKUMENTģ ............................................................................... 70

7

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK...................................................................................... 72

2

1 Úvod PĜedmČtem této rozptylové studie je modelování rozptyl zneþišĢujících látek na území mČsta Opavy, se zahrnutím všech zdrojĤ zneþišĢování ovzduší. Všechny použité vstupní údaje jsou shodné jako v pĜípadČ Rozptylové studie pro mČsto Opava [1]. Jedinou výjimkou jsou vstupní meteorologická data. Modelování se provádí s použitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice. Modelování se provádí pro tyto zneþišĢující látky: •

oxid dusiþitý NO2;

•

suspendované þástice vyjádĜené jako frakce PM10 (polétavý prach);

•

polycyklické

aromatické

uhlovodíky

(PAH)

vyjádĜené

jako

benzo(a)pyren (B(a)P). Ostatní významné zneþišĢující látky, zejména SO2, nebyly do této studie zahrnuty, neboĢ jejich koncentrace jsou na území mČsta Opavy výraznČ nižší než koncentrace urþené limity, a to i v obdobích se zhoršenými rozptylovými podmínkami (pĜi smogových situacích). Modelování rozptylu zneþišĢujících látek probíhá podle metodiky Ministerstva životního prostĜedí ýR „SYMOS´97“ s využitím všech dostupných informací o emisích ze všech zdrojĤ zneþišĢování ovzduší, které mají vliv na kvalitu ovzduší na území mČsta. Do rozptylové studie nebyly zahrnuty emise ze zdrojĤ zneþišĢování ovzduší z Polska, neboĢ nebylo možné získat pro jejich modelování dostatek informací. OrientaþnČ se provede také korekce výsledkĤ modelování s využitím imisního monitoringu z roku 2003. Dílþí cíle pĜi Ĝešení této rozptylové studie jsou: 1. modelování prĤmČrných roþních koncentrací pro jednotlivé skupiny zdrojĤ (REZZO1 – 4) pro zneþišĢující látky NO2, PM10 a benzo(a)pyren pomocí metodiky SYMOS´97; 2. modelování celkové imisní situace; 3

3. orientaþní korekce výsledkĤ modelování s využitím imisního monitoringu; 4. zpracování výsledkĤ modelování do grafických výstupĤ v tištČné a digitální podobČ.

4

2 Vstupní údaje Veškerá vstupní data byla pĜevzata z Rozptylové studie pro mČsto Opava [1]. Jedinou výjimkou jsou vstupní meteorologická data.

2.1 Obecná charakteristika území Statutární mČsto Opava je prĤmyslové, kulturní, zemČdČlské a správní centrum þeského Slezska. Leží v úrodném údolí Ĝeky Opavy, které je souþástí Slezské nížiny. JihozápadnČ je toto údolí ohraniþeno masivem Nízkého Jeseníku. Obr. þ. 1: Poloha mČsta Opavy

Zdroj: Mapy.cz StĜed mČsta je v nadmoĜské výšce 257,0 m n. m. a jeho zemČpisné souĜadnice jsou 49° 56´ s.z.š. a 17° 54´ v.z.d. Nejnižší místo (Ĝeka Opava pod Komárovem) je položeno v 263,5 m n. m. a nejvyšší místo (HĤrka jižnČ od Podvihova) je v 529,8 m n. m.

5

MČsto Opava je rozdČleno na tĜináct správních celkĤ: JaktaĜ, KateĜinky u Opavy, Komárov, Kylešovice, Malé Hoštice, Milostovice, Opava – MČsto, Opava – PĜedmČstí, Podvihov, Suché Lazce, Vávrovice, Vlaštoviþky a Zlatníky. Celková rozloha mČsta je 90,61 km2. Souhrnné údaje o využití tohoto území uvádí Tabulka þ. 1. Tab. þ. 1: Souhrnné údaje o využití území mČsta Opavy ZemČdČlská pĤda Orná pĤda Louky Zahrady Sady Trvalé travní porosty NezemČdČlská pĤda Lesní pĤda Vodní plochy ZastavČné plochy Ostatní plochy Celkem

67,57 km2 60,28 km2 3,25 km2 4,03 km2 0,17 km2 3,30 km2 23,04 km2 5,08 km2 1,55 km2 5,13 km2 11,27 km2 90,61 km2

Zdroj: ýSÚ [2] HospodáĜství, ekonomický potenciál a souþasná struktura prĤmyslu mČsta Opavy je ovlivnČna dlouhodobým historickým vývojem. MČsto Opava leželo na kĜižovatce dĤležitých obchodních cest a postupnČ se stalo stĜediskem potravináĜského a strojírenského prĤmyslu. Z nejvýznamnČjších podnikĤ lze uvést IVAX Pharmaceuticals, a.s. (nyní s.r.o.), pĜedního výrobce léþiv a chemických substancí v ýeské republice. V tradiþní výrobČ trvanlivého peþiva pokraþuje OPAVIA – LU, a.s., závod Opava, v potravináĜství pĤsobí také NOWACO mrazírny, Bivoj (masné výrobky), Moravskoslezské cukrovary, a.s., odštČpný závod Opava, Pivovar Zlatovar (v souþasnosti mimo provoz) a Slezská pekárna J.L.N. NejvČtším strojírenským podnikem ve mČstČ je Ostroj Opava. KovodČlnou výrobu provozují firmy Ferram Opava, Femont Opava, Witzenmann Opava aj. Pokraþovatelem tradic opavských papíren je Model Obaly. Moderní nátČrové hmoty vyrábí Balakom (nyní Akzo Nobel Coatings CZ, a.s.) V posledních letech se rozvíjí prĤmysl elektrotechnický, opravárenství a polygrafie. Na okraji mČsta pĤsobí moderní zemČdČlské podniky. Ve mČstČ sídlí i jedno z nejvČtších þeských spotĜebních družstev Jednota Opava. 6

2.1.1 Údaje o obyvatelstvu VČtšina imisních limitĤ je vyhlášena pro ochranu zdraví obyvatelstva, neboĢ kvalita ovzduší je úzce spjata se zdravotním stavem populace. Dle Sþítání lidu, domĤ a bytĤ v roce 2001 [2] má Opava celkem 61 382 obyvatel trvale žijících na území mČsta, což pĜedstavuje hustotu 677 osob na km2 (VČkové rozdČlení obyvatelstva je zobrazeno v Grafu þ. 1). Je pravdČpodobné, že vČtšina tČchto obyvatel žije v oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší, proto by bylo vhodné doplnit tuto studii o analýzu zatížení obyvatel imisemi a podrobnČji stanovit podíl obyvatelstva, které žije v oblastech, kde dochází k pĜekraþování imisních limitĤ, a dále eventuelnČ pĜípadná nápravná opatĜení poté pĜednostnČ smČĜovat tam, kde jsou pĜekraþováním imisních limitĤ postiženy poþetnČ nejvČtší skupiny obyvatel. Graf þ. 1: RozdČlení obyvatelstva mČsta Opavy dle vČkových skupin 12000

8000

6000

4000

2000

j. 75 +n ez

65 -7 4

60 -6 4

50 -5 9

49 40 -

39 30 -

29 20 -

19 15 -

414

0 04

Poþet obyvatel

10000

VČková kategorie

Zdroj: ýSÚ [3]

7

2.1.2 Stav životního prostĜedí Ovzduší Vzhledem k neuspokojivému Ĝešení silniþní sítČ ve mČstČ je oblast, vedle zneþištČní produkovaného velkými stacionárními zdroji, zatížena zejména emisemi z automobilové dopravy. NepĜíznivá je situace u zneþištČní zejména suspendovanými þásticemi vyjádĜeným jako frakce PM10, polycyklickými aromatickými uhlovodíky a také oxidy dusíku. PĜiþemž u zneþištČní suspendovanými þásticemi jsou pĜekraþovány pĜípustné limity (benzo(a)pyren se v oblasti nemČĜí). V roce 2003 byly na území mČsta zjištČny koncentrace pĜesahující imisní limit a mez tolerance. Na základČ dat z tohoto roku tak bylo mČsto Opava opČtovnČ vymezeno jako oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší [4]. Viz Obrázek þ. 2 a Tabulky þ. 2a - 2c na následujících stranách. Obr. þ. 2: Území, na kterém došlo v roce 2003 k pĜekroþení imisního limitu (LV) nebo imisního limitu navýšeného o mez tolerance (LV + MT) pro nČkterou ze sledovaných zneþišĢujících látek, bez zahrnutí ozonu

8

Zdroj: MŽP [4] Tab. þ. 2a: PĜekroþení limitní hodnoty pro ochranu zdraví lidí (v % plochy územního celku mČsta Opavy v roce 2003) PM10 PM10 B(a)P max. 24h prĤmČr roþní prĤmČr roþní prĤmČr 3 >50µg/m > 40µg/m3 > 0,001 µg/m3 >35x/rok 18,5 33,3 33,3

Zdroj: MŽP [4] Tab. þ. 2b: PĜekroþení limitní hodnoty a meze tolerance pro ochranu zdraví lidí (v % plochy územního celku mČsta Opavy v roce 2003) PM10 roþní prĤmČr > 43,2 µg/m3 14,8

PM10 36. nejvyšší 24h prĤmČr > 60 µg/m3 > 35x/rok 3,7

Zdroj: MŽP [4] Tab. þ. 2c: PĜekroþení limitní hodnoty a cílového imisního limitu pro ochranu ekosystémĤ a vegetace (v % plochy územního celku mČsta Opavy v roce 2003) NOx roþní prĤmČr > 30 µg/m3 0,3

Zdroj: MŽP [4] Oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší Zákon þ. 86/2002 Sb. (§7 odst. 1) [5] definuje oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší jako provádČcím právním pĜedpisem vymezenou þást území (zónu) nebo sídelního seskupení (aglomerace), kde je pĜekroþena hodnota jednoho nebo více imisních limitĤ nebo cílového imisního limitu pro ozon nebo hodnota jednoho þi více imisních limitĤ zvýšená o pĜíslušné meze tolerance. Obec je v tomto pĜípadČ povinna postupovat podle § 7 odst. 6 Zákona þ. 86/2002 Sb. [5] do dvou let od vymezení oblasti Ministerstvem životního prostĜedí podle § 7 odst. 4 tohoto zákona vypracovat pĜípadnČ aktualizovat programy ke zlepšení kvality ovzduší pro zneþišĢující látky, u kterých jsou pĜekraþovány imisní limity a meze tolerance, v pĜípadČ troposférického ozonu cílové imisní limity.

9

Voda MČstem protéká Ĝeka Opava, která je souþástí povodí Odry, a její vody jsou tak odvádČny do Baltského moĜe. Na území obce do Ĝeky Opavy ústí dva nejvýznamnČjší pĜítoky Velká a Moravice. Je zĜejmé, že jakost vod v povodí tČchto Ĝek, a u Moravice zvláštČ, je významnČ lepší, než v dílþím povodí Odry. Je to samozĜejmý dĤsledek menší koncentrace prĤmyslu a Ĝidšího osídlení. ěeka Opava, poté co byly rekonstruovány a intenzifikovány þistírny odpadních vod v KrnovČ a OpavČ, je v celé své délce, s výjimkou zneþištČní fosforem, klasifikována jako þistý tok. V pĜípadČ Ĝeky Moravice je situace obdobná. Odpady Struktura

produkce

odpadĤ

odpovídá

struktuĜe

prĤmyslové

výroby.

PĜevládajícími oblastmi jsou potravináĜská a chemická výroba a výroba elektrické a tepelné energie. Ve mČstČ je zaveden systém tĜídČného sbČru komunálního odpadu, který provozují Technické služby Opava, a.s., které jsou také provozovatelem zaĜízení na dotĜićování komunálního odpadu. MČsto je, jako Ĝada dalších obcí regionu, zapojeno do systému smluv se spoleþností EKO-KOM, a.s. Využitelné vytĜídČné složky jsou tak materiálovČ využívány. Zejména se jedná o vytĜídČný papír, sklo, plasty, kovy a odpad z údržby soukromé i veĜejné zelenČ. Biodegradabilní odpad je zpracováván v kompostárnČ RABIO, s.r.o. Poblíž mČsta jsou dvČ významná zaĜízení na odstraĖování odpadĤ: Skládka Holasovice II – ELIO Slezsko a.s. a Zpracovatelské zaĜízení Chlebiþov – EKO Chlebiþov, a.s. Staré ekologické zátČže NejvýznamnČjšími starými ekologickými zátČžemi regionu jsou kontaminované území bývalého závodu Galena, a.s. (v souþasnosti IVAX Pharmaceuticals, s.r.o.), jehož riziko je klasifikováno jako extrémní, a sanované skládky prĤmyslového odpadu 10

spoleþnosti Balakom, a.s. (nyní Akzo Nobel Coatings CZ, a.s.) Dále se na území mČsta nachází ještČ nČkolik starých ekologických zátČží s nízkou rizikovostí. PĜehled starých ekologických zátČží uvádí Tabulka þ. 3 na následují stranČ. Tab. þ. 3: PĜehled starých ekologických zátČží na území mČsta Opavy Název SME, a.s. Opava - dvĤr Šibeniþní kopec u Opavy

Typ zátČže

Druh provozu

elektrárny

energetika

komunální skládka

ostatní

Celkové riziko 4-nízké 4-bodové 4-nízké 4-bodové

Provozovatel

Poznámka

SME, a.s.

-

-

-

Akzo Nobel Coatings CZ, a.s. "BĜezinka"

prĤmyslová skládka

ostatní

2-vysoké 3-lokální

Akzo Nobel Coatings CZ, a.s.

IVAX Pharmaceuticals s.r.o.

prĤmyslová / obchodní místa

chemický prĤmysl

1-extrémní 3-lokální

IVAX Pharmaceuticals s.r.o.

Akzo Nobel Coatings CZ, a.s. Závod

prĤmyslová / obchodní místa

chemický prĤmysl

0-neznámé

-

Na lokalitČ se nacházejí dvČ skládky tzv. Stará skládka a skládka BĜezinka. ObČ skládky jsou již po sanaci. Lokalita se nachází ve výrazném meandru Ĝeky Opavy. Rozloha celého areálu þiní cca 24 ha. Areál je ze severu omezen tokem Ĝeky Opavy, z jihu pak silnicí a železniþní tratí spojující mČsta Opavu a Ostravu. Po sanaci.

Zdroj: VÚV T.G.M. [6] ZvláštČ chránČná území Na území mČsta Opavy se nenachází žádné zvláštČ chránČné území.

2.2 Terén Pro modelování metodikou SYMOS´97 je nutno zadat tvar reliéfu celé modelované oblasti. Pro modelování byl použit digitální model terénu zájmového území, který byl vytvoĜen pĜi vyhotovení Rozptylové studie pro mČsto Opavu [1]. Viz mapka na str. 12. Použitý soubor s prĤbČhem terénu v tomto formátu je k dispozici v digitální podobČ.

11

12 12

2.3 Klimatická a meteorologická charakteristika území Podnebí mČsta Opavy je dáno jeho zemČpisnou polohou. Území mČsta je otevĜeno baltickému klimatu, do nČhož proniká vliv podnebí kontinentálního. Podle Köppenovy klasifikace spadá opavské podnebí do skupiny Cfb – Teplá mírnČjší klimata, která se vyznaþují promČnlivým þasto zamraþeným poþasím, mírnČjším létem, teplým podzimem a dostateþnými srážkami. Souhrn klimatických charakteristik mČsta Opavy Poþet letních dnĤ Poþet dnĤ s prĤmČrnou teplotou 10°C a více Poþet mrazových dnĤ PrĤmČrný roþní poþet ledových dnĤ PrĤmČrná teplota v lednu PrĤmČrná mČsíþní teplota vzduchu v þervenci PrĤmČrná teplota v dubnu PrĤmČrná teplota v Ĝíjnu PrĤmČrný roþní poþet srážkových dní s úhrnem nad 10 mm PrĤmČrný sezónní úhrn srážek v létČ Srážkový úhrn v zimním období PrĤmČrný sezónní poþet dní se snČžením Poþet dnĤ zamraþených PrĤmČrný roþní poþet jasných dnĤ PrĤmČrná sezónní rychlost vČtru na podzim

40 - 50 140 - 160 110 - 130 30 – 40 -2°C - -3°C 17°C – 18°C 7°C – 8°C 7°C – 8°C 14 – 18 280 mm – 320 mm 200 mm – 250 mm 50 – 60 120 - 150 36 – 41 2,5 m/s – 3,0 m/s

Zdroj: Mapa klimatických oblastí [7]

2.4 Vstupní meteorologická data PĜi modelování dlouhodobým modelem, který byl použit v této studii, se pracuje s meteorologickými daty statisticky zpracovanými pro urþité období (v tomto pĜípadČ deset let). Data dodává ýHMÚ v podobČ matice hodnot, které jsou procentuálním výskytem urþitého generalizovaného typu poþasí v daném období. Poþasí je zaĜazeno do urþité kategorie podle kombinace tĜídy teplotní stability ovzduší (reprezentované prĤmČrným teplotním gradientem Ȗ) a rychlosti vČtru. Používají se tĜídy podle Bubníka a Koldovského. Celá sada takto upravených dat se nazývá stabilitní vČtrná rĤžice. Graficky lze þetnost poþasí v jednotlivých kategoriích znázornit jako paprskový graf, ve kterém je na jednotlivých osách (napĜ. osmi smČrĤ) vynesena þetnost výskytu jednotlivých kategorií poþasí [%].

13

Pro výpoþty v této studii byl použit dlouhodobý odborný odhad vČtrné rĤžice pro lokalitu Opava, který byl dodán ýHMÚ. Dlouhodobá stabilitní vČtrná rĤžice pro Opavu N NE E SE S SW W NW 1,71 0,43 0,13 0,10 1,14 0,93 0,21 0,33 I,tĜ, v=1,7m/s 4,52 1,32 0,34 0,22 3,52 2,76 0,44 0,64 II,tĜ, v=1,7m/s 0,09 0,06 0,01 0,00 0,16 0,23 0,03 0,05 II,tĜ, v=5m/s 3,27 0,57 0,97 III,tĜ, v=1,7m/s 5,42 1,42 0,31 0,19 3,40 2,31 1,04 0,16 0,02 1,87 5,03 0,58 0,43 III,tĜ, v=5m/s 0,08 0,00 0,00 0,00 0,07 0,30 0,05 0,00 III,tĜ, v=11m/s 1,31 0,33 0,90 IV,tĜ, v=1,7m/s 2,57 0,51 0,18 0,11 1,23 2,17 0,58 0,14 0,03 2,29 7,03 0,85 0,78 IV,tĜ, v=5m/s 0,35 0,03 0,02 0,01 0,95 3,98 0,36 0,03 IV,tĜ, v=11m/s 2,33 0,47 0,17 0,08 0,85 1,03 0,33 1,00 V,tĜ, v=1,7m/s 0,43 0,04 0,03 0,04 1,52 0,52 0,05 0,85 V,tĜ, v=5m/s 21,98 5,90 1,49 0,80 17,00 26,39 3,80 5,98 Souþet [%] Údaje v tabulce jsou uvedeny v procentech výskytu dané situace za rok.

BezvČtĜí 5,33 5,88 0,00 2,57 0,00 0,00 1,57 0,00 0,00 1,31 0,00 16,66

Souþet [%] 10,31 19,64 0,63 18,12 11,44 0,50 8,71 13,87 5,73 7,57 3,48 100,00

2.5 ÚroveĖ zneþištČní ovzduší, imisní limity a meze tolerance Zákon þ. 86/2002 Sb., o ochranČ ovzduší [5] stanovuje pĜípustné limity úrovnČ zneþištČní ovzduší.

14

ÚroveĖ zneþištČní ovzduší je hmotnostní koncentrace zneþišĢujících látek v ovzduší nebo jejich depozice z ovzduší na jednotku plochy zemského povrchu za jednotku þasu. Imisní limit je hodnota nejvýše pĜípustné úrovnČ zneþištČní ovzduší vyjádĜená v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu pĜi normální teplotČ a tlaku. Mez tolerance je procento imisního limitu nebo þást jeho absolutní hodnoty, o které mĤže být imisní limit pĜekroþen. Meze tolerance se postupnČ snižují až do roku 2010, kdy budou mít nulové hodnoty pro všechny zneþišĢující látky. Hodnoty imisních limitĤ a mezí tolerance pro zájmové zneþišĢující látky uvádČjí Tabulky þ. 4 a 5 [8]. Tab. þ. 4: Imisní limity pro zájmové zneþišĢující látky Imisní limit Úþel vyhlášení [ȝg.m-3] IHr IHd IHk Prašný aerosol PM10 40 50(35x) Ochrana zdraví lidí NO2 40 200(18x) Ochrana zdraví lidí Oxidy dusíku 30 Ochrana ekosystémĤ NOx Benzo(a)pyren B(a)P 0,001 Ochrana zdraví lidí V závorce (dolní index) je uveden maximální poþet pĜekroþení uvedeného limitu za rok. IHr - prĤmČrná roþní koncentrace zneþišĢující látky (aritmetický prĤmČr za kalendáĜní rok). IHd - prĤmČrná denní koncentrace zneþišĢující látky (aritmetický prĤmČr koncentrací za 24 hodin.) IHk - prĤmČrná koncentrace zneþišĢující látky za 1 hodinu. ZneþišĢující látka VyjádĜená jako

Tab. þ. 5: Meze tolerance pro zájmové zneþišĢující látky (2005 – 2010) [ȝg.m-3] ZneþišĢující látkaDoba prĤmČrování

Rok

Úþel vyhlášení 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Oxid dusiþitý IHr 10 8 6 4 2 0 Ochrana zdraví lidí NO2 IHk 50 40 30 20 10 0 IHr - prĤmČrná roþní koncentrace zneþišĢující látky (aritmetický prĤmČr za kalendáĜní rok). IHk - prĤmČrná koncentrace zneþišĢující látky za 1 hodinu.

2.6 Imisní pozadí lokality Základním podkladem pro hodnocení souþasného imisního zatížení jsou výsledky imisního monitoringu. Nejbližší imisní monitorovací stanicí je stanice Opava – KateĜinky (viz Tabulka þ. 6 na následující stranČ).

15

Tab. þ. 6: Karta mČĜící stanice Opava – KateĜinky Kód Název Stát Vlastník Kraj Okres Obec (ZÚJ) Typ mČĜicího programu EOI - typ stanice EOI - typ zóny EOI - charakteristika zóny EOI - zkratka ZemČpisné souĜadnice NadmoĜská výška Terén Krajina Reprezentativnost

Základní údaje TOVK Opava – KateĜinky ýeská republika ýeský hydrometeorologický ústav Moravskoslezský Opava Opava Automatizovaný mČĜicí program Klasifikace pozaćová mČstská obytná B/U/R Lokalizace 49° 56' 41.97" sš; 17° 54' 34.30" vd 255 m DoplĖující údaje rovina, velmi málo zvlnČný terén vícepodlaž. zástavba (sídlištČ z posled. desetil.) okrskové mČĜítko - mČstské nebo venkov (0,5 – 4 km) Poznámka

Dobrá lokalita ve sportovním areálu ýHMÚ – poboþka Ostrava AIM Mgr. Libor ýernikovský K MyslivnČ 3/2182 708 00 Ostrava – Poruba

Dodavatel dat, adresa Tel: 596 900 218 Fax: 596 910 284 E-mail: [email protected]

Zdroj: ýHMÚ [9] Maximální hodnoty a prĤmČrné roþní imisní koncentrace zájmových zneþišĢujících látek na monitorovací stanici Opava – KateĜinky jsou za rok 2003 uvedeny v Tabulce þ. 7. Denní prĤmČry za rok 2003 znázorĖují Grafy þ.2 a 3. Tab. þ. 7: Vybraná imisní data z monitorovací stanice Opava – KateĜinky pro rok 2003 PM10 [µg.m-3] ýtvrtletní aritmetický Imisní Nejvyšší IHk Nejvyšší IHd Roþní aritmetický prĤmČr limit prĤmČr (IHr) Hodnota Datum Hodnota Datum I. II. III. IV. IHd IHr 681,0 01.03. 351,8 01.03. 75,4 35,6 32,2 34,9 44,3 50 40 NO2 [µg.m-3] Hodinové Denní maximum ýtvrtletní aritmetický Imisní Roþní aritmetický maximum v roce v roce prĤmČr limit prĤmČr (IHr) Hodnota Datum Hodnota Datum I. II. III. IV. IHk IHr 104,6 19.09. 61,1 25.02. 23,0 13,6 14,4 20,9 18,0 200 40 IHr - prĤmČrná roþní koncentrace zneþišĢující látky (aritmetický prĤmČr za kalendáĜní rok). IHd - prĤmČrná denní koncentrace zneþišĢující látky (aritmetický prĤmČr koncentrací za 24 hodin.) IHk - prĤmČrná koncentrace zneþišĢující látky za 1 hodinu.

Zdroj: ýHMÚ [10] 16

Graf þ. 2: PrĤbČh prĤmČrných denních koncentrací PM10 na monitorovací stanici Opava – KateĜinky za rok 2003 400

350

300

-3

PM10 [ȝg.m ]

250

200

150

100

Denní imisní limit PM10

50

0 n de Le

or Ún

en ez BĜ

n be Du

en Čt Kv

r ýe

n ve r ýe

c ne ve

n pe Sr

Ĝí Zá

n je ěí

s Li

d pa to

ec in os r P

Zdroj: ýHMÚ [10] Graf þ. 3: PrĤbČh prĤmČrných denních koncentrací NO2 na monitorovací stanici Opava – KateĜinky za rok 2003 70

60

-3

NO2 [ȝg.m ]

50

40

30

20

10

0 n de Le

or Ún

e BĜ

n ze

n be Du

en Čt Kv

en rv ýe

c ne ve r ýe

n pe Sr

Ĝí Zá

n je ěí

c d ne pa si to o s Li Pr

Zdroj: ýHMÚ [10] 17

Podle výsledkĤ imisního monitoringu na stanici Opava – KateĜinky za rok 2003 je u zneþišĢující látky PM10 pĜekraþován denní imisní limit (celkem pĜekroþen 90x) i roþní imisní limit (IHr = 44,3 mg.m-3, což odpovídá pĜekroþení o témČĜ 11%).

2.7 Zdroje zneþišĢování ovzduší Vnímání pojmu „zdroj zneþišĢování ovzduší“ není jednoznaþné. Dle zákona þ. 86/2002 Sb. [5] jsou zdrojem zneþišĢování ovzduší zaĜízení nebo þinnosti, které zneþišĢují nebo mohou zneþišĢovat ovzduší þili do ovzduší vnášet jednu þi více zneþišĢujících látek. Na základČ §4 tohoto zákona jsou zdroje zneþišĢování ovzduší •

stacionární,

•

mobilní.

Stacionární zdroje zneþišĢování ovzduší jsou pak dále dČleny podle míry svého vlivu na kvalitu ovzduší na kategorie •

zvláštČ velké zdroje,

•

velké zdroje,

•

stĜední zdroje,

•

malé zdroje.

Mobilními zdroji jsou samohybná a další pohyblivá, pĜípadnČ pĜenosná zaĜízení vybavená spalovacími motory zneþišĢujícími ovzduší, pokud tyto motory slouží vizuální k vlastnímu pohonu nebo jsou zabudovány jako nedílná souþást technologického vybavení. Mohou to být dopravní prostĜedky, nesilniþní mobilní stroje nebo pĜenosná náĜadí vybavená spalovacím motorem. V databázích REZZO se zdrojem rozumí provozovna. V rámci provozovny však mĤže zneþišĢující látky do ovzduší vypouštČt až nČkolik desítek komínĤ þi výduchĤ.

18

Pro úþely modelování je za zdroj považován jednotlivý komín þi výduch. Proto se v této zprávČ používá pojem zdroj právČ v tomto smyslu (není-li uvedeno jinak). Pod pojmem provozovna se rozumí zdroj ve smyslu zákona. U nČkterých modelovaných zdrojĤ, konkrétnČ u malých stacionárních zdrojĤ a u mobilních zdrojĤ, jsou jednotlivé komíny, výduchy, resp. výfuky reprezentovány vhodnČjším zpĤsobem. Lokální topeništČ jsou reprezentována sítí plošných zdrojĤ o zvolené velikosti buĖky a doprava je reprezentována sítí liniových zdrojĤ, která kopíruje prĤbČh silniþní sítČ. PĜedmČtem modelování jsou všechny skupiny zdrojĤ zneþišĢování ovzduší na území mČsta Opavy. Vstupní data o zdrojích zneþišĢování ovzduší byla pro tuto rozptylovou studii pĜevzata z Rozptylové studii pro mČsto Opava [1]. Souhrnné údaje o emisích z jednotlivých modelovaných skupin zdrojĤ zneþišĢování ovzduší jsou uvedeny v Tabulce þ. 8. Tab. þ. 8: Souhrnné emise na území mČsta Opavy podle jednotlivých skupin zdrojĤ Látka

ZvláštČ velké a velké zdroje [t/rok] [%]

StĜední zdroje [t/rok]

[%]

Lokální topeništČ [t/rok]

[%]

Doprava [t/rok]

Celkem

[%]

[t/rok]

TZL

19,548

20,653

21,291

22,49

42,997

45,43

10,815

11,43

94,652

NOx

110,950

38,015

47,732

16,35

35,613

12,20

97,566

33,43

291,862

8,028* 0,116 4,706* 0,07 6856,000* * U B(a)P jsou uvádČné hodnoty v [g/rok]

99,39

29,159*

0,42

6897,892*

B(a)P

NejvýznamnČjšími zdroji zneþišĢování TZL jsou na území mČsta Opavy lokální topeništČ, která produkují více než 45% z celkového množství emisí TZL produkovaných na území mČsta. Dalšími významnými zdroji zneþišĢování TZL jsou stĜední a zvláštČ velké a velké zdroje zneþišĢování (více než 22%, resp. více než 20%, z celkového množství emisí TZL produkovaných na území mČsta). U zneþišĢování NOx je na území mČsta Opavy vliv nejvýznamnČjších zneþišĢovatelĤ – zvláštČ velkých a velkých zdrojĤ a dopravy – srovnatelný. Produkuji

19

více než 38%, resp. více než 33%, celkového množství emisí NOx produkovaných na území mČsta. U zneþišĢování B(a)P na území mČsta Opavy výraznČ pĜevažují nad všemi ostatními zdroji lokální topeništČ. Jejich emise tvoĜí vČtšinu – více než 99% emisí z celkového množství emisí B(a)P produkovaných na území mČsta.

20

3 Metodika výpoþtu Ve vČtšinČ zemí je v souþasné dobČ rozptyl zneþišĢujících látek v pĜízemní vrstvČ atmosféry modelován pomocí difúzních modelĤ založených na aplikaci Suttnovy statistické teorie turbulentní difúze.

3.1 Suttonova statistická teorie turbulentní difúze Statistická teorie turbulentní difúze byla vytvoĜena Suttonem na základČ Taylorovy statistické korelaþní teorie turbulence a Ĝešení klasické rovnice difúze. Suttonova rovnice pro výpoþet koncentrace plynných látek v libovolném místČ v okolí plynulého vyvýšeného bodového zdroje je: 2 § · ª § ( z − h )2 · § ( z + h )2 · º Qm y K ( x, y , z ) = exp¨ − 2 2− n ¸ «exp¨¨ − 2 2− n ¸¸ + exp¨¨ − 2 2− n ¸¸» 2− n ¨ C x ¸« πC y C z ux y © C z z ¹¼» © ¹¬ © C z x ¹

Odvození parametrĤ Cy a Cz bylo provedeno ve tvaru: n '2 ª 4 §N· §w · Cz = « ¨ ¸ ¨¨ 2 ¸¸ «¬ (1 − n )(2 − n ) © u ¹ © u ¹

1−n

º » »¼

1 2

Kde Cz je vertikální difúzní parametr. Analogicky pro složku y:

ª 4 §N· Cy = « ¨ ¸ «¬ (1 − n )(2 − n ) © u ¹

n

1−n

§ u '2 · ¨¨ 2 ¸¸ ©u ¹

º » »¼

1 2

V tČchto vzorcích je n

…

meteorologický exponent (bezrozmČrný),

N

…

Suttonova makroviskozita [m2Âs-1],

21

u', w' …

odchylky od prĤmČrných složek rychlostí proudČní

vesmČru osy y a z [mÂs-1]. Meteorologický exponent je definován z profilu rychlostí vČtru:

§ z· u = u1 ¨¨ ¸¸ © z1 ¹

n 2−n

Kde u a u1, jsou rychlosti vČtru ve výškách z a z1. Exponent n nabývá hodnot v intervalu <0;1> v závislosti na stabilitČ ovzduší (0 – vysoce labilní, 1 - velmi stabilní). Suttonova makroviskozita:

N = u′ ⋅ z0 Kde z0 je délka drsnosti, tj. teoretická výška nad terénem mající geometrický význam hladiny, kde se prĤmČrná rychlost uƍ stává nulovou [m]. TĜecí rychlost u* [mÂs-1] lze stanovit:

u∗ = u ′w′ Pro z = 0:

ª 1 2Qm K ( x, y ) = exp «− 2− n 2−n πC y C z ux «¬ x kde

§ y 2 h 2 ·º ¨ ¸» + ¨ C 2 C 2 ¸» z ¹¼ © y

x,y

…

souĜadnice receptoru [m],

K

…

koncentrace ZL v bodČ o souĜadnicích x,y,(z) [gÂm-3],

Qm

…

emise ZL ze zdroje [gÂs-1],

h

…

výška bodového zdroje [m],

u

…

rychlost vČtru v místČ zdroje [mÂs-1].

22

Tato teorie je základem vČtšiny používaných rozptylových modelĤ, které jsou þasto modifikací základní Suttonovy funkce. Pro výpoþty imisí v této studii byl použit matematický model, rovnČž založený na SuttonovČ teorii difúze – SYMOS´97. [2]

3.2 SYMOS´97 SYMOS´97 byl vydán v roce 1998 jako doporuþená metodika MŽP ýR ve VČstníku Ministerstva životního prostĜedí. ZároveĖ byla tato metodika zpracována jako software pro poþítaþe tĜídy PC i pro poþítaþe tĜídy pracovních stanic s operaþním systémem UNIX. Program dodává firma Idea Envi, s.r.o. Metodika je urþena pĜedevším pro vypracování rozptylových studií, jakožto podkladĤ pro hodnocení kvality ovzduší. SYMOS´97 je tzv. dlouhodobý model. To znamená, že vstupní meteorologická data, tj. rychlost vČtru a stabilita ovzduší, vstupují do modelu po statistickém zpracování skuteþných meteorologických pozorování a roztĜídČní poþasí do tĜíd, které jsou dány urþitým rozsahem rychlostí vČtru a prĤmČrného vertikálního teplotního gradientu ve smČšovací vrstvČ. Výsledek je možno znázornit grafy þetnosti výskytu uvedených tĜíd poþasí – tzv. stabilitními vČtrnými rĤžicemi. Modelování tzv. prĤmČrných dlouhodobých koncentrací se pak provádí tak, že výpoþtová funkce se poþítá pro „každý“ smČr vČtru (obvykle ve všech smČrech po jednom až tĜech stupních) a výsledku je pĜiĜazena taková váha, jaká je þetnost výskytu použité kombinace tĜíd poþasí v daném smČru. Výsledek je tedy závislý na prĤmČrném výskytu urþitého poþasí za modelované období. Pokud jsou známy prĤmČrné emise zdrojĤ za stejné období, je možno správnČ vyhodnotit prĤmČrné koncentrace za období, pro které jsou statisticky zpracována meteorologická data. Ve studii byla použita prĤmČrná roþní data o zdrojích i roþní prĤmČry meteorologických dat. Výsledkem tedy byly vyhodnocené prĤmČrné roþní koncentrace modelovaných zneþišĢujících látek. Podle použité metodiky je však možno vyhodnocovat také tzv. maximální krátkodobé koncentrace. Tyto koncentrace se vyhodnocují tak, že se vypoþítají hodnoty imisí pĜi „všech“ rychlostech vČtru od 1,5 do 15 m/s v intervalech daných 23

metodikou, ve „všech“ smČrech (podle metodiky 360 smČrĤ po 1 stupni). Výsledkem jsou pak teoretická maxima, vypoþtená na všech receptorech, ze všech uvedených kombinací meteorologických parametrĤ, bez ohledu na to, zda se ve sledované oblasti za sledovaný þasový interval vĤbec vyskytly, a bez ohledu na þasový prĤbČh emisí ze zdrojĤ. Výsledky jsou tedy kromČ emisí ovlivnČny pouze geometrií zdrojĤ a terénu. Metodika je urþena pĜedevším pro vypracování rozptylových studií, jakožto podkladĤ pro hodnocení kvality ovzduší. Metodika není použitelná pro výpoþet zneþištČní ovzduší ve vzdálenosti nad 100 km od zdrojĤ a uvnitĜ mČstské zástavby, pod úrovní stĜech budov (napĜ. na kĜižovatkách nebo v kaĖonech ulic). Toto omezení jsme zohlednili v grafických výstupech, kde je znázornČna zástavba tak, aby pĜekrývala grafické informace o koncentracích zneþišĢujících látek. Základních rovnic modelu rovnČž nelze použít pro výpoþet zneþištČní pod inverzní vrstvou, ve složitém terénu a pĜi bezvČtĜí. PĜi posuzování výsledkĤ modelování je nutno vzít v úvahu všechna uvedená omezení použitého modelu. To znamená, že výsledné rozložení pĜízemních koncentrací všech zneþišĢujících látek je statistické, s významným zjednodušením pĤsobících faktorĤ (zejména meteorologických podmínek a prostorových okrajových podmínek). Výsledky modelování jsou proto orientaþní a jsou vhodné zejména pro srovnání pĤsobení jednotlivých druhĤ zdrojĤ v rĤzných obdobích. LokálnČ se mohou ve skuteþnosti vyskytnout i výraznČ vyšší koncentrace zneþišĢujících látek, zejména ve složitém terénu (hlubší, úzká údolí) a v husté zástavbČ. [2]

3.3 Analytický disperzní modelovací superpoþítaþový systém (ADMOSS) Pro vypracování této studie byla použita metoda výpoþtu pomocí systému ADMOSS. S tohoto využitím systému bylo možné modelovat celé území mČsta Opavy o rozsahu ĜádovČ stovek km2 s pĜesností a generalizací obvyklou pro lokální rozptylové studie s nČkolika zdroji a velikostí modelované oblasti ĜádovČ km2. PĜesnost umístČní zdrojĤ, podrobná analýza rozložení emisí a podrobnost sítČ výpoþtových bodĤ umožĖuje srovnávat imise zpĤsobené zdroji lokálního významu 24

(doprava a lokální topeništČ) s velkými prĤmyslovými zdroji. To vše umožĖuje získat vČrohodný obraz o relativním rozložení imisí ze všech zdrojĤ z území mČsta. 3.3.1 Použité technické vybavení K výpoþtĤm byl použit superpoþítaþový cluster Termit, který se nachází v Superpoþítaþovém centru VŠB-TUO. Tento cluster se skládá z 16 uzlĤ. Každý z tČchto uzlĤ je tvoĜen dvČma procesory AMD Athlon MP 2600+, 3 GB RAM a Fast Ethernet (100 Mbit/s) adaptérem. Celý cluster používá operaþní systém RedHat Linux 7.2. Výpoþty je možné realizovat na všech volných uzlech clusteru, což v praxi umožĖuje poþítat nČkolik úloh najednou. Pro pĜípravu dat a pro výpoþet modelu bylo použito pracovní stanice Silicon Graphics Octane se dvČma procesory MIPS R12000, 350 MHz, operaþní systém IRIX 6.3. Výstupy byly pĜipraveny na poþítaþích tĜídy PC, dále zpracovány na pracovní stanici Silicon Graphics Octane a vytištČny na tiskárnČ Hewlett-Packard Business InkJet 3000. 3.3.2 Použité programové vybavení Pro analýzu a konverzi vstupních a výstupních dat pro modelování byl použit programový balík pro GIS ArcInfo verze 8.0.2 firmy ESRI, Inc., byly vytvoĜeny vlastní programové moduly v programovacím jazyce AML (ArcInfo macro language). Pro vlastní modelování rozptylu modelování byl použit program SYMOS´97, verze 2003 firmy Idea-Envi, s.r.o., ve verzi pro operaþní systém UNIX (LINUX). 3.3.3 RozdČlení zdrojĤ a sítČ receptorĤ Území bylo rozdČleno pravidelnou þtvercovou sítí o stranČ 1500 m. Jednalo-li se o velké a vysoké zdroje zneþištČní (REZZO 1), které ovlivĖují svými emisemi velké oblasti, byla použita v celém zájmovém území pravidelná síĢ receptorĤ o kroku 100 m. Pokud se jednalo o nižší zdroje, s lokálním dosahem (REZZO 2, liniové zdroje, lokální topeništČ), byla použita síĢ receptorĤ skládající se ze dvou þástí. První þást, která zahrnovala obalovou zónu 2500 m okolo zdrojĤ REZZO 2, resp. 1500 m okolo lokálních topenišĢ a liniových zdrojĤ, byla tvoĜena pravidelnou sítí receptorĤ s krokem 25

100 m. Druhá byla tvoĜena pravidelnou sítí receptorĤ s krokem 1500 m, pokrývající zbytek zájmového území vnČ obalových zón. Tímto postupem bylo možno získat detailní informace o hodnotách zneþištČní v oblasti, kde se tyto hodnoty prudce mČní a zároveĖ mít pod kontrolou hodnoty zneþištČní v celém zájmovém území. Viz mapka na str. 27.

26

27 27

3.3.4 Management výpoþtĤ Byl vytvoĜen systém managementu výpoþtĤ, který rozdČlené výpoþty posílá do fronty úloh na paralelní výpoþetní systém Termit. Po ukonþení výpoþtĤ se výsledek každé úlohy pĜevede do formátu prostorových dat (bodová vrstva – receptory s hodnotami koncentrací). Z tČchto dat jsou interpolovány rastrové soubory (GRIDy). Pro jejich vytvoĜení se používá po þástech lineární interpolace. Tím vzniknou výsledné prostorové rastrové soubory (GRIDy) s velikostí buĖky 25 metrĤ, které pokrývají zájmovou oblast. Tato prostorová data jsou dále seþtena do výsledného výstupu, který je souþtem všech dílþích úloh pro jednotlivé díly.

3.4 Korekce výsledkĤ modelování Model SYMOS´97, který byl použit pro modelování, vykazuje u prĤmČrných roþních koncentrací obecnČ nižší výsledky. Srovnání výsledkĤ modelování s výsledky imisního monitoringu ukázalo, že modelové hodnoty jsou nižší než hodnoty namČĜené, pĜiþemž vČtší rozdíl byl zaznamenán u PM10. Podhodnocení výsledkĤ modelování je zpĤsobeno zejména tím, že model SYMOS´97 nepostihuje ranní pĜízemní inverze a tzv. inverzní situace pĜi bezvČtĜí, pĜi kterých dochází ke zvýšenému zneþišĢování ovzduší. V pĜípadČ PM10 model dále nezahrnuje všechny zdroje tuhých zneþišĢujících látek, zejména reemise (emise, zpĤsobené opČtovným zvíĜením již usazených þástic vlivem vČtru a dopravy). Korekce výsledkĤ byla provedena pro zneþišĢující látky PM10 a NO2. Korekce výsledkĤ nebyla provedena pro B(a)P, neboĢ z dané lokalitČ nejsou k dispozici výsledky mČĜení. 3.4.1 Stanovení pozaćových koncentrací Na základČ imisního monitoringu na monitorovací stanici ýervená hora v Jeseních byly urþeny pro jednotlivé zneþišĢující látky pozaćové koncentrace. Tyto koncentrace v sobČ zahrnují imise ze zdrojĤ, které nebyly zahrnuty do modelování. Jedná se o „pĜirozené imisní pozadí“, které se v ovzduší vyskytuje nezávisle na lokálních antropogenních zdrojích.

28

Pro PM10 byla tato hodnota stanovena na 25 ȝg.m-3. Pro NO2 byla tato hodnota stanovena na 8 ȝg.m-3. 3.4.2 Stanovení korekþních konstant Uvedené hodnoty pozaćových koncentrací byly odeþteny od prĤmČrných roþních koncentrací zneþišĢujících látek z monitorovací stanice Opava – KateĜinky a byl stanoven pomČr mezi upravenými hodnotami výsledkĤ imisního monitoringu a namodelovanými koncentracemi. Takto byly získány korekþní konstanty jak pro jednotlivé skupiny zdrojĤ, tak pro všechny zdroje celkem. Konstanty uvádČjí, kolikrát model hodnoty koncentrací v dané oblasti podhodnocuje. Pro PM10 byla urþena korekþní konstanta 6,9. Pro NO2 byla urþena korekþní konstanta 1,6. Tyto hodnoty korekþních konstant odpovídají hodnotám korekþních konstant z podobných rozptylových studií, zpracovaných pro rozsáhlejší území (viz Tabulka þ. 5). Tab. þ. 9: Korekþní konstanty urþený pĜi obdobných rozptylových studiích Zdroj Místní program zlepšení kvality ovzduší pro mČsto Ostrava [12] Modelování rozptylu zneþišĢujících látek pro informaþní systém kvality ovzduší mČsta Olomouce [13] Rozptylová studie pro obec s rozšíĜenou pĤsobností KopĜivnice [14] Korekce výsledkĤ modelování s využitím imisního monitoringu : Dodatek þ. 2 k Rozptylové studii pro mČsto Opava [15]

Korekþní konstanta PM10 6,0 – 9,0

Korekþní konstanta NO2 6,0 – 7,0

7,6

3,5

13,4

4,1

13,7

3,3

3.4.3 Korekce výsledkĤ modelování Výsledky modelování byly korigovány násobením korekþními konstantami a pĜiþtením uvedených pozaćových koncentrací. Je zĜejmé, že v pĜípadČ použití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice není vhodné srovnávat výsledky modelování s konkrétní imisní situací z roku 2003. Výsledky korekce jsou proto zcela orientaþní.

29

4 Výstupní údaje Výsledkem každé varianty výpoþtu je databázový soubor ve formátu *.dbf. S využitím technologie GIS byly z výstupĤ modelu SYMOS´97 vytvoĜeny bodové vrstvy ve formátu ESRI Shapefile. Z tČchto bodových vrstev byly vytvoĜeny rastrové soubory ve formátu ESRI GRID s velikostí buĖky 10 m, které pokrývají spojitČ celé zájmové území. Hodnota každé buĖky gridu odpovídá prĤmČrné roþní koncentraci v daném místČ. Pro jejich vytvoĜení byla použita „po þástech lineární“ interpolace.

4.1 Vypoþtené charakteristiky PrĤmČrné roþní koncentrace PM10, SYMOS´97 •

Imise z místních zvláštČ velkých a velkých zdrojĤ zneþišĢování ovzduší

•

Imise ze stĜedních zdrojĤ zneþišĢování ovzduší

•

Imise z lokálních topenišĢ

•

Imise z automobilové dopravy

•

Imise ze vzdálených zdrojĤ zneþišĢování ovzduší

•

Celkové imise PrĤmČrné roþní koncentrace PM10, korigované výsledky

•


•


•


•


•


•

Celkové imise

30

PrĤmČrné roþní koncentrace NO2, SYMOS´97 •


•


•


•


•


•

Celkové imise PrĤmČrné roþní koncentrace NO2, korigované výsledky

•


•


•


•


•


•

Celkové imise PrĤmČrné roþní koncentrace B(a)P, SYMOS´97

•


•


•


•


•


•

Celkové imise

4.2 Kartografická interpretace výsledkĤ Z uvedených vypoþtených charakteristik byly vytvoĜeny mapky. V každé mapce jsou vyobrazena rozložení pĜízemních koncentrací sledovaných zneþišĢujících 31

látek (ve výšce 1,5 m nad povrchem). Podle metodiky SYMOS´97 není možno vyhodnocovat výsledky modelování uvnitĜ husté zástavby. Proto byly topografické prvky kompozic zvoleny tak, aby bylo zĜejmé rozložení zástavby. Pro grafické výstupy byla zvolena taková forma prezentace, která ukazuje pĜehled rozložení imisí v zájmovém území. V pĜípadČ modelování rozptylu zneþišĢujících látek v ovzduší se jedná o zjednodušený stav a spojité rozložení sledovaného jevu (pĜízemní koncentrace zneþišĢující látky). Výsledky modelování není vhodné prezentovat v podobČ striktnČ oddČlených izoploch nebo izolinií, protože takovéto výstupy mohou vést ke zkreslené interpretaci. Izolinie jsou proto pro lepší orientaci doplnČny pouze do mapových výstupĤ reprezentujících výsledky modelování ze vzdálených zdrojĤ zneþišĢování ovzduší. Koncentrace zneþišĢujících látek z tČchto zdrojĤ se v zájmovém území mČní pozvolna a použitý zpĤsob kartografický interpretace by nebyl dostateþnČ þitelný. V ostatních mapkách byla vždy použita pouze izolinie hodnoty imisního limitu. Výsledky modelování jsou uvedeny v následujících mapkách na str. 33 – 62.

32

33 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 47

48 48

49 49

50 50

51 51

52 52

53 53

54 54

55 55

56 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 62

4.3 Diskuze výsledkĤ Vzhledem k tomu, že þetnost vČtru v dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžici pro mČsto Opava vykazuje výraznČji pĜevládající vČtry z jihozápadu a severu než stabilitní vČtrná rĤžice pro rok 2003, kde je rozložení vČtru více rovnomČrné (viz Obrázky þ. 2 a 3), vykazují nekorigované výsledky modelu vČtší extrémy v rozložení koncentrací zneþišĢujících látek. Rozdíly mezi výsledky modelování s rĤznými stabilitními vČtrnými rĤžicemi tvoĜí u maxim prĤmČrných roþních koncentrací až dvojnásobek.

Obrázek þ. 2: Stabilitní vČtrná rĤžice pro mČsto Opava pro rok 2003

Obrázek þ. 3: Dlouhodobá stabilitní vČtrná rĤžice pro mČsto Opava 63

Využití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice pro konkrétní data o zdrojích zneþišĢování ovzduší z roku 2003 neposkytuje výsledky pro tento rok a ukazuje, že pĜi nezmČnČné struktuĜe zdrojĤ zneþišĢování ovzduší mohou být celkové imise v jiných letech na nČkterých místech výraznČ vyšší než v uvedeném roce, kdy byly relativnČ dobré rozptylové podmínky oproti dlouhodobému prĤmČru. Po korekci výsledkĤ modelování s použitím dlouhodobé vČtrné stabilitní rĤžice pomocí pozaćových koncentrací a výsledkĤ imisního monitoringu za rok 2003 je výsledné rozložení koncentrací zneþišĢujících látek podobné jako v pĜípadČ použití stabilitní rĤžice pro rok 2003. Je zĜejmé, že v pĜípadČ použití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice není vhodné srovnávat výsledky modelování s konkrétní imisní situací a tato korekce je zcela orientaþní. 4.3.1 Suspendované þástice PM10 Suspendované þástice vyjádĜené jako frakce PM10 jsou na území mČsta Opavy nejproblematiþtČjší zneþišĢující látkou. Ze srovnání korigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice s korigovanými výsledky modelování s využitím roþní stabilitní rĤžice vyplývá, že výsledky jsou velmi podobné, maxima prĤmČrných roþních koncentrací imisí se v pĜípadČ využití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice liší nČkolika procenty (viz Tabulka þ. 10 na následující stranČ). Na vČtšinČ zastavČného území mČsta podle modelování dochází k pĜekraþování dlouhodobého imisního limitu PM10. Jedná se zejména o mČstské þásti Opava – MČsto a Opava – PĜedmČstí a dále þásteþnČ také o mČstské þásti Podvihov, Zlatníky, Hoštice a Komárov.

64

Tab. þ. 10: Srovnání maximálních korigovaných hodnot prĤmČrných roþních koncentrací PM10 [ȝg.m-3] PrĤmČrné roþní koncentrace PM10

Imise z místních zvláštČ velkých a velkých zdrojĤ zneþišĢování ovzduší Imise ze stĜední zdrojĤ zneþišĢování ovzduší Imise z lokálních topenišĢ Imise z automobilové dopravy Imise ze vzdálených zdrojĤ zneþišĢování ovzduší Celkové imise

Stabilitní vČtrná rĤžice pro rok 2003

Dlouhodobá stabilitní vČtrná rĤžice pro roky 19861995

Procentuální rozdíl [%]

33,1

31,0

6,3

59,6 40,1 37,7 69,1 79,2

55,3 38,7 36,5 68,4 74,6

7,2 3,5 3,2 1,0 5,8

Dále ze srovnání korigovaných výsledkĤ modelování vyplývá, že relativní rozložení imisí z rĤzných skupin zdrojĤ zĤstalo témČĜ nezmČnČno. ZávČry jsou tedy shodné se závČry pĜedchozí rozptylové studie [1]. PĜekraþování dlouhodobých imisních limitĤ PM10 je tedy zpĤsobeno pĜevážnČ vlivem lokálních topenišĢ. V zastavČných oblastech tvoĜí imise z lokálních topenišĢ pĜibližnČ 40 – 50%. Ke zhoršené imisní situaci pĜispívají imise ze vzdálených zdrojĤ zneþišĢování ovzduší, které tvoĜí na vČtšinČ území mČsta cca 40% z celkových imisí. NegativnČ rozptylovou situaci ovlivĖuje v centru mČsta a podél frekventovaných komunikací automobilová doprava. V tČchto místech je doprava pĤvodcem až 40% imisí. MístnČ jsou patrné extrémy koncentrací PM10 v okolí nČkterých prĤmyslových zdrojĤ. Podíl imisí tČchto zdrojĤ mĤže v jejich blízkosti tvoĜit až 60 %. Mimo tyto oblasti tvoĜí imise z prĤmyslových zdrojĤ pĜibližnČ 20% z celkové imisní zátČže. 4.3.2 Oxid dusiþitý NO2 Ze srovnání korigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice s korigovanými výsledky modelování s využitím roþní stabilitní rĤžice vyplývá, že výsledky jsou velmi podobné, maxima prĤmČrných roþních koncentrací imisí se v pĜípadČ využití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice liší nČkolika procenty (viz Tabulka þ. 11 na následující stranČ) a na území mČsta podle modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice nedochází k pĜekraþování dlouhodobého imisního limitu NO2.

65

Tab. þ. 11: Srovnání maximálních korigovaných hodnot prĤmČrných roþních koncentrací NO2 [ȝg.m-3] PrĤmČrné roþní koncentrace NO2





9,0

8,6

4,4

10,1 12,5 33,0 16,1 42,5

9,4 11,8 29,3 15,7 37,6

6,9 5,6 11,2 2,5 11,5

Dále ze srovnání korigovaných výsledkĤ modelování vyplývá, že relativní rozložení imisí z rĤzných skupin zdrojĤ zĤstalo témČĜ nezmČnČno. ZávČry jsou tedy shodné se závČry pĜedchozí rozptylové studie [1]. NejvČtší vliv na výši celkových imisí má na území mČsta Opavy automobilová doprava. V místech s nejvyššími hodnotami dlouhodobých koncentrací NO2 se automobilová doprava podílí na celkové imisní situaci ze 60 – 70 %. Koncentrace NO2 dosahují svého maxima v centru mČsta, kde negativnČ kromČ morfologie terénu imisní situaci ovlivĖují také imise z lokálních topenišĢ, které se na celkové imisní situaci podílejí pĜibližnČ 15 – 20 %. Mimo vlastní centrum mČsta, v místech bez intenzivní automobilové dopravy, nad místními zdroji pĜevažuje vliv vzdálených zdrojĤ zneþišĢování ovzduší. 4.3.3 Benzo(a)pyren Ze srovnání nekorigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice s nekorigovanými výsledky modelování s využitím roþní stabilitní rĤžice vyplývá, že hodnoty imisí jsou v pĜípadČ využití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice vyšší, a to v nČkterých pĜípadech pĜi srovnání maxim prĤmČrných roþních koncentrací imisí až o 100 % (viz Tabulka þ. 12 na následující stranČ). Na území mČsta však podle modelování nedochází k pĜekraþování cílového imisního limitu B(a)P.

66

Tab. þ. 12: Srovnání maximálních hodnot prĤmČrných roþních koncentrací B(a)P [ng.m-3] PrĤmČrné roþní koncentrace B(a)P





0,050

0,060

20,0

0,00005 0,199 0,001 0,001 0,200

0,000064 0,366 0,002 0,002 0,385

28,0 83,9 100,0 100,0 92,5

Dále ze srovnání nekorigovaných výsledkĤ modelování vyplývá, že relativní rozložení imisí z rĤzných skupin zdrojĤ zĤstalo témČĜ nezmČnČno. ZávČry jsou tedy shodné se závČry pĜedchozí rozptylové studie [1]. Dominantní vliv na celkovou imisní situaci mají podle modelování v pĜípadČ benzo(a)pyrenu stále lokální topeništČ. Jejich podíl na imisní zátČži benzo(a)pyrenem tvoĜí 95%. Pouze v mČstských þástech Komárov a Podvihov je rovnČž významný vliv vzdálených zvláštČ velkých a velkých zdrojĤ zneþišĢování ovzduší. V okolí frekventovaných komunikací k celkové imisní situaci také negativnČ pĜispívá automobilová doprava.

67

5 ZávČr Úkolem této rozptylové studie bylo s využitím dlouhodobé stabilitní rĤžice modelovat rozptyl zneþišĢujících látek na území mČsta Opavy se zahrnutím všech zdrojĤ zneþišĢování ovzduší. Modelování bylo provedeno pro zneþišĢující látky PM10, NO2 a benzo(a)pyren. Pomocí metodiky SYMOS´97 byly modelovány prĤmČrné roþní koncentrace pro jednotlivé skupiny zdrojĤ zneþišĢování ovzduší a celková imisní situace. Vstupní data použitá pro tuto rozptylovou studii byla pĜevzata z Rozptylové studie pro mČsto Opava [1]. Výsledky modelování byly pro PM10 a NO2 korigovány s využitím pozaćových koncentrací a dat z imisního monitoringu pro rok 2003. V dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžici pro mČsto Opava oproti roþní stabilitní vČtrné rĤžici pro rok 2003 výraznČ pĜevažují vČtry z jihozápadu a severu. Nekorigované výsledky modelování s využitím dlouhodobé stabilitní rĤžice proto vykazují vČtší extrémy v rozložení koncentrací zneþišĢujících látek. Rozdíly oproti nekorigovaným výsledkĤm modelování s využitím roþní stabilitní rĤžice pro rok 2003 tvoĜí u maxim prĤmČrných roþních koncentrací až dvojnásobek. Srovnání nekorigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžici a roþní stabilitní vČtrné rĤžice pro rok 2003 ukázalo, že pĜi nezmČnČné struktuĜe zdrojĤ zneþišĢování ovzduší mohou být celkové imise v jiných letech výraznČ vyšší než v roce 2003, kdy byly oproti dlouhodobému prĤmČru relativnČ dobré rozptylové podmínky. Podle nekorigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice nedochází u žádné z modelovaných zneþišĢujících látek na území mČsta Opavy k pĜekraþování dlouhodobého, resp. cílového, imisního limitu. Po orientaþní korekci výsledkĤ modelování pro PM10 a NO2 pomocí pozaćových koncentrací a výsledkĤ imisního monitoringu za rok 2003 je výsledné pomČrné rozložení koncentrací zneþišĢujících látek v pĜípadČ použití dlouhodobé vČtrné stabilitní rĤžice podobné jako v pĜípadČ použití stabilitní vČtrné rĤžice pro rok 2003. Srovnání korigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice pro PM10 a NO2 s korigovanými výsledky modelování s využitím roþní 68

stabilitní rĤžice pro PM10 a NO2 ukázalo, že pomČrné rozložení imisí se témČĜ neliší. Maximální prĤmČrné roþní koncentrace imisí jsou pĜi využití dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice u PM10 a NO2 rozdílné o nČkolik procent. Podle korigovaných výsledkĤ modelování s využitím dlouhodobé stabilitní vČtrné rĤžice dochází na vČtšinČ zastavČného území mČsta Opavy k pĜekraþování dlouhodobého imisního limitu pro u PM10.

69

6 Seznam použitých dokumentĤ [1]

Rozptylová studie pro mČsto Opava. Ostrava : Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu, LabGIS, prosinec 2005. 92 s.

[2]

Vybrané statistické údaje za základní územní jednotku (ZUJ) 505927 – Opava [online]. Olomouc : ýeský statistický úĜad, 2006 [cit. 2007-01-31]. Dostupný na WWW: .

[3]

Sþítání lidu domĤ a bytĤ 2001 [online]. Praha : ýeský statistický úĜad, 2005 [cit. 2007-01-31]. Dostupný na WWW: .

[4]

VČstník Ministerstva životního prostĜedí. Praha : Ministerstvo životního prostĜedí, 2004, roþ. XIV, þ. 12. 52 s. ISSN 0862-9013.

[5]

Zákon þ. 86/2002 ze dne 14. února 2002, o ochranČ ovzduší a o zmČnČ nČkterých dalších zákonĤ (zákon o ovzduší) v znČní pozdČjších pĜedpisĤ.

[6]

Systém evidencí zátČží životního prostĜedí : Systém evidence kontaminovaných míst [online]. Praha : Výzkumný ústav vodohospodáĜský T. G. Masaryka [cit. 2006-1130]. Dostupný na: .

[7]

QUITT, Evžen (sest.). Mapa klimatických oblastí ýSSR. Praha : Kartografické nakladatelství pro Geografický ústav ýSAV Brno, 1970.

[8]

NaĜízení vlády þ. 350/2002 Sb. ze dne 3. þervence 2002, kterým se stanoví imisní limity a podmínky a zpĤsob sledování, posuzování, hodnocení a Ĝízení kvality ovzduší, ve znČní pozdČjších pĜedpisĤ.

[9]

Informace o kvalitČ ovzduší v ýR : Tabulka lokality [online]. Praha : ýeský hydrometeorologický ústav, aktualizováno 24.1.2007 [cit. 2007-02-01]. Dostupný na

WWW:

/loc_TOVK.html>.

70

[10]

Tabelární roþenka 2003 [online]. Praha : ýeský hydrometeorologický ústav, aktualizováno

30.6.2006

[cit.

2006-12-01].

Dostupný

na:

. [11]

BUBNÍK, JiĜí aj. SYMOS´97 : Systém modelování stacionárních zdrojĤ : Metodická pĜíruþka. Praha : ýeský hydrometeorologický ústav, 1998. 60 s. ISBN 80-85813-55-6.

[12]

Místní program zlepšení kvality ovzduší pro mČsto Ostrava. Ostrava :Vysoká škola báĖská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu, LaboratoĜ GIS, prosinec 2004. 153 s.

[13]

Modelování rozptylu zneþišĢujících látek pro informaþní systém kvality ovzduší mČsta Olomouce. Ostrava :Vysoká škola báĖská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu, LaboratoĜ GIS, prosinec 2005. 54 s.

[14]

Rozptylová studie pro obec s rozšíĜenou pĤsobností KopĜivnice. Ostrava :Vysoká škola báĖská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu, LaboratoĜ GIS, bĜezen 2006. 95 s.

[15]

Korekce výsledkĤ modelování s využitím imisního monitoringu : Dodatek þ. 2 k Rozptylové studii pro mČsto Opava. Ostrava : Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, Katedra ochrany životního prostĜedí v prĤmyslu, LabGIS, prosinec 2005. 29 s.

71

7 Seznam použitých zkratek ADMOSS

…

Analytický disperzní modelovací superpoþítaþový systém

AIM

…

Automatizovaný imisní monitoring

B(a)P

…

Benzo(a)pyren

C90

…

Charakteristická hodnota ukazatele jakosti vody s pravdČpodobností nepĜekroþení 90%

ýHMÚ

…

ýeský hydrometeorologický ústav

ýSÚ

…

ýeský statistický úĜad

GIS

…

Geografický informaþní systém

IHr

…

PrĤmČrná roþní koncentrace zneþišĢující látky

IHd

…

PrĤmČrná denní koncentrace zneþišĢující látky

IHk

…

PrĤmČrná hodinová koncentrace zneþišĢující látky

LV

…

Imisní limit

MŽP

…

Ministerstvo životního prostĜedí

PM10

…

Suspendované þástice frakce PM10 (polétavý prach)

TZL

…

Tuhé zneþišĢující látky

VÚV T.G.M.

…

Výzkumný ústav vodohospodáĜský Tomáše Garigua Masaryka

ZL

…

ZneþišĢující látka

72

VÚV T.G.M.

…

Výzkumný ústav vodohospodáĜský Tomáše Garigua Masaryka

ZSJ

…

Základní sídelní jednotky

ZL

…

ZneþišĢující látka

73

ROZPTYLOVÁ STUDIE II PRO M STO OPAVA Dlouhodobá stabilitní r žice

Recommend Documents